石油分子工程

　　《石油分子工程》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。本书介绍了石油分子工程概念的起源、定义、技术框架与构成、内容以及应用，包括石油分子信息获取技术即石油分子表征技术、石油分子重构技术，石油分子信息加工技术如石油分子信息库、石油分子反应性与动力学模型，包括石油炼制过程化学反应规则库、分子动力学模型构建与求解等，以及石油分子工程的应用，包括智能炼化建设、原油分子信息应用与分子级先进计划系统及全流程整体协同优化下的管控与决策智能一体化、汽柴油质量升级与产品（如汽柴油、润滑油和沥青等）的分子精准调和、催化新材料与炼油化工新工艺开发等。 《石油分子工程》对进一步“认识石油、利用石油、用好石油”，实现“资源高效转化、能源高效利用、过程绿色低碳”目标，深化和推动炼化产业高质量发展具有重要的参考、借鉴和促进作用。本书可供石油化工领域从事研究、开发和生产、管理的人员参考，也可供高校化工及相关专业研究生、本科生学习参考。

　　吴青，中国海洋石油集团有限公司资深专家，集团公司科技发展部总工程师，工学博士，教授级高工，广东省劳动模范，国务院政府特殊津贴专家。从事石油化工行业的计划、技术、生产、安全、信息化等方面工作30余年，提出石油分子工程及其管理理论并应用于智能炼化建设、海洋油气绿色高效转化与分子级精细管理，以实现海洋油气资源价值化目标。曾获国际项目管理协会国际卓越项目管理（特大型项目类）金奖1项，国家科技进步二等奖1项，中国专利优秀奖3项，侯德榜化工科技成就奖1项，侯祥麟石油加工科学技术奖1项，省部级一等奖12项、二等奖9项，获授权专利41件（其中发明专利38件），发表论文150余篇，出版《智能炼化建设——从数字化迈向智慧化》等专著4部。兼任中国化学会第29届理事，中国石油学会石油炼制分会第9届副主任委员，中国化工学会第1届化工过程强化专业委员会委员，中国石油化工信息学会第5届理事会常务理事，全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会副主任委员，国际项目管理协会委员兼国际评估师等。

第一章 绪论 / 1
第一节 分子工程与石油分子工程的概念与定义 2
一、分子工程的概念与起源 2
二、分子工程概念在能源领域的发展 3
三、石油分子工程的概念与定义 4
第二节 石油分子工程的主要内容与技术构架 5
一、主要内容 5
二、核心技术 5
三、主要构架 10
第三节 石油分子工程的主要应用领域 14
一、石油分子信息库与原油快评 14
二、分子重构与产品分子精准调和技术 16
三、分子动力学模型与优化 16
四、在新工艺开发中的应用 17
五、在催化材料研发中的应用 17
参考文献 18

第二章 石油及其馏分的分子水平表征技术 / 21
第一节 概述 21
一、石油的复杂性 22
二、对石油组成与性质的认识 23
第二节 石油及其馏分的分析 24
一、石油常规性质分析 25
二、化合物组成与结构分析 27
第三节 石油分子水平表征技术进展 29
一、色谱技术进展 29
二、质谱以及相关联用技术进展 32
三、核磁共振技术进展 37
四、石油烃指纹技术进展 38
第四节 石油轻馏分分子表征研究与进展 39
一、气体组成分析 40
二、汽油（石脑油）馏分的组成分析 41
三、柴油馏分组成分析 43
第五节 石油重馏分分子表征研究与进展 49
一、概述 49
二、蜡油的分子表征研究与进展 50
三、减压渣油的分子表征研究与进展 55
四、原油组成分子水平表征 64
参考文献 67

第三章 石油分子重构技术 / 75
第一节 物性估算方法概要 76
一、虚拟组分法 76
二、真组分法 77
三、分子模拟法 77
第二节 物性估算方法 78
一、纯烃的物性相关性研究 78
二、蒸馏数据转化 79
三、物性关联方法 82
四、物性估算与关联方程 86
五、烃类分子组成的数据关联 86
六、石油产品性质的关联公式 89
第三节 分子重构方法 93
一、分子同系物矩阵法 93
二、结构导向集总法 96
三、数学统计方法 103
四、熵最大化分子重构法 109
五、分子重构方法分析与对比 110
参考文献 113

第四章 石油分子信息库 / 118
第一节 石油及其馏分化合物的命名规则 119
一、有机化合物的国际命名规则（IUPAC法） 119
二、石油及其馏分化合物的计算机结构编码方法 119
第二节 石油及其馏分化合物的分子分类与信息化表述 121
一、石油及其馏分化合物的分子分类 121
二、石油及其馏分化合物的分子信息表示方法 122
第三节 石油分子信息库的建立 127
一、石油分子信息库的顶层设计 127
二、石油分子信息库的命名表示方法 131
三、石油分子信息库的配套系统 136
第四节 石油分子信息库的应用 137
一、蒸馏（沸点）性质 137
二、物性与产品性质计算 138
三、其他应用 140
参考文献 140

第五章 石油分子反应性与动力学模型 / 143
第一节 纯化合物分子的反应性 143
一、烃类化合物分子的反应性 144
二、非烃类化合物分子的反应性 146
第二节 石油混合物分子的反应性 156
一、石脑油馏分分子组成及其对加工性能的影响 156
二、柴油馏分分子组成及其对加工性能的影响 159
三、减压蜡油馏分分子组成及其对加工性能的影响 160
四、减压渣油馏分分子组成及其对加工性能的影响 165
第三节 化学反应规则库及其反应网络构建 169
一、化学反应机理 169
二、化学反应的信息化表述 170
三、化学反应规则库的构建 171
四、复杂化合物分子反应网络的构建 174
第四节 分子水平反应动力学模型 178
一、概述 178
二、反应动力学模型的建立 180
三、分子水平反应动力学模型的参数求解 188
四、分子水平反应动力学模型的集成建模技术 193
参考文献 196

第六章 石油分子工程的应用 / 202
第一节 在数字化和智能化升级中的应用 202
一、石油分子工程是智能炼化建设的基础 202
二、基于石油分子工程的智能炼化建设核心系统 206
第二节 在产品质量与产品结构转型升级中的应用 214
一、基于反应强化与分子工程理念的国VI汽油生产技术 214
二、基于石油分子工程的劣质柴油提质增效新工艺 218
第三节 石油分子重构与分子精准调和 227
一、汽油馏分的分子重构与分子精准调和 227
二、柴油馏分的分子重构 230
三、减压蜡油与渣油馏分的分子重构 231
四、原油的分子重构 236
第四节 分子水平的反应动力学模型及其计算 242
一、反应路径层面的动力学模型及其计算 242
二、反应机理层面的动力学模型及其计算 247
三、馏分水平的集总反应动力学模型的建立与应用 252
第五节 其他应用 257
参考文献 260

索引 / 264