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能源化学与材料前沿丨石油炼化分子管理基础 精选

已有 2030 次阅读 2019-3-13 08:58 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述

进入21世纪后,随着分析技术的发展,人们对石油分子组成的认识取得了重大进步,同时期望对石油加工过程实现分子层面的优化与调控,即“分子管理”。近年来,“分子管理”不经意间已经成为石化行业工业界和学术界的一个热词,炼油企业均对分子管理技术表现出巨大的兴趣,然而实际工作中大多数人并不了解“分子管理”的内涵,严重影响相关技术的开发和应用。同时,存在“分子管理”概念被滥用的现象,一些基于经验模型的传统优化技术也以“分子管理”的名义推向市场


《石油炼化分子管理基础》作者希望通过本书的出版使行业内对“分子管理”的概念形成一些共识,更重要的是引导更多的科技人员以“分子管理”理念为指导,开发基于分子管理的炼化技术。


《石油炼化分子管理基础》内容涵盖石油分子组成实验分析和分子管理模型开发的基本环节,第1章主要概述分子管理的概念和研究内容;第2章介绍石油分子组成及其实验分析方法,反映了目前对石油分子组成的认知现状;第3章、第4章介绍分子组成模型及反应网络构建方法;第5章、第6章介绍基于分子管理的油品调和及转化模型开发;第7章介绍分子管理技术在炼厂实时优化中的应用;第8章介绍与分子管理相关的一些应用软件。


分子管理的概念


分子管理技术被认为是石油化工行业的重要发展方向。提及“分子管理”,应同时讨论另外两个概念:“石油组学”和“分子炼油”。


“石油组学”在学术界具有相对明确的定义,是指从分子水平全面认识石油的化学组成,以及分子组成与其物理性质和化学反应性能之间的关系。这一概念大概形成于20世纪90年代初期,2000年前后Petrophase会议(International Conference on Petroleum Phase Behavior& Fouling)以“石油组学”的名称提出此概念,此后Marshall和Rodgers分别在2004年和2005年发表的学术论文中明确了这一术语。近年来该术语被广泛引用。


“分子炼油”这一概念最早于2007年由何鸣元院士提出,目前在石化行业十分流行,但很难找到明确的学术定义,在不同环境下存在不同的解释,可以理解为分子水平的炼油技术,但由于缺少明确的技术体现,“分子炼油”长期被认为只是一种理念。


“分子管理”与“分子炼油”是十分近似的一种概念,二者更容易从技术层面进行理解,即基于分子管理的炼油技术。因此可以将“分子管理”理解为“分子炼油”理念在技术层面的具体实施。“分子管理”是“分子炼油”的技术体现,是“石油组学”在炼油化工过程的实践。


分子管理是一个比较宽泛的概念,其本质是从分子水平来认识及优化石油加工过程,但是具体内容随着石油化工产业的发展及生产需要发展而变化,从早期基于优化和计算机模拟的分子水平过程模型开发,延伸到调和及工艺开发等方面。分子管理涉及分析化学、分子模拟、分子转化过程模拟,实施范围越来越广,其最终目标是实现对石油加工过程的全面优化。从应用层面来看,分子管理不单纯是一项技术,而是一个面向石油炼化全过程的整体优化解决方案,是炼油厂向智能化、集成化和高效化发展的必然方向。


《石油炼化分子管理基础》将分子管理描述为:一种从分子水平实现石油化工整体增效的组合技术方案,主要内容包括:从分子水平认识石油化学组成,揭示分子组成与物理性质的内在关系,掌控分离及调和过程中分子走向与分布,把握化学加工过程的分子转化规律,实现分子组成及转化规律的模型化,将基于分子组成的理论模型应用于炼化过程的决策优化、运营优化及生产优化的各个层面。


分子管理技术的实质是以分子组成与转化为基础的炼化优化技术,因此从广义上讲分子管理可以指从分子组成与转化层面理解和优化炼化过程的所有活动,如石油分子组成与转化机理,分离、调和过程中不同分子的走向与分布,加工过程的转化规律及基于分子组成理解的工艺开发,基于分子组成的催化剂设计与机理分析,生产过程中与油气化学组成相关的故障诊断等。


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《石油炼化分子管理基础》是继《沸石分子筛的绿色合成》《生物柴油工业概论》后“十三五”国家重点出版物出版规划项目“能源化学与材料丛书”(总主编:包信和)的第三本,敬请广大读者关注后续系列专著。


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本文摘编自徐春明等著《石油炼化分子管理基础》文前及第一、七章,内容有删节,标题为编者所加。



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《石油炼化分子管理基础》

徐春明 等  著

责任编辑:李明楠 孙静惠

(能源化学与材料丛书/包信和 总主编)

“十三五”国家重点出版物出版规划项目

丛书策划:杨 震

北京:科学出版社  2019.01

ISBN 978-7-03-060379-1


《石油炼化分子管理基础》介绍石油化工分子管理技术的基础知识,包括分子管理的概念和 研究内容、石油分子组成分析方法及技术进展、基于分子组成的性质预测 及面向分子管理的石油分子组成模型构建技术、计算机辅助反应网络构建 及求解方法、基于分子管理的油品组成及调和模型、基于分子管理技术的 反应转化过程模型开发、分子管理技术在炼厂实时优化中的应用,最后对 独立开发的一套分子管理软件工具集进行介绍。


(本期编辑:安 静)

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