分子結(jié)構(gòu)特性決定分子間相互作用,進(jìn)而決定其溶解性能。通過分子模擬研究減壓渣油不同結(jié)構(gòu)分子的分子間相互作用、互溶性及由此導(dǎo)致的渣油膠體穩(wěn)定性。研究表明,芳環(huán)數(shù)目越多、烷基側(cè)鏈越短的分子結(jié)構(gòu)內(nèi)聚能密度越大,溶解度參數(shù)越大。在渣油體系中,瀝青質(zhì)、重膠質(zhì)分子聚集形成膠核,飽和烴、芳香烴、輕膠質(zhì)分子形成連續(xù)相。膠質(zhì)分子結(jié)構(gòu)影響其膠溶性能,側(cè)鏈長度適中的膠質(zhì)分子,其與瀝青質(zhì)、芳香分互溶性好,膠溶性能優(yōu)異;瀝青質(zhì)的聚集程度隨膠質(zhì)分子含量的增加而降低。芳香分、膠質(zhì)分子的協(xié)同作用使瀝青質(zhì)、飽和烴分子穩(wěn)定存在于同一體系中,因此渣油膠體穩(wěn)定性取決于不同分子結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和配伍性。 

【文章來源】：石油學(xué)報(石油加工). 2020,36(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

減壓渣油模型化合物分子結(jié)構(gòu)

體系1-1中,初始結(jié)構(gòu)減壓渣油分子均勻分布,如圖3所示。經(jīng)過5000 ps動力學(xué)模擬后,重膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分子全部聚集,飽和烴、芳香烴、輕膠質(zhì)分子混合均勻,而膠質(zhì)分子R3位于兩相之間。為考察該聚集體能否以膠核的形式穩(wěn)定存在于渣油中,將模型擴(kuò)大4倍,發(fā)現(xiàn)4個小聚集體最終全部聚集(如圖4所示),因此認(rèn)為該膠體體系不穩(wěn)定。比較體系1-1～1-4,逐漸增加R3的比例,可以發(fā)現(xiàn):體系1-1和1-2中瀝青質(zhì)、重膠質(zhì)分子全部聚集,體系1-1聚集所用的時間更短,聚集程度更緊密;體系1-3中,瀝青質(zhì)、重膠質(zhì)分子并未全部聚集,而是以小聚集體的形式分散在體系中;體系1-4中,瀝青質(zhì)、重膠質(zhì)分子分散程度顯著提高,認(rèn)為該膠體體系穩(wěn)定性很好。結(jié)果表明,減壓渣油并不是真溶液,而是分布不均勻的膠體結(jié)構(gòu)。這主要是由于減壓渣油不同結(jié)構(gòu)分子的分子間相互作用參數(shù)分布范圍較廣,溶解性能差異較大,同時膠質(zhì)含量越高,越利于與瀝青質(zhì)發(fā)生相互作用,分散瀝青質(zhì)的能力越強(qiáng),膠體穩(wěn)定性越好。圖3 體系1-1的介觀相圖

表2 減壓渣油模型分子的H/C原子比及分子動力學(xué)模擬得到密度、摩爾體積及溶解度參數(shù)Table 2 Vacuum residue molecules density(ρ), H/C ratio, molar volume (Vm), solubility parameter and the correspondingdispersive and electrostatic components, δ, δvdW, δelec, estimated from molecular dynamics simulations Modelmolecule No. Modelmolecule Molecularformula ρ /(g·cm-3) n(H)/n(C) Vm/(cm3·mol) δ/(J·cm-3)0.5 δvdW/(J·cm-3)0.5 δelec/(J·cm-3)0.5 S1 S-alk C30H62 0.812 2.067 520.722 16.122 15.998 0.502 S2 S-cyl C35H62 0.965 1.771 500.395 16.427 16.283 0.417 A1 A-2B C30H46 0.928 1.533 438.252 18.123 17.904 1.777 A2 A-3B C35H44 1.020 1.257 455.625 18.436 18.216 1.643 A3 A-N C40H59N 1.011 1.475 547.892 17.045 16.864 1.115 A4 A-O C29H50O 0.906 1.724 457.746 17.062 16.912 0.820 R1 R-S C55H86S 0.956 1.564 815.223 17.998 17.875 0.193 R2 R-lsc C47H68S2 0.993 1.447 702.096 18.351 18.210 0.289 R3 R-ssc C30H34S2 1.095 1.133 418.924 20.380 20.243 0.503 R4 R-2S C18H10S2 1.359 0.556 213.685 24.297 23.807 3.884 R4-1 R-2S-2 C20H14S2 1.268 0.700 251.145 22.808 22.595 1.438 R4-2 R-2S-3 C21H16S2 1.241 0.762 267.912 22.138 22.116 0.103 R5 R-5B C22H14 1.225 0.636 227.228 23.732 22.434 7.237 R5-1 R-5B-2 C24H18 1.165 0.750 263.011 22.260 21.561 4.864 R5-2 R-5B-3 C25H20 1.150 0.800 278.639 21.740 21.237 3.852 At Asp C47H41NOS2 1.270 0.872 551.158 22.786 21.725 6.2932.2 相互作用參數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]原油乳狀液穩(wěn)定機(jī)理的分子模擬研究[J]. 苗杰,龍軍,任強(qiáng),秦冰,王振宇.  石油學(xué)報(石油加工). 2018(01)
[2]塔河瀝青質(zhì)超分子體系的初步探索[J]. 劉必心,龍軍,任強(qiáng),李本高,申海平,張書紅.  石油學(xué)報(石油加工). 2017(01)
[3]重油膠體結(jié)構(gòu)的介觀模擬[J]. 任強(qiáng),代振宇,周涵.  石油學(xué)報(石油加工). 2013(01)
[4]重質(zhì)油膠體聚集結(jié)構(gòu)的耗散粒子動力學(xué)模擬[J]. 張勝飛,孫麗麗,徐俊波,周涵,溫浩.  物理化學(xué)學(xué)報. 2010(01)
[5]減壓渣油的膠體結(jié)構(gòu)及其形成[J]. 李生華,劉晨光,闕國和,梁文杰,朱亞杰.  石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1997(06)



本文編號：3298194