報告出品/作者：東海證券、謝建斌、張季愷、吳駿燕

以下為報告原文節(jié)選

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1. 煉油工業(yè) 170 年發(fā)展史

1.1. 石油發(fā)現(xiàn)及早期的煉油工業(yè)發(fā)展

1.1.1. 石油及原油定義

能源是人類賴以生存的基礎，從時間維度上，人類在 17 至 19 世紀中葉從木柴到煤炭的為第一次能源轉(zhuǎn)換，19 世紀中葉至 20 世紀中葉從煤炭到油氣的第二次能源轉(zhuǎn)換，20 世紀中葉起進入從油氣向新能源的第三次轉(zhuǎn)換。煉油行業(yè)的發(fā)展自然也是能源轉(zhuǎn)換過程中的重要一環(huán)，其自身經(jīng)歷了從最初的照明用途、向燃料用途、再向化工品用途方向轉(zhuǎn)變的過程。而全球除中東地區(qū)在夏季有部分原油用于直接發(fā)電外，石油均需要煉制過程，以形成下游成品油、化工品及化工原料等。
根據(jù) EIA 定義：原油（crude oil）是碳氫化合物的混合物，作為液體存在于地下地質(zhì)構造中，當被帶到地表時仍然是液體。石油產(chǎn)品是通過在煉油廠加工原油和其他液體、在天然氣加工廠提取液態(tài)碳氫化合物，以及在混合設施中生產(chǎn)成品石油產(chǎn)品而得到的。石油是一個廣泛的類別，包括原油和石油產(chǎn)品。
石油是碳氫化合物的混合物，是比原油更加廣泛的定義，通常在定義范圍內(nèi)是石油包括原油及其他液體產(chǎn)品。根據(jù) BP 能源統(tǒng)計中的定義：石油包括原油、頁巖油、油砂、凝析油（伴生氣凝析液及需要進一步精煉的天然氣凝析油）和 NGLs(天然氣液、乙烷、天然氣生產(chǎn)過程中分離出來的乙烷、LPG 和天然石腦油等)。
早期的石油主要是用于照明用途，隨著技術進步以及生活需求的改善，石油也逐漸用于交通運輸 、航空、衣食住行相關的化工品等。
不同地區(qū)的原油，其特性也不一樣，其組成中由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等混合烴構成。根據(jù)原油的組分分類，可以分為：石蠟基原油、環(huán)烷基原油、中間基原油等。不同的原油，采用不同的加工工藝或者下游配置不同的產(chǎn)品。原油是一種碳氫化合物組成的液態(tài)物質(zhì)，除了主要組成碳和氫之外，還有硫、氮、氧及微量元素等組成。根據(jù) BP 能源統(tǒng)計的定義，石油包括原油、天然氣液、油砂等。
通常劃分原油的指標主要為：

按硫含量（甜-酸）：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油；

按比重分類：輕質(zhì)原油、中質(zhì)原油、重質(zhì)原油；

國際上把 API度（相對水的比重）作為決定原油價格的主要標準之一，數(shù)值愈大，表示原油愈輕，價格愈高。在比較不同原油的質(zhì)量時，兩個最重要的屬性是硫含量和密度。EIA將硫含量低于 1%的原油定義為甜，將硫含量大于 1%的原油定義為酸性原油。密度以 API重力測量，這是石油液體相對于水的密度的倒數(shù)。API 的重力范圍從重密度或高密度（小于25 度 API）到低密度（大于 35 度 API）。
目前市場上有 100 種以上的原油品種，下游的煉油廠隨著規(guī)模化能力增強，對于原油適用性也增強，因此帶來了原油之間調(diào)和的市場擴大。整體而言，原油組分中存在芳烴、烷烴等成分，生產(chǎn)化工品如乙烯用石腦油的煉油廠傾向于使用烷烴含量高原料；以催化重整為目的，生產(chǎn) PX（對二甲苯）路線的傾向于芳烴含量高的原料。

1.1.2. 石油發(fā)現(xiàn)及 早期 煉油工業(yè)發(fā)展

從作為粘合劑用于道路鋪設、建筑材料、船只建造，到進一步應用于藥物和武器，古代文明已經(jīng)使用石油數(shù)千年了?，F(xiàn)代煉油工業(yè)的起源可以追溯到近 170 年前，加拿大醫(yī)生和地質(zhì)學家 Abraham Gesner 發(fā)明了煤油，并新建造了能夠輸出更高水準產(chǎn)品的精煉設施。
19 世紀 40 年代初，Gessner 開始對一系列石油類的碳氫化物進行試驗，特別是來自特立尼達的瀝青。從這些實驗中，他開發(fā)了一種提取燃油的工藝。然而，在他這種工藝之下，所獲取瀝青產(chǎn)品的成本十分高昂，并且燃燒起來會產(chǎn)生非常糟糕的氣味。因此，他開始對一種叫做 albertite 的瀝青質(zhì)進行實驗，這種瀝青質(zhì)因發(fā)現(xiàn)于加拿大新不倫瑞克省東南部阿爾伯特縣（Albert County, New Brunswick）的阿爾伯特形成層（Albert Formation）而得名。通過在蒸餾器中加熱這種礦物，Gessner 注意到一種類油物質(zhì)被提取了出來。這種油燃燒時有明亮的黃色火焰，并且不會產(chǎn)生異味。他先以蠟油的希臘文“keroselaion”來命名他發(fā)現(xiàn)的這一物質(zhì)，后來將這個名字縮短為“kerosene”（煤油）。很快，他所發(fā)現(xiàn)的煤油取代了鯨油而作為照明燃料被廣泛地使用，并且開啟了一場遍及全球的燃料革命。
18 世紀末至 19 世紀初，鯨油被廣泛地用作了照明燃料。這種油更像是一種液體蠟，由鯨魚頭部的脂肪提煉獲得。除卻被直接用作照明燃料，鯨油也常被用作潤滑劑、肥皂原料或是蠟燭的原料。隨著消費者對照明油料的需求呈指數(shù)級增長，捕鯨業(yè)顯著增長。捕鯨業(yè)在19 世紀 20 年代達到頂峰，并在接下來的幾十年中逐漸衰落。大規(guī)模捕撈之下鯨群數(shù)量的減少和加征的稅目導致鯨油價格上漲，致使其無法與煤油等其他替代品競爭。消費者們紛紛用腳投票，將歷史的車輪推向了采用更經(jīng)濟的替代品的歷史道路，開創(chuàng)了煉油產(chǎn)品的新時代。

在 Gesner 發(fā)現(xiàn)煤油的幾年后，Samuel Kier 也開始了自己的石油實驗。Samuel 所試驗的石油是滲入到他家在賓夕法尼亞州匹茲堡附近的鹽井中而被發(fā)現(xiàn)的。當時，這種物質(zhì)被稱為碳油“carbon oil”。雖然這種物質(zhì)可以燃燒用于照明，就像 Gesner 對特立尼達瀝青的實驗一樣，但未精煉的油料總散發(fā)著令人不快的氣味。于是，Kier 轉(zhuǎn)而嘗試將這種物質(zhì)用于藥用，但到 18 世紀中葉石油入藥的潮流也就逐漸結(jié)束了。為了找到他家井中油性物質(zhì)別的用處，Kier 嘗試使用這種物質(zhì)進行照明。在來自美國賓夕法尼亞州費城的化學家和教授 James Booth 的建議下，Kier 使用蒸餾法來提取最適宜燃燈的油料。1851 年，Kier 開始以 1.50 美元/加侖的價格出售他的燃料油，利潤邊際明顯高于鯨油。隨著需求的增長，Kier 于 1853 年建立了北美第一家煉油廠，該煉油廠在第一年的產(chǎn)能為 1-2 桶/天，到 1854 年增長到 5 桶/天。
1858 年春天， 塞內(nèi)卡石油公司派遣前鐵路文員 Edwin Drake 來到賓夕法尼亞州的Titusville 調(diào)查一片礦床。盡管 Edwin 并沒有服役經(jīng)歷，公司仍給了他一個“上?！钡念^銜，以方便他在當?shù)匦惺隆?958 年在資金枯竭的最后一刻，Edwin 和他的雇員成功鉆探了第一口商業(yè)油井，在近 70 英尺的深度發(fā)現(xiàn)了石油，很快商業(yè)井的產(chǎn)量達到了 25 桶/天。這些油賣給了當?shù)氐囊患覠捰蛷S，生產(chǎn)用作為燈油的煤油，而這家煉油廠的主人正是 Samuel Kier。Edwin Drake 以開創(chuàng)一種新的鉆探方法而聞名，他使用管道進行鉆孔以防止鉆孔坍塌，使從而提高了鉆探深度。以前收集石油的方法也很有限，一般采用從原油自然冒出的地方收集石油，例如從石油滲出的淺坑或挖入地下的淺孔中收集石油。 Drake 最初在Titusville 附近尋找石油時嘗試了后一種方法。然而并未能生產(chǎn)經(jīng)濟上可行的石油產(chǎn)量。將大型豎井挖入地下的替代方法也失敗了，因為幾乎總是發(fā)生滲水坍塌。 Edwin Drake采取的重要突破是將一根 32 英尺長的鐵管打入基巖下方，這使得 Drake 能夠在管道內(nèi)鉆孔，而不會因滲水而導致鉆井塌陷。今天，這個想法背后的原理仍然被所有油氣鉆探公司所采用。
在近 4300 英里外，Ignacy ?ukasiewicz 也在 19 世紀 50 年代初至中期開始生產(chǎn)煤油。在嘗試了在波蘭 Bóbrka 等地建立當?shù)劂@探公司并進行鉆探油井后，?ukasiewicz 于 1856 年在 Jaslo 開設了歐洲第一家煉油廠，以生產(chǎn)照明用的煤油。此后不久，Teodor 和 Marin Mehedin?eanu 兄弟在羅馬尼亞 Ploie?ti 建造了一座更大規(guī)模的煉油廠，使用圓柱形鐵蒸餾柱和鑄鐵加熱釜，生產(chǎn) 7 噸/天的蒸餾油，同樣主要供應照明使用，這也使得 Ploie?ti 成為第一個由蒸餾原油照明的城市。
1870 年，John D. Rockefeller 洛克菲勒和他的同事組成了標準石油公司（俄亥俄州），其合并設施構成了世界上單一公司中最大的煉油能力。選擇“標準”這一名稱是為了表示高質(zhì)量、統(tǒng)一的質(zhì)量。該公司生產(chǎn)和運輸煤油，用了 20 年的時間成為了美國最大的原油生產(chǎn)商，壟斷了美國 95%的煉油能力、90%的輸油能力、25%的原油產(chǎn)量。在 20 世紀初的美國反壟斷運動中，該公司被分裂成幾個實體，包括阿莫科，雪佛龍，?？松梨冢梨诤婉R拉松等。然而，標準石油公司很快在煤油貿(mào)易中也曾遇到過一個競爭對手，那便是一家名為殼牌運輸和貿(mào)易公司的歐洲貿(mào)易公司，該公司于 1897 年在印度尼西亞 Balikpapan（當時稱為荷蘭婆羅洲）建立了第一家煉油廠。1901 年，殼牌運輸和貿(mào)易公司與一家規(guī)模較小的競爭對手荷蘭皇家公司合并，公司更名為荷蘭皇家殼牌集團。該公司的業(yè)務包括鉆井、勘探和煉油，迅速擴展到全球各地。
隨著全球石油勘探活動開始增加，新的主要產(chǎn)油地區(qū)也紛紛開始建造新的煉油廠，以生產(chǎn)煤油和汽油。例如，在印度東北部意外發(fā)現(xiàn)石油后，Assam Oil Co.在印度開設了 Digboi煉油廠來生產(chǎn)煤油，這也是亞洲第一家煉油廠。

1.2. 主要煉油工藝及發(fā)展

煉油技術起源于歐美，初期對于石油經(jīng)過加熱后，提取出來的部分產(chǎn)物可以作為照明燃料，早期的煉油技術也是采用釜式蒸餾批量生產(chǎn)照明煤油。1861 年美國爆發(fā)南北戰(zhàn)爭，增加了對燈油和潤滑油的需求，推動了美國早期石油工業(yè)的發(fā)展。在 19 世紀 60 年代相繼出現(xiàn)了常壓蒸餾和減壓蒸餾技術，分別用來生產(chǎn)煤油和軍需設備潤滑油。20 世紀 50 年代隨著世界各國使用石油的演變，將原油加工成燃料（如汽油和航空汽油）對于經(jīng)濟運轉(zhuǎn)勢在必行。
隨著汽車工業(yè)、航空工業(yè)以及衣食住行相關的化工品需求的發(fā)展，石油煉制也形成了運輸燃料、潤滑油、瀝青、石化原料等為主的產(chǎn)品結(jié)構。其中，為代表性的煉油技術主要有：

1、 熱裂解：最早的熱裂解工藝是 1891 年由俄羅斯的 Vladimir Shukhov 獲得專利。
Shukhov 裂解工藝使用高壓將較重的碳氫化合物鏈“裂解”成更輕，更短的鏈。然而當時，Shukhov 的工藝很少被采用，因為當時不存在較輕的餾分燃料（例如汽油）市場。1910 年，美國人 William Burton 和 Robert Humphreys 在印第安納州 Whiting煉油廠的標準石油公司工作時開發(fā)了自己的熱裂解工藝，該煉油廠最初是為了生產(chǎn)用于燈的煤油而建立的。該工藝主要生產(chǎn)汽油、柴油、殘余燃料油和石油焦。1913年 1 月提交給美國專利局，并向許多其他煉油公司發(fā)放了許可。Burton 工藝被廣泛使用了 20 多年，直到催化裂化技術的產(chǎn)生。隨著第一次世界大戰(zhàn)的結(jié)束，全球汽油需求大幅增長。雖然熱裂解汽油是內(nèi)燃機的主要選擇，但其過于容易燃燒而導致爆震，這可能導致發(fā)動機運行發(fā)生問題。C. P. Dubbs 創(chuàng)建了一種改進的熱裂解工藝（即 Dubbs 工藝），在 400°C–460°C（750°F–860°F）下運行，從而減少了系統(tǒng)中的積碳，使得裂解設施可以運行更長時間，減少了維護次數(shù)。在 20 年的時間里Dubbs 通過 National Hydrocarbon Co.來向合作企業(yè)授權他的專利，后來這個公司更名為 Universal Oil Products（UOP）。
2、 催化裂化：催化裂化最早的先驅(qū)之一是美國人 Almer M. McAfee，他創(chuàng)造了一種使用無水氯化鋁基催化劑的工藝，能夠在蒸餾過程中產(chǎn)生更多的汽油。McAfee 的雇主海灣煉油公司于 1915 年在德克薩斯州亞瑟港推出第一臺無水氯化鋁催化裂化裝置。由于熱裂化汽油中含有大量烯烴和二烯烴，在貯存過程中容易生成膠質(zhì)，而汽車工業(yè)發(fā)展油品質(zhì)量提出了更高的要求，還需要汽油能夠長期儲存，催化裂化便逐漸取而代之。催化裂化技術是繼熱裂化之后，煉油技術出現(xiàn)第二次顛覆性突破的代表技術。首先由熱加工轉(zhuǎn)化為催化加工，利用催化反應的優(yōu)越性，將原油的輕油收率進一步提高，達到 70%以上。產(chǎn)物中富含異構化產(chǎn)物，有效提高了汽油的辛烷值和柴油的安定性。煉廠氣中也包含大量低碳烯烴，可以提供化工原料，實現(xiàn)了對原油更加有效的利用。1936 年，第一臺 Houdry 裝置在賓夕法尼亞州 Sun Oil 公司的Marcus Hook 煉廠開始商業(yè)運營，這是第一個固定床催化裂化裝置。催化裂化工藝后來由 Warren Lewis 和 Edwin Gilliland 在為新澤西州標準石油公司（美國）工作時進行了改進。Houdry 的固定床裝置吸引了其他公司的研究和開發(fā)，致使 20 世紀40 年代流化床催化裂化工藝的發(fā)明。在 20 世紀 50 年代，F(xiàn)CC 加工技術開始在反應中摻入沸石催化劑。
3、 烷基化：由于高辛烷值航空汽油需求，俄羅斯出生的化學家 Herman Pines 和Vladimir Ipatieff 因極大地提高了 Houdry 工藝的辛烷值而備受關注。Ipatieff 是 UOP公司的化學研究主任，也是芝加哥西北大學的教授，負責固體磷酸的開發(fā)——一種通過用磷酸處理二氧化硅而制成的高活性催化劑，有助于提高汽油的辛烷值。
Ipatieff 在 20 世紀 30 年代與 UOP 同事 Herman Pines 密切合作。他們在開發(fā)新的聚合物、芳香族的烷基化等方面發(fā)揮了重要作用。菲利普斯（后來稱為康菲石油）在 20 世紀 40 年代初發(fā)明了氫氟酸（HF）烷基化工藝以生產(chǎn)高辛烷值的航空汽油，以及石蠟的異構化工藝將航空汽油中的辛烷值提高到 100。這些新工藝使美國煉油業(yè)能夠生產(chǎn)價格合理的高辛烷值航空汽油，在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮決定性作用。
4、 催化重整：汽車發(fā)動機壓縮比的提高和石油化工的發(fā)展需要大量芳烴產(chǎn)品。催化重整技術是以提高油品辛烷值和生產(chǎn)芳烴為目的而開發(fā)的煉油技術。1937 年 V Haensel 嘗試用鉑作為催化重整催化劑，經(jīng)過一系列的實驗，如臨氫加壓運轉(zhuǎn)、改變擔體、降低鉑含量，最后發(fā)現(xiàn)了一種含氯氧化鋁擔體的鉑催化劑，可以大幅度提高汽油辛烷值，又能長期運轉(zhuǎn)，這為重整工藝的開發(fā)奠定了基礎。經(jīng)過大量研究開發(fā)，1949 年 UOP 公司宣布開發(fā)成功了鉑重整技術，利用環(huán)烷烴脫氫異構生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油的方法，為提高汽油辛烷值開創(chuàng)了新的途徑。在 20 世紀 60 年代 UOP 公司將鉑重整工藝發(fā)展為連續(xù)再生式催化重整工藝。此外，該催化劑還可以催化生產(chǎn)苯等芳香族化合物，對化學工業(yè)和發(fā)展中的塑料工業(yè)很有價值。1981 年，Haensel 獲得了第一屆美國國家科學院化學獎。
5、 加氫裂化：20 世紀 50 年代，隨著工業(yè)化國家汽車進入家庭使用，市場對汽油需求量迅速增長而柴油和燃料油需求量出現(xiàn)了下降趨勢，故煉廠產(chǎn)品結(jié)構需要根據(jù)市場進行調(diào)整。同時由于熱裂化、催化裂化等脫碳工藝生產(chǎn)的汽油辛烷值較低，無法匹配高壓縮比發(fā)動機，需要提高汽油中異構烷烴和芳烴的含量。因此各大石油公司開始研發(fā)新的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油的煉油技術，根據(jù)催化裂化催化劑的開發(fā)經(jīng)驗和德國煤焦油高壓催化加氫生產(chǎn)汽柴油的經(jīng)驗，通過實驗研究發(fā)出固定床加氫裂化工藝及催化劑。初期加氫裂化技術主要用于加工催化裂化無法加工的重質(zhì)油生產(chǎn)汽油，裝置都采用兩段式工藝。產(chǎn)物中的輕組分作為汽油調(diào)和組分，重組分作為重整原料，進而得到高辛烷值汽油組分和氫氣。
6、 加氫精制：如將原油經(jīng)蒸餾、裂化后產(chǎn)品直接進行使用，油品中會含有不飽和烯烴和雜質(zhì)，影響油品品質(zhì)和使用性能。因此開發(fā)了酸洗、堿洗、水洗、化學精制過程以脫除油品中雜質(zhì)，改善油品質(zhì)量。但上述精制過程會不同程度上產(chǎn)生油品損失，脫除的雜質(zhì)和廢化學試劑也存在環(huán)境污染問題。催化重整技術出現(xiàn)后,提供了廉價的氫氣來源,加氫精制技術得以發(fā)展，用于生產(chǎn)清潔油品。由于工藝的優(yōu)越性，油品質(zhì)量大為改善，精制過程脫除雜質(zhì)，提高辛烷值，并且不會造成油品損失。

7、 延遲焦化：第一個延遲焦化裝置由印第安納州標準石油公司于 1929 年建造（后屬于 bp）。此工藝中主要采用 Burton 熱裂解工藝生產(chǎn)焦炭，然后將焦炭送入立式焦炭桶。美中不足的是，清洗立式焦炭桶需要大量體力勞動。直到 20 世紀 30 年代末，殼牌才在其位于美國伊利諾伊州 Wood River 的煉油廠引入了液壓焦化工藝，該煉油廠使用高壓水來清潔焦炭桶。該過程使煉油廠能夠使用兩個焦炭桶進行連續(xù)生產(chǎn)。
在接下來的幾十年里，焦化成為煉油的重要工藝。不同品種的原油以及下游產(chǎn)品的市場定位不同，對應煉廠的加工工藝路線與設計也各不相同。從原油的種類來說，有重質(zhì)油、輕質(zhì)油、高硫油、低硫油、環(huán)烷基、石蠟基等，不同的原油類型可以選擇不同的加工流程。同樣對于下游產(chǎn)品結(jié)構來說，各個煉廠的產(chǎn)品設置也不相同，如加工發(fā)動機燃料型、生產(chǎn)潤滑油和瀝青型、生產(chǎn)乙烯和芳烴 PX類型等。
通常情況下，比較典型的煉油工藝路線有：

1、常壓蒸餾-常壓重油催化裂化

2、常減壓蒸餾-蠟油催化裂化-減壓渣油延遲焦化

3、常壓蒸餾-常壓重油加氫脫硫-加氫重油催化裂化

4、常減壓蒸餾-減壓渣油延遲焦化-蠟油加氫精制-催化裂化

5、常減壓蒸餾-減壓渣油加氫脫硫-重油催化裂化-蠟油加氫裂化6、常減壓蒸餾-減壓渣油延遲焦化-蠟油加氫裂化

7、稠油直接延遲焦化的簡單加工路線

8、減壓蒸餾-減壓渣油延遲焦化-柴蠟油加氫精制-催化裂化

根據(jù)《IEA/KBC Monthly Global Indicator Refining Margins 》，對于各個地區(qū)所使用的原油種類以及加工工藝路線進行了利潤的對比。其中主要的工藝路線分為：1、Hydroskimming（HS）輕度加氫路線：通常為常壓蒸餾——石腦油分離/加氫處理——重石腦油連續(xù)催化重整——汽柴油加氫處理——汽油調(diào)和——中間餾分油/燃料油調(diào)和等。
（不含催化裂化、加氫裂化）；2、Cracking 裂化路線：通常為常壓蒸餾/減壓蒸餾——石腦油分離/加氫處理——重石腦油連續(xù)催化重整——催化裂化——減粘裂化——汽柴油加氫處理——加氫裂化————汽油調(diào)和——中間餾分油/燃料油調(diào)和等。（不含延遲焦化；也有不含催化裂化，如恒力石化的加氫裂化能力強，沒有設置催化裂化）；3、Coking 焦化路線：通常為常壓蒸餾/減壓蒸餾——石腦油分離/加氫處理——重石腦油連續(xù)催化重整——催化裂化——汽柴油加氫處理——延遲焦化——汽油調(diào)和——中間餾分油/燃料油調(diào)和等。（不含加氫裂化和減粘裂化）。

1.3. 煉廠信息化及智能化發(fā)展

1.3.1. 計算機用于煉廠控制

1959 年 4 月 4 日，Texaco 開始在煉油廠使用第一臺直接數(shù)控計算機。公司使用了Thompson Ramo Wooldridge（TRW）的一臺 RW-300 計算機，安裝在位于德州 Port Arthur煉油廠的 1600 桶/天的聚合裝置上。該系統(tǒng)在第一個全自動、計算機控制的工業(yè)過程中啟動了生產(chǎn)“閉環(huán)”。通過計算機控制，實現(xiàn)了進氣和出氣的分析，感知和測量壓力、流量和溫度，計算催化劑活性。計算機可以權衡所有這些因素，并決定加工單元應該做些什么才能以最低的成本獲得最多的產(chǎn)品。
計算機系統(tǒng)的成功使許多煉廠在未來幾年內(nèi)紛紛加入自動化的浪潮。用于加工業(yè)的第二臺 RW-300 計算機于 1960 年安裝在孟山都（美國）德克薩斯州 Chocolate Bayou 的石化廠，隨后是 B.F.Goodrich 位于美國肯塔基州 Calvert City 的化工廠。RW-300 的其他幾個安裝項目發(fā)生在 20 世紀 60 年代初，包括巴斯夫位于德國路德維希港的工廠；海灣石油公司位于美國賓夕法尼亞州費城的催化裂化工廠；Petroleum Chemicals 位于美國路易斯安那州 Lake Charles 查爾斯湖的乙烯工廠等等。
IBM 于 1961 年 3 月推出了其首個多用途工業(yè)控制系統(tǒng) IBM 1710，這臺計算機的成本為 11.1-13.5 萬美元（經(jīng)過通貨膨脹調(diào)整后，今天為 100 萬-127 萬美元），用于加工制造業(yè)的各種采樣和數(shù)據(jù)解釋，包括質(zhì)量控制、工業(yè)過程研究和過程優(yōu)化。該系統(tǒng)于 1961 年首次安裝在印第安納州 American Oil 的 Whiting 煉油廠。從 20 世紀 50 年代末到 60 年代初，化學和石油領域安裝了 40 多個該計算機控制系統(tǒng)，徹底改變了碳氫化合物加工操作將煉油和化學工業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠嬎銠C時代。

1.3.2.PLC 徹底改變工業(yè)自動化

PLC（programmable logic controllers）的發(fā)明起源于汽車行業(yè)。20 世紀 60 年代末，Bedford Associates 獲得了通用汽車的自動變速器部門的合同，希望用更好的電子設備取代其硬連線繼電器系統(tǒng)。1968 年，Bedford Associates 的創(chuàng)始人 Richard (Dick) Morley（被稱為 PLC 之父）推出了世界上第一個 PLC，創(chuàng)建意味著大型中繼組可以被單個設備取代。它還包含足夠的內(nèi)存，可以在斷電時保留加載的程序，并且在惡劣的條件下運行良好。Bedford Associates 很快采用了 Modicon 的公司名，并開始銷售 PLC。公司還負責 20 世紀 70 年代后期 Modbus 的發(fā)明，一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議，使電子設備能夠相互通信。Modicon 于 1977 年被 Gould Electronics 收購，然后在 1989 年被 AEG 收購。該公司最終于 1994 年成為施耐德電氣的一部分，由 AEG 和施耐德集團合并，于 1999 年更名為施耐德電氣。
PLC 的發(fā)明開創(chuàng)了自動化技術的新時代。今天，PLC 被納入精煉和石化工廠運營，以幫助監(jiān)控工廠設備，以及其他生產(chǎn)操作。
1.3.3.DCS 用于煉化裝置

1975 年，另一項革命性的技術——分布式控制系統(tǒng)（DCS）被推出，以優(yōu)化煉油和石化工廠的運營。第一批 DCS 由霍尼韋爾和橫河電機推出。Bristol（現(xiàn)為艾默生過程管理公司的一部分）也于 1975 年推出了 UCS3000，這是第一款基于微處理器的通用控制器。在DCS 之前，工廠操作通過電路板操作進行控制（即控制器安裝在大型儀表板上）。然而，通過微計算機和微處理器的發(fā)展和大規(guī)?？捎眯?，DCS 被創(chuàng)建來控制多個行業(yè)的制造過程，包括煉油和石化產(chǎn)品生產(chǎn)。霍尼韋爾和橫河電機都在同一時間推出了自己的 DCS，橫河電機創(chuàng)建了 CENTUM，而霍尼韋爾則推出了 TDC2000 平臺。在 20 世紀 70 年代早期到中期，霍尼韋爾在優(yōu)化自動化技術以及推進過程控制方面進行了廣泛的工作。該公司于 1975 年推出了 TDC2000（TDC 代表完全分布式控制 total distributed control）系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了工廠內(nèi)過程的集中視圖，并利用了一條高速數(shù)據(jù)，將各種傳感器數(shù)據(jù)鏈接到一個中心位置。工廠人員可以在單個系統(tǒng)中監(jiān)控和修改多個控制回路。TDC2000 在全球范圍內(nèi)使用了十年，直到 1985 年被 TDC3000 取代，隨后在 2000 年代被 Experion 取代。1978 年，Valmet 推出了 Damatic Classic 自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在芬蘭 Lieksa 的 Pankaboard 廠。
其他數(shù)字公司在 20世紀70和80年代引入了新技術，以優(yōu)化 HPI的過程控制和自動化。在 20 世紀 70 年代后期，麻省理工學院（MIT）創(chuàng)建了一個能源實驗室，以促進大學和工業(yè)界之間的合作。這一努力是在 1970 年代的能源危機中實現(xiàn)的。由麻省理工學院化學工程教授 Larry Evans 領導，由美國能源部資助，先進過程工程系統(tǒng)（ASPEN）項目始于 1977 年。
ASPEN 項目著手開發(fā)一種通用模擬系統(tǒng)，供整個過程工業(yè)的化學工程師使用。該項目的結(jié)果是名為 ASPEN 的下一代過程模擬器。該技術可以模擬大型復雜過程，涉及高度非理想的化學成分，煤和合成燃料，以及電解質(zhì)和多相系統(tǒng)。1981 年，該軟件由新公司 AspenTech商業(yè)化，于 1982 年發(fā)布了第一款產(chǎn)品 Aspen Plus。
20 世紀 70 年代發(fā)布了幾種直接數(shù)字控制技術，其中包括 Foxboro（現(xiàn)為施耐德電氣的一部分）用于工廠監(jiān)控和過程控制的 FOX 1 系統(tǒng)、Fisher Controls（現(xiàn)為艾默生的一部分）DC2 系統(tǒng)分別是 PROVOX DCS、Taylor Instrument Co.和 Baily Controls（兩家公司現(xiàn)在都是 ABB 的一部分）的 1010 系統(tǒng)和 1055 系統(tǒng)。
流程自動化在后來幾十年中不斷發(fā)展，包括轉(zhuǎn)向基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線安裝、無線系統(tǒng)和協(xié)議、增加的網(wǎng)絡防御、遠程傳輸以及許多其他優(yōu)化工廠運營的進步。

2. 全球煉油產(chǎn)能格局

2.1. 全球煉油產(chǎn)能分布及發(fā)展

煉油廠將原油和其他液體轉(zhuǎn)化為每天使用的許多石油產(chǎn)品，大多數(shù)煉油廠專注于生產(chǎn)運輸燃料。所有的煉廠加工需經(jīng)過三個步驟：分離、轉(zhuǎn)換、精制。根據(jù) BP 能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球煉油產(chǎn)能 10191 萬桶/天（折合 50.96 億噸/年），同比減少 2097 萬噸/年；為自 1988年以來首次出現(xiàn)產(chǎn)能下降。

根據(jù)意大利 ENI 數(shù)據(jù)，2021 年全球煉廠個數(shù) 842 個，總計產(chǎn)能 51.26 億噸；而 2020年全球煉廠個數(shù)為 866 個，總計產(chǎn)能 51.82 億噸。由于原油品種不同，煉油的加工工藝和對應的下游產(chǎn)品種類不同。因此，通常以煉廠流體催化裂化（FCC）轉(zhuǎn)換率以及尼爾森系數(shù)（NCI）來衡量煉廠的加工深度以及復雜程度。

2020 年，由于新冠病毒疫情影響，全球成品油需求下降；加之 2021 年全球碳中和，在煉油行業(yè)的資本開支明顯不足，全球的老舊裝置產(chǎn)能退出。2022 年底-2023 年，全球仍將有多套大型煉油裝置投產(chǎn)，預計將會大為緩解海外的成品油緊張局面。根據(jù) EIA8 月份報告，在亞洲和中東，至少有九個煉油廠項目正在開始運營或計劃在 2023 年底之前上線。按照目前的計劃產(chǎn)能，一旦全面投入運營，他們將增加 290 萬桶/日的全球煉油廠產(chǎn)能。

新建煉廠中，其中代表的世界級裝置主要有：1）、科威特新建 61.5 萬桶/天 Al-Zour 煉油廠的第一部分預計將于 2022 年下半年投入運營，并將在 2023 年第一季度全面投產(chǎn)；2）、尼日利亞的 65 萬桶/天 Dangote 煉油廠計劃在 2022 年第四季度開始生產(chǎn)。裝置整體仍以成品油產(chǎn)出為主，沒有配套下游化工品裝置（乙烯）。

2.2. 美國煉油產(chǎn)能及發(fā)展

美國是煉油工業(yè)的發(fā)祥地，根據(jù) EIA 數(shù)據(jù)，2022 年 1 月 1 日為計，美國共有 130 個煉廠，其中在運行煉廠 125 個，可操作產(chǎn)能 1794 萬桶/天（約 89719 萬噸/年）。美國歷史上煉廠數(shù)量一直在呈下降趨勢。目前，美國的煉廠產(chǎn)能與中國國內(nèi)基本相當，但是個數(shù)少于中國，單一煉廠具有一定的規(guī)模效應。2019 年，位于賓夕法尼亞州費城的 33.5 萬桶/天的 PES煉油廠經(jīng)歷了一起重大事故后，一直沒有恢復運作。近年來關停的煉廠還包括：路易斯安那州 Shell Convert（21.1146 萬桶/天）、加州 Marathon Martinez（16.1 萬桶/天）、懷俄明州HollyFrontier Cheyenne（4.8 萬桶/天）、新墨西哥州 Western Refining Gallup（2.7 萬桶/天）、北達科他州 Dakota Prairie Dickinson（1.9 萬桶/天）。

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