基于分子动力学研究油泥在溶剂中溶解与扩散机理

作     者：刘宏宇 郭继香 宋瀚轩 李皓 李哲 王一然 

作者机构：中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院 中国石油大学(北京)重质油重点实验室 国家管网集团东部原油储运有限公司 

出 版 物：《应用化工》 (Applied Chemical Industry)

年 卷 期：2024年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52174047)(ZLZX2020-02-07-03) 

主　　题：储罐油泥 分子动力学 溶解 扩散 

摘      要：为实现储罐油泥高效清洗和油泥重质烃类物质有效回收，在微观尺度上揭示溶剂中油泥的溶解和扩散机理是至关重要的。本文通过建立分子动力学反应模型，表征了溶剂中油泥的溶解和扩散行为，分析了不同溶剂中油泥分子的微观相行为、溶解度参数、自扩散系数以及径向分布函数变化规律。研究表明油泥在溶剂中主要经历溶解和扩散两个过程，而油泥中同种分子间的高度聚集是限制油泥溶解和扩散的主要因素。极性溶剂甲基苯乙醚与非极性溶剂煤油可协同削弱油泥石蜡分子间聚集使得油泥分子的自扩散能力增强，甲基苯乙醚的芳环结构和醚键的氧原子是油泥沥青质分子解聚的关键。此外，油泥的溶解和扩散是吸热过程，随着反应温度的升高油泥溶解和扩散能力增强，分子间聚集度降低，油泥与溶剂间的互溶性增强。本文对溶剂中油泥溶解与扩散机理的研究可为原油储罐油泥化学清洗技术的改进提供理论支持。