石化行业是国民经济的重要支柱产业，经济总量大，产业关联度高，在工业经济体系中占有重要地位。在原油供应劣质化以及环保要求日益严苛的背景下，原油加工利润大幅降低。与此同时，随着双碳目标的提出，我国能源消费结构朝着清洁低碳化方向调整，新能源、新材料在航空航天、机械制造、日化用品、食品医药等领域的应用逐渐扩大，市场对特种产品数量、种类的需求大幅提高[1]。但从国内特种油行业细分产品产能投产情况来看，我国炼油特色产品尤其是特种油品的竞争力不强，“高精尖新”产品的品质仍有较大提升空间[2]。高端炼油特色产品的生产与质量提升需要以合适的原油资源为基础，环烷基原油（稠油）是指环烷烃含量较高的原油，全球环烷基原油总储量仅占原油总储量的2.2%[3]，被誉为石油中的“稀土”，具有高环烷烃含量、低蜡含量、低凝点等特性，具备加工生产特种燃料油、特种油品和高等级沥青等高附加值特种产品的潜力。
分子炼油理念认为现代石油炼制工业商业模式的本质是将低附加值的原料分子转化为高附加值的产品分子，分子决定产品性质、价格和利润。在石油加工过程利润日趋摊薄及高端特种产品国产化的急迫形势下，从分子尺度深入认识原油中每一种或每一类分子的特点，在分子层面上实现对环烷基原油加工过程进行模拟和管理，是将环烷基原油最大限度地定向转化为高端炼油特色产品、实现原油资源高效利用的重要途径[4-6]。
1 环烷基原油资源分布与特性
中国是世界第四大稠油资源国，我国稠油年产量基本稳定在1500万～1600万t，约占中国石油年产量的9.4%[7]。我国目前有70多个稠油油田，主要分布在准噶尔盆地、松辽盆地、渤海湾盆地，新疆油田、辽河油田和胜利油田是我国3个大规模的稠油集中产区，其产量占我国稠油总产量的90%以上（图1）[8]。此外，内蒙古二连盆地、河南南阳盆地、黑龙江富拉尔基盆地和南海珠江口盆地等地也有分散的稠油资源分布。
表1列举了以克拉玛依九区为代表的6种典型环烷基原油的基本性质。我国环烷基原油性质可概括为高密度、高黏度、高酸值、高残炭和高金属含量的“五高”特点，及低蜡、低硫、低凝点、低H/C比和低轻馏分收率的“五低”特点，适合生产特种燃料油、特种润滑油和沥青等产品，因此在资源开发时应扬长避短，充分挖掘资源价值。
2 环烷基原油高值特种产品生产现状
分子炼油理念指出，炼厂经济效益是通过分子或原子的重组实现的，因此寻求富含高价值分子且市场前景良好的下游产品是高效利用环烷基原油资源的关键。本文重点介绍特种燃料油、特种润滑油、沥青及沥青基碳材料三类环烷基原油高值下游产品的生产现状。
2.1 特种燃料油
2.1.1 低凝点柴油
我国柴油产品按凝点不同划分为10、5、0、-10、-20、-35、-50共7个牌号，-20#以下的柴油被统称为低凝点柴油。与石蜡基和中间基原油相比，环烷基原油蜡含量少，凝点低，能满足严寒地区对低温性能的苛刻要求。
我国东北、华北、西北地区冬季温度较低，大约有4—6个月的时间需要使用低凝柴油。此外低凝点柴油还可用作汽车、坦克、飞机等重型军队运载工具的马达燃料。与普通柴油相比，低凝柴油市场价格相对较高（表2），生产低凝点柴油会带来更高的经济效益。
2.1.2 航天煤油
航空航天事业是我国综合国力的重要体现，载人登月、深空探测、超大型有效载荷等活动是未来航天发展的重点方向，我国航天煤油需求量也随之逐渐增加，预计2035年对航天煤油的需求将达0.8×108t[9]。选择进口国外石油基航天煤油，不但增加国产运载火箭飞行成本，降低市场竞争能力，关键时候还会受制于人。
当前在我国军用及航空航天领域，特种燃料约占航空煤油的10%～15%。上世纪90年代初，原航天工业总公司通过对国内10多个油田油品的普查筛选发现，仅某一个环烷基原油油田的个别油井原油可满足作为航天煤油原料的要求。在我国高速发展航天工业的背景下，环烷基原油资源在保障战略能源安全方面具有重要作用。
2.2 特种润滑油
2.2.1 环保橡胶油
橡胶填充油是一种用来改善橡胶拉伸性能、降低胶料黏度的操作配合剂。我国橡胶油需求量已连续5年维持供需紧平衡，据前瞻产业研究院预测，2026年我国橡胶油市场需求将达306万t。
按烃类组成和含量的不同，橡胶油分为石蜡基、环烷基和芳香基三大类。就加工性能而言芳香基橡胶油性能最佳，但其含有大量有毒的多环芳烃（PAHs），对人体有致癌、致畸作用，REACH法规[10]对橡胶油中PAHs含量做出严格限制，未来高芳烃橡胶油将逐步面临淘汰。目前较为成熟的环保橡胶油主要有处理芳烃油（TDAE）、浅抽油（MES）、环烷油（NAP）和产品剩余芳烃提取油（RAE）4类[11]，其中TDAE和NAP是目前公认的2种优质环保橡胶油，二者生产十分依赖环烷基原油资源[12]。此外由表3可知，近3年环烷基橡胶油具有明显的价格优势。
2.2.2 冷冻机油
冷冻机油是制冷压缩机运转部件的专用润滑油，随着国内制冷行业发展日趋完善，近5年国内冷冻机油市场呈现出供不应求的状况，2022年我国冷冻机油进口量为27.9万t，同比增长12.1%，对外依存度达27.9%。
冷冻机油的发展方向与制冷剂更新息息相关，第四代低GWP（全球变暖值）的R600a（异丁烷）使用过程中温室气体排放量低，将成为未来的主流制冷剂之一[13，14]，研究表明，环烷基基础油与R600a在溶解状态下具有良好的黏度保持性[15]。环烷基冷冻机油和合成型冷冻机是两类主流的冷冻机油产品，但目前合成型冷冻机油大量依赖进口，且价格昂贵（表4），因此环烷基矿物型冷冻机油在未来仍具有广泛的应用前景。
2.2.3 变压器油
为保证电力运输安全高效，需于各类充油电气设备中匹配与之对应的变压器油，用于绝缘、冷却和灭弧等。受我国电网建设蓬勃发展的影响，2018 —2022 年我国变压器油市场需求量呈现上行趋势（表5）。即使在疫情期间，市场需求量仍维持了0.87%的增速，2022年我国变压器油产品价格增幅高达30%以上。
根据基础油类型的不同，可分为矿物型、植物油型、硅油型和合成酯型变压器油四大类，其中矿物型变压器油约占变压器油市场95%以上市场份额，2022年我国矿物型变压器油产品均价达8759元/t，较2020年增长38.2%。其生产原料主要有石蜡基原油重质组分裂化后的低黏轻组分和环烷基原油直馏组分两大类。石蜡基原油生产的基础油倾点高，对极性物质溶解性差，对变压器油的电气性能、工作寿命有不利的影响；环烷基原油中的芳烃、环烷烃和链烷烃的含量比例合理，因此具有良好的低温流动性、热稳定性、抗析气性以及溶解油泥性能。根据国家电网公司的招标要求，110～550 kV变压器必须使用环烷基变压器油，以确保电气设备的正常运行和稳定性能。
2.2.4 工业白油
白油是一种经过超深度精制的无色、无味、无臭的特种矿物油，根据饱和烃纯度不同，主要分为工业级、化妆品级和食品医药级三大类。我国白油产能以工业白油为主，适用于化纤、铝材加工、石油钻井等领域，工业白油占国内白油总产能的82%，主要由环烷基馏分油加氢制得，黏度较大的工业白油的生产十分依赖环烷基原油资源。由表6可知，近两年来白油产品高价值属性逐渐体现，2023年后半年不同牌号白油产品均价增幅均高于500元/t。