炼油行业报告：百年发展成就炼化辉煌， 产能东扩引领低碳新格局
报告出品/作者：东海证券、谢建斌、张季恺、吴骏燕
以下为报告原文节选
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1. 炼油工业 170 年发展史
1.1. 石油发现及早期的炼油工业发展
1.1.1. 石油及原油定义
能源是人类赖以生存的基础，从时间维度上，人类在 17 至 19 世纪中叶从木柴到煤炭的为第一次能源转换，19 世纪中叶至 20 世纪中叶从煤炭到油气的第二次能源转换，20 世纪中叶起进入从油气向新能源的第三次转换。炼油行业的发展自然也是能源转换过程中的重要一环，其自身经历了从最初的照明用途、向燃料用途、再向化工品用途方向转变的过程。而全球除中东地区在夏季有部分原油用于直接发电外，石油均需要炼制过程，以形成下游成品油、化工品及化工原料等。
根据 EIA 定义：原油（crude oil）是碳氢化合物的混合物，作为液体存在于地下地质构造中，当被带到地表时仍然是液体。石油产品是通过在炼油厂加工原油和其他液体、在天然气加工厂提取液态碳氢化合物，以及在混合设施中生产成品石油产品而得到的。石油是一个广泛的类别，包括原油和石油产品。
石油是碳氢化合物的混合物，是比原油更加广泛的定义，通常在定义范围内是石油包括原油及其他液体产品。根据 BP 能源统计中的定义：石油包括原油、页岩油、油砂、凝析油（伴生气凝析液及需要进一步精炼的天然气凝析油）和 NGLs(天然气液、乙烷、天然气生产过程中分离出来的乙烷、LPG 和天然石脑油等)。
早期的石油主要是用于照明用途，随着技术进步以及生活需求的改善，石油也逐渐用于交通运输 、航空、衣食住行相关的化工品等。
不同地区的原油，其特性也不一样，其组成中由烷烃、环烷烃、芳香烃等混合烃构成。根据原油的组分分类，可以分为：石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油等。不同的原油，采用不同的加工工艺或者下游配置不同的产品。原油是一种碳氢化合物组成的液态物质，除了主要组成碳和氢之外，还有硫、氮、氧及微量元素等组成。根据 BP 能源统计的定义，石油包括原油、天然气液、油砂等。
通常划分原油的指标主要为：
按硫含量（甜-酸）：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油；
按比重分类：轻质原油、中质原油、重质原油；
国际上把 API度（相对水的比重）作为决定原油价格的主要标准之一，数值愈大，表示原油愈轻，价格愈高。在比较不同原油的质量时，两个最重要的属性是硫含量和密度。EIA将硫含量低于 1%的原油定义为甜，将硫含量大于 1%的原油定义为酸性原油。密度以 API重力测量，这是石油液体相对于水的密度的倒数。API 的重力范围从重密度或高密度（小于25 度 API）到低密度（大于 35 度 API）。
目前市场上有 100 种以上的原油品种，下游的炼油厂随着规模化能力增强，对于原油适用性也增强，因此带来了原油之间调和的市场扩大。整体而言，原油组分中存在芳烃、烷烃等成分，生产化工品如乙烯用石脑油的炼油厂倾向于使用烷烃含量高原料；以催化重整为目的，生产 PX（对二甲苯）路线的倾向于芳烃含量高的原料。
1.1.2. 石油发现及 早期 炼油工业发展
从作为粘合剂用于道路铺设、建筑材料、船只建造，到进一步应用于药物和武器，古代文明已经使用石油数千年了。现代炼油工业的起源可以追溯到近 170 年前，加拿大医生和地质学家 Abraham Gesner 发明了煤油，并新建造了能够输出更高水准产品的精炼设施。
19 世纪 40 年代初，Gessner 开始对一系列石油类的碳氢化物进行试验，特别是来自特立尼达的沥青。从这些实验中，他开发了一种提取燃油的工艺。然而，在他这种工艺之下，所获取沥青产品的成本十分高昂，并且燃烧起来会产生非常糟糕的气味。因此，他开始对一种叫做 albertite 的沥青质进行实验，这种沥青质因发现于加拿大新不伦瑞克省东南部阿尔伯特县（Albert County, New Brunswick）的阿尔伯特形成层（Albert Formation）而得名。通过在蒸馏器中加热这种矿物，Gessner 注意到一种类油物质被提取了出来。这种油燃烧时有明亮的黄色火焰，并且不会产生异味。他先以蜡油的希腊文“keroselaion”来命名他发现的这一物质，后来将这个名字缩短为“kerosene”（煤油）。很快，他所发现的煤油取代了鲸油而作为照明燃料被广泛地使用，并且开启了一场遍及全球的燃料革命。
18 世纪末至 19 世纪初，鲸油被广泛地用作了照明燃料。这种油更像是一种液体蜡，由鲸鱼头部的脂肪提炼获得。除却被直接用作照明燃料，鲸油也常被用作润滑剂、肥皂原料或是蜡烛的原料。随着消费者对照明油料的需求呈指数级增长，捕鲸业显著增长。捕鲸业在19 世纪 20 年代达到顶峰，并在接下来的几十年中逐渐衰落。大规模捕捞之下鲸群数量的减少和加征的税目导致鲸油价格上涨，致使其无法与煤油等其他替代品竞争。消费者们纷纷用脚投票，将历史的车轮推向了采用更经济的替代品的历史道路，开创了炼油产品的新时代。
在 Gesner 发现煤油的几年后，Samuel Kier 也开始了自己的石油实验。Samuel 所试验的石油是渗入到他家在宾夕法尼亚州匹兹堡附近的盐井中而被发现的。当时，这种物质被称为碳油“carbon oil”。虽然这种物质可以燃烧用于照明，就像 Gesner 对特立尼达沥青的实验一样，但未精炼的油料总散发着令人不快的气味。于是，Kier 转而尝试将这种物质用于药用，但到 18 世纪中叶石油入药的潮流也就逐渐结束了。为了找到他家井中油性物质别的用处，Kier 尝试使用这种物质进行照明。在来自美国宾夕法尼亚州费城的化学家和教授 James Booth 的建议下，Kier 使用蒸馏法来提取最适宜燃灯的油料。1851 年，Kier 开始以 1.50 美元/加仑的价格出售他的燃料油，利润边际明显高于鲸油。随着需求的增长，Kier 于 1853 年建立了北美第一家炼油厂，该炼油厂在第一年的产能为 1-2 桶/天，到 1854 年增长到 5 桶/天。
1858 年春天， 塞内卡石油公司派遣前铁路文员 Edwin Drake 来到宾夕法尼亚州的Titusville 调查一片矿床。尽管 Edwin 并没有服役经历，公司仍给了他一个“上校”的头衔，以方便他在当地行事。1958 年在资金枯竭的最后一刻，Edwin 和他的雇员成功钻探了第一口商业油井，在近 70 英尺的深度发现了石油，很快商业井的产量达到了 25 桶/天。这些油卖给了当地的一家炼油厂，生产用作为灯油的煤油，而这家炼油厂的主人正是 Samuel Kier。Edwin Drake 以开创一种新的钻探方法而闻名，他使用管道进行钻孔以防止钻孔坍塌，使从而提高了钻探深度。以前收集石油的方法也很有限，一般采用从原油自然冒出的地方收集石油，例如从石油渗出的浅坑或挖入地下的浅孔中收集石油。 Drake 最初在Titusville 附近寻找石油时尝试了后一种方法。然而并未能生产经济上可行的石油产量。将大型竖井挖入地下的替代方法也失败了，因为几乎总是发生渗水坍塌。 Edwin Drake采取的重要突破是将一根 32 英尺长的铁管打入基岩下方，这使得 Drake 能够在管道内钻孔，而不会因渗水而导致钻井塌陷。今天，这个想法背后的原理仍然被所有油气钻探公司所采用。
在近 4300 英里外，Ignacy Łukasiewicz 也在 19 世纪 50 年代初至中期开始生产煤油。在尝试了在波兰 Bóbrka 等地建立当地钻探公司并进行钻探油井后，Łukasiewicz 于 1856 年在 Jaslo 开设了欧洲第一家炼油厂，以生产照明用的煤油。此后不久，Teodor 和 Marin Mehedinţeanu 兄弟在罗马尼亚 Ploieşti 建造了一座更大规模的炼油厂，使用圆柱形铁蒸馏柱和铸铁加热釜，生产 7 吨/天的蒸馏油，同样主要供应照明使用，这也使得 Ploieşti 成为第一个由蒸馏原油照明的城市。
1870 年，John D. Rockefeller 洛克菲勒和他的同事组成了标准石油公司（俄亥俄州），其合并设施构成了世界上单一公司中最大的炼油能力。选择“标准”这一名称是为了表示高质量、统一的质量。该公司生产和运输煤油，用了 20 年的时间成为了美国最大的原油生产商，垄断了美国 95%的炼油能力、90%的输油能力、25%的原油产量。在 20 世纪初的美国反垄断运动中，该公司被分裂成几个实体，包括阿莫科，雪佛龙，埃克森美孚，美孚和马拉松等。然而，标准石油公司很快在煤油贸易中也曾遇到过一个竞争对手，那便是一家名为壳牌运输和贸易公司的欧洲贸易公司，该公司于 1897 年在印度尼西亚 Balikpapan（当时称为荷兰婆罗洲）建立了第一家炼油厂。1901 年，壳牌运输和贸易公司与一家规模较小的竞争对手荷兰皇家公司合并，公司更名为荷兰皇家壳牌集团。该公司的业务包括钻井、勘探和炼油，迅速扩展到全球各地。
随着全球石油勘探活动开始增加，新的主要产油地区也纷纷开始建造新的炼油厂，以生产煤油和汽油。例如，在印度东北部意外发现石油后，Assam Oil Co.在印度开设了 Digboi炼油厂来生产煤油，这也是亚洲第一家炼油厂。
1.2. 主要炼油工艺及发展
炼油技术起源于欧美，初期对于石油经过加热后，提取出来的部分产物可以作为照明燃料，早期的炼油技术也是采用釜式蒸馏批量生产照明煤油。1861 年美国爆发南北战争，增加了对灯油和润滑油的需求，推动了美国早期石油工业的发展。在 19 世纪 60 年代相继出现了常压蒸馏和减压蒸馏技术，分别用来生产煤油和军需设备润滑油。20 世纪 50 年代随着世界各国使用石油的演变，将原油加工成燃料（如汽油和航空汽油）对于经济运转势在必行。
随着汽车工业、航空工业以及衣食住行相关的化工品需求的发展，石油炼制也形成了运输燃料、润滑油、沥青、石化原料等为主的产品结构。其中，为代表性的炼油技术主要有：
1、 热裂解：最早的热裂解工艺是 1891 年由俄罗斯的 Vladimir Shukhov 获得专利。
Shukhov 裂解工艺使用高压将较重的碳氢化合物链“裂解”成更轻，更短的链。然而当时，Shukhov 的工艺很少被采用，因为当时不存在较轻的馏分燃料（例如汽油）市场。1910 年，美国人 William Burton 和 Robert Humphreys 在印第安纳州 Whiting炼油厂的标准石油公司工作时开发了自己的热裂解工艺，该炼油厂最初是为了生产用于灯的煤油而建立的。该工艺主要生产汽油、柴油、残余燃料油和石油焦。1913年 1 月提交给美国专利局，并向许多其他炼油公司发放了许可。Burton 工艺被广泛使用了 20 多年，直到催化裂化技术的产生。随着第一次世界大战的结束，全球汽油需求大幅增长。虽然热裂解汽油是内燃机的主要选择，但其过于容易燃烧而导致爆震，这可能导致发动机运行发生问题。C. P. Dubbs 创建了一种改进的热裂解工艺（即 Dubbs 工艺），在 400°C–460°C（750°F–860°F）下运行，从而减少了系统中的积碳，使得裂解设施可以运行更长时间，减少了维护次数。在 20 年的时间里Dubbs 通过 National Hydrocarbon Co.来向合作企业授权他的专利，后来这个公司更名为 Universal Oil Products（UOP）。
2、 催化裂化：催化裂化最早的先驱之一是美国人 Almer M. McAfee，他创造了一种使用无水氯化铝基催化剂的工艺，能够在蒸馏过程中产生更多的汽油。McAfee 的雇主海湾炼油公司于 1915 年在德克萨斯州亚瑟港推出第一台无水氯化铝催化裂化装置。由于热裂化汽油中含有大量烯烃和二烯烃，在贮存过程中容易生成胶质，而汽车工业发展油品质量提出了更高的要求，还需要汽油能够长期储存，催化裂化便逐渐取而代之。催化裂化技术是继热裂化之后，炼油技术出现第二次颠覆性突破的代表技术。首先由热加工转化为催化加工，利用催化反应的优越性，将原油的轻油收率进一步提高，达到 70%以上。产物中富含异构化产物，有效提高了汽油的辛烷值和柴油的安定性。炼厂气中也包含大量低碳烯烃，可以提供化工原料，实现了对原油更加有效的利用。1936 年，第一台 Houdry 装置在宾夕法尼亚州 Sun Oil 公司的Marcus Hook 炼厂开始商业运营，这是第一个固定床催化裂化装置。催化裂化工艺后来由 Warren Lewis 和 Edwin Gilliland 在为新泽西州标准石油公司（美国）工作时进行了改进。Houdry 的固定床装置吸引了其他公司的研究和开发，致使 20 世纪40 年代流化床催化裂化工艺的发明。在 20 世纪 50 年代，FCC 加工技术开始在反应中掺入沸石催化剂。
3、 烷基化：由于高辛烷值航空汽油需求，俄罗斯出生的化学家 Herman Pines 和Vladimir Ipatieff 因极大地提高了 Houdry 工艺的辛烷值而备受关注。Ipatieff 是 UOP公司的化学研究主任，也是芝加哥西北大学的教授，负责固体磷酸的开发——一种通过用磷酸处理二氧化硅而制成的高活性催化剂，有助于提高汽油的辛烷值。
Ipatieff 在 20 世纪 30 年代与 UOP 同事 Herman Pines 密切合作。他们在开发新的聚合物、芳香族的烷基化等方面发挥了重要作用。菲利普斯（后来称为康菲石油）在 20 世纪 40 年代初发明了氢氟酸（HF）烷基化工艺以生产高辛烷值的航空汽油，以及石蜡的异构化工艺将航空汽油中的辛烷值提高到 100。这些新工艺使美国炼油业能够生产价格合理的高辛烷值航空汽油，在第二次世界大战中发挥决定性作用。
4、 催化重整：汽车发动机压缩比的提高和石油化工的发展需要大量芳烃产品。催化重整技术是以提高油品辛烷值和生产芳烃为目的而开发的炼油技术。1937 年 V Haensel 尝试用铂作为催化重整催化剂，经过一系列的实验，如临氢加压运转、改变担体、降低铂含量，最后发现了一种含氯氧化铝担体的铂催化剂，可以大幅度提高汽油辛烷值，又能长期运转，这为重整工艺的开发奠定了基础。经过大量研究开发，1949 年 UOP 公司宣布开发成功了铂重整技术，利用环烷烃脱氢异构生产优质汽油的方法，为提高汽油辛烷值开创了新的途径。在 20 世纪 60 年代 UOP 公司将铂重整工艺发展为连续再生式催化重整工艺。此外，该催化剂还可以催化生产苯等芳香族化合物，对化学工业和发展中的塑料工业很有价值。1981 年，Haensel 获得了第一届美国国家科学院化学奖。
5、 加氢裂化：20 世纪 50 年代，随着工业化国家汽车进入家庭使用，市场对汽油需求量迅速增长而柴油和燃料油需求量出现了下降趋势，故炼厂产品结构需要根据市场进行调整。同时由于热裂化、催化裂化等脱碳工艺生产的汽油辛烷值较低，无法匹配高压缩比发动机，需要提高汽油中异构烷烃和芳烃的含量。因此各大石油公司开始研发新的生产优质汽油的炼油技术，根据催化裂化催化剂的开发经验和德国煤焦油高压催化加氢生产汽柴油的经验，通过实验研究发出固定床加氢裂化工艺及催化剂。初期加氢裂化技术主要用于加工催化裂化无法加工的重质油生产汽油，装置都采用两段式工艺。产物中的轻组分作为汽油调和组分，重组分作为重整原料，进而得到高辛烷值汽油组分和氢气。
6、 加氢精制：如将原油经蒸馏、裂化后产品直接进行使用，油品中会含有不饱和烯烃和杂质，影响油品品质和使用性能。因此开发了酸洗、碱洗、水洗、化学精制过程以脱除油品中杂质，改善油品质量。但上述精制过程会不同程度上产生油品损失，脱除的杂质和废化学试剂也存在环境污染问题。催化重整技术出现后,提供了廉价的氢气来源,加氢精制技术得以发展，用于生产清洁油品。由于工艺的优越性，油品质量大为改善，精制过程脱除杂质，提高辛烷值，并且不会造成油品损失。
7、 延迟焦化：第一个延迟焦化装置由印第安纳州标准石油公司于 1929 年建造（后属于 bp）。此工艺中主要采用 Burton 热裂解工艺生产焦炭，然后将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体力劳动。直到 20 世纪 30 年代末，壳牌才在其位于美国伊利诺伊州 Wood River 的炼油厂引入了液压焦化工艺，该炼油厂使用高压水来清洁焦炭桶。该过程使炼油厂能够使用两个焦炭桶进行连续生产。
在接下来的几十年里，焦化成为炼油的重要工艺。不同品种的原油以及下游产品的市场定位不同，对应炼厂的加工工艺路线与设计也各不相同。从原油的种类来说，有重质油、轻质油、高硫油、低硫油、环烷基、石蜡基等，不同的原油类型可以选择不同的加工流程。同样对于下游产品结构来说，各个炼厂的产品设置也不相同，如加工发动机燃料型、生产润滑油和沥青型、生产乙烯和芳烃 PX类型等。
通常情况下，比较典型的炼油工艺路线有：
1、常压蒸馏-常压重油催化裂化
2、常减压蒸馏-蜡油催化裂化-减压渣油延迟焦化
3、常压蒸馏-常压重油加氢脱硫-加氢重油催化裂化
4、常减压蒸馏-减压渣油延迟焦化-蜡油加氢精制-催化裂化
5、常减压蒸馏-减压渣油加氢脱硫-重油催化裂化-蜡油加氢裂化6、常减压蒸馏-减压渣油延迟焦化-蜡油加氢裂化
7、稠油直接延迟焦化的简单加工路线
8、减压蒸馏-减压渣油延迟焦化-柴蜡油加氢精制-催化裂化
根据《IEA/KBC Monthly Global Indicator Refining Margins 》，对于各个地区所使用的原油种类以及加工工艺路线进行了利润的对比。其中主要的工艺路线分为：1、Hydroskimming（HS）轻度加氢路线：通常为常压蒸馏——石脑油分离/加氢处理——重石脑油连续催化重整——汽柴油加氢处理——汽油调和——中间馏分油/燃料油调和等。
（不含催化裂化、加氢裂化）；2、Cracking 裂化路线：通常为常压蒸馏/减压蒸馏——石脑油分离/加氢处理——重石脑油连续催化重整——催化裂化——减粘裂化——汽柴油加氢处理——加氢裂化————汽油调和——中间馏分油/燃料油调和等。（不含延迟焦化；也有不含催化裂化，如恒力石化的加氢裂化能力强，没有设置催化裂化）；3、Coking 焦化路线：通常为常压蒸馏/减压蒸馏——石脑油分离/加氢处理——重石脑油连续催化重整——催化裂化——汽柴油加氢处理——延迟焦化——汽油调和——中间馏分油/燃料油调和等。（不含加氢裂化和减粘裂化）。
1.3. 炼厂信息化及智能化发展
1.3.1. 计算机用于炼厂控制
1959 年 4 月 4 日，Texaco 开始在炼油厂使用第一台直接数控计算机。公司使用了Thompson Ramo Wooldridge（TRW）的一台 RW-300 计算机，安装在位于德州 Port Arthur炼油厂的 1600 桶/天的聚合装置上。该系统在第一个全自动、计算机控制的工业过程中启动了生产“闭环”。通过计算机控制，实现了进气和出气的分析，感知和测量压力、流量和温度，计算催化剂活性。计算机可以权衡所有这些因素，并决定加工单元应该做些什么才能以最低的成本获得最多的产品。
计算机系统的成功使许多炼厂在未来几年内纷纷加入自动化的浪潮。用于加工业的第二台 RW-300 计算机于 1960 年安装在孟山都（美国）德克萨斯州 Chocolate Bayou 的石化厂，随后是 B.F.Goodrich 位于美国肯塔基州 Calvert City 的化工厂。RW-300 的其他几个安装项目发生在 20 世纪 60 年代初，包括巴斯夫位于德国路德维希港的工厂；海湾石油公司位于美国宾夕法尼亚州费城的催化裂化工厂；Petroleum Chemicals 位于美国路易斯安那州 Lake Charles 查尔斯湖的乙烯工厂等等。
IBM 于 1961 年 3 月推出了其首个多用途工业控制系统 IBM 1710，这台计算机的成本为 11.1-13.5 万美元（经过通货膨胀调整后，今天为 100 万-127 万美元），用于加工制造业的各种采样和数据解释，包括质量控制、工业过程研究和过程优化。该系统于 1961 年首次安装在印第安纳州 American Oil 的 Whiting 炼油厂。从 20 世纪 50 年代末到 60 年代初，化学和石油领域安装了 40 多个该计算机控制系统，彻底改变了碳氢化合物加工操作将炼油和化学工业转变为新的计算机时代。
1.3.2.PLC 彻底改变工业自动化
PLC（programmable logic controllers）的发明起源于汽车行业。20 世纪 60 年代末，Bedford Associates 获得了通用汽车的自动变速器部门的合同，希望用更好的电子设备取代其硬连线继电器系统。1968 年，Bedford Associates 的创始人 Richard (Dick) Morley（被称为 PLC 之父）推出了世界上第一个 PLC，创建意味着大型中继组可以被单个设备取代。它还包含足够的内存，可以在断电时保留加载的程序，并且在恶劣的条件下运行良好。Bedford Associates 很快采用了 Modicon 的公司名，并开始销售 PLC。公司还负责 20 世纪 70 年代后期 Modbus 的发明，一种数据通信协议，使电子设备能够相互通信。Modicon 于 1977 年被 Gould Electronics 收购，然后在 1989 年被 AEG 收购。该公司最终于 1994 年成为施耐德电气的一部分，由 AEG 和施耐德集团合并，于 1999 年更名为施耐德电气。
PLC 的发明开创了自动化技术的新时代。今天，PLC 被纳入精炼和石化工厂运营，以帮助监控工厂设备，以及其他生产操作。
1.3.3.DCS 用于炼化装置
1975 年，另一项革命性的技术——分布式控制系统（DCS）被推出，以优化炼油和石化工厂的运营。第一批 DCS 由霍尼韦尔和横河电机推出。Bristol（现为艾默生过程管理公司的一部分）也于 1975 年推出了 UCS3000，这是第一款基于微处理器的通用控制器。在DCS 之前，工厂操作通过电路板操作进行控制（即控制器安装在大型仪表板上）。然而，通过微计算机和微处理器的发展和大规模可用性，DCS 被创建来控制多个行业的制造过程，包括炼油和石化产品生产。霍尼韦尔和横河电机都在同一时间推出了自己的 DCS，横河电机创建了 CENTUM，而霍尼韦尔则推出了 TDC2000 平台。在 20 世纪 70 年代早期到中期，霍尼韦尔在优化自动化技术以及推进过程控制方面进行了广泛的工作。该公司于 1975 年推出了 TDC2000（TDC 代表完全分布式控制 total distributed control）系统。该系统提供了工厂内过程的集中视图，并利用了一条高速数据，将各种传感器数据链接到一个中心位置。工厂人员可以在单个系统中监控和修改多个控制回路。TDC2000 在全球范围内使用了十年，直到 1985 年被 TDC3000 取代，随后在 2000 年代被 Experion 取代。1978 年，Valmet 推出了 Damatic Classic 自动化系统，该系统安装在芬兰 Lieksa 的 Pankaboard 厂。
其他数字公司在 20世纪70和80年代引入了新技术，以优化 HPI的过程控制和自动化。在 20 世纪 70 年代后期，麻省理工学院（MIT）创建了一个能源实验室，以促进大学和工业界之间的合作。这一努力是在 1970 年代的能源危机中实现的。由麻省理工学院化学工程教授 Larry Evans 领导，由美国能源部资助，先进过程工程系统（ASPEN）项目始于 1977 年。
ASPEN 项目着手开发一种通用模拟系统，供整个过程工业的化学工程师使用。该项目的结果是名为 ASPEN 的下一代过程模拟器。该技术可以模拟大型复杂过程，涉及高度非理想的化学成分，煤和合成燃料，以及电解质和多相系统。1981 年，该软件由新公司 AspenTech商业化，于 1982 年发布了第一款产品 Aspen Plus。
20 世纪 70 年代发布了几种直接数字控制技术，其中包括 Foxboro（现为施耐德电气的一部分）用于工厂监控和过程控制的 FOX 1 系统、Fisher Controls（现为艾默生的一部分）DC2 系统分别是 PROVOX DCS、Taylor Instrument Co.和 Baily Controls（两家公司现在都是 ABB 的一部分）的 1010 系统和 1055 系统。
流程自动化在后来几十年中不断发展，包括转向基于以太网的网络、现场总线安装、无线系统和协议、增加的网络防御、远程传输以及许多其他优化工厂运营的进步。
2. 全球炼油产能格局
2.1. 全球炼油产能分布及发展
炼油厂将原油和其他液体转化为每天使用的许多石油产品，大多数炼油厂专注于生产运输燃料。所有的炼厂加工需经过三个步骤：分离、转换、精制。根据 BP 能源统计数据，2021年全球炼油产能 10191 万桶/天（折合 50.96 亿吨/年），同比减少 2097 万吨/年；为自 1988年以来首次出现产能下降。
根据意大利 ENI 数据，2021 年全球炼厂个数 842 个，总计产能 51.26 亿吨；而 2020年全球炼厂个数为 866 个，总计产能 51.82 亿吨。由于原油品种不同，炼油的加工工艺和对应的下游产品种类不同。因此，通常以炼厂流体催化裂化（FCC）转换率以及尼尔森系数（NCI）来衡量炼厂的加工深度以及复杂程度。
2020 年，由于新冠病毒疫情影响，全球成品油需求下降；加之 2021 年全球碳中和，在炼油行业的资本开支明显不足，全球的老旧装置产能退出。2022 年底-2023 年，全球仍将有多套大型炼油装置投产，预计将会大为缓解海外的成品油紧张局面。根据 EIA8 月份报告，在亚洲和中东，至少有九个炼油厂项目正在开始运营或计划在 2023 年底之前上线。按照目前的计划产能，一旦全面投入运营，他们将增加 290 万桶/日的全球炼油厂产能。
新建炼厂中，其中代表的世界级装置主要有：1）、科威特新建 61.5 万桶/天 Al-Zour 炼油厂的第一部分预计将于 2022 年下半年投入运营，并将在 2023 年第一季度全面投产；2）、尼日利亚的 65 万桶/天 Dangote 炼油厂计划在 2022 年第四季度开始生产。装置整体仍以成品油产出为主，没有配套下游化工品装置（乙烯）。
2.2. 美国炼油产能及发展
美国是炼油工业的发祥地，根据 EIA 数据，2022 年 1 月 1 日为计，美国共有 130 个炼厂，其中在运行炼厂 125 个，可操作产能 1794 万桶/天（约 89719 万吨/年）。美国历史上炼厂数量一直在呈下降趋势。目前，美国的炼厂产能与中国国内基本相当，但是个数少于中国，单一炼厂具有一定的规模效应。2019 年，位于宾夕法尼亚州费城的 33.5 万桶/天的 PES炼油厂经历了一起重大事故后，一直没有恢复运作。近年来关停的炼厂还包括：路易斯安那州 Shell Convert（21.1146 万桶/天）、加州 Marathon Martinez（16.1 万桶/天）、怀俄明州HollyFrontier Cheyenne（4.8 万桶/天）、新墨西哥州 Western Refining Gallup（2.7 万桶/天）、北达科他州 Dakota Prairie Dickinson（1.9 万桶/天）。
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