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石油学报（石油加工） 2019年第4期35卷 751-758页

作者：任强龙军代振宇周涵中国石化石油化工科学研究院

采用量子力学与分子动力学相结合的方法对形成沥青质分子聚集体的分子间π-π相互作用进行了研究。结果表明:沥青质分子间的π-π相互作用能随着分子芳香环数的增加而增大;分子中含有的杂原子显著增加了沥青质分子间的π-π相互作用能;... 详细信息

采用量子力学与分子动力学相结合的方法对形成沥青质分子聚集体的分子间π-π相互作用进行了研究。结果表明:沥青质分子间的π-π相互作用能随着分子芳香环数的增加而增大;分子中含有的杂原子显著增加了沥青质分子间的π-π相互作用能;沥青质分子的支链长度及类型能够影响π-π相互作用能的大小;当沥青质分子聚集体中含有多个π-π相互作用时,其分子间的聚集作用力会大大增加;沥青质分子间形成π-π相互作用的过程中,分子间有少量的电子转移;色散作用是π-π相互作用中的主要作用。

关键词：分子模拟沥青质分子聚集体 π-π相互作用

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沥青质分子聚集体中氢键作用力的研究

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石油学报（石油加工） 2019年第2期35卷 330-336,M0007页

作者：任强龙军代振宇周涵中国石化石油化工科学研究院北京100083

为研究沥青质分子聚集体中的氢键作用,用量子力学与分子动力学相结合的方法对形成沥青质分子聚集体中的氢键进行了研究。结果发现,沥青质分子中含有的N、S、O等杂原子是沥青质分子形成氢键的必要条件;沥青质分子聚集体形成单个氢键的键... 详细信息

为研究沥青质分子聚集体中的氢键作用,用量子力学与分子动力学相结合的方法对形成沥青质分子聚集体中的氢键进行了研究。结果发现,沥青质分子中含有的N、S、O等杂原子是沥青质分子形成氢键的必要条件;沥青质分子聚集体形成单个氢键的键能较小,但聚集体中含有多个氢键时,其分子间的作用力会大幅增加。沥青质分子形成氢键的本质是由于H原子与杂原子的价层轨道电子进行叠加形成的,沥青质分子间有极少量的电子转移,导致形成弱的次级键;在氢键作用中,起主要作用的是轨道相互作用能和色散作用能。

关键词：分子模拟沥青质分子聚集体氢键

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丙烯酰胺及其衍生聚合物对原油沥青质结构影响和机理研究

丙烯酰胺及其衍生聚合物对原油沥青质结构影响和机理研究

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作者：严九洲西南石油大学

学位级别：硕士

通过改进Yen-Mullins、Rogel以及Takanohashi等人提出的沥青质分子结构分析方法,重新提出了一种新的分子结构模型分析方法,结合物理学质心理论以及几何数学“海伦定理”实现准确量化分析外界环境变化因子对沥青质分子聚集体结构形变影... 详细信息

通过改进Yen-Mullins、Rogel以及Takanohashi等人提出的沥青质分子结构分析方法,重新提出了一种新的分子结构模型分析方法,结合物理学质心理论以及几何数学“海伦定理”实现准确量化分析外界环境变化因子对沥青质分子聚集体结构形变影响及作用机理,能够从分子结构层面更加准确地量化分析不同因素作用下沥青质分子聚集体结构变化大小,从而能够克服之前Yen-Mullins、Rogel和Takanohashi等人所提出的结构模型研究方法所得分析结果的模糊性与抽象性的缺陷。将这种新的分子结构模型分析方法结合原油开采过程中广泛使用的丙烯酰胺分子聚合物作为研究出发点,以此来对这种新的结构模型分析方法的合理性、可靠性及适应性做验证分析。分析在丙烯酰胺分子聚合物存在的条件下,沥青质分子聚集体结构变化规律以及不同聚合度的丙烯酰胺聚合物分子链对沥青质分子结构影响的作用机理。为了对比研究极性基团和非极性基团对丙烯酰胺分子的影响,通过Amorphous Cell模块和Discover模块引入新的官能团,分别引入氯原子基团、溴原子基团、硝基等典型的极性基团,以及甲基、乙基等典型的非极性基团,生成新的具有不同官能团的丙烯酰胺分子的衍生聚合物,分别为：氯丙烯酰胺分子聚合物、溴丙烯酰胺分子聚合物、硝基丙烯酰胺分子聚合物、丁烯酰胺分子聚合物、戊烯酰胺分子聚合物,通过对比分析极性和非极性官能团的引入对丙烯酰胺分子链与沥青质分子之间作用机理的影响,改变新生成的具有不同官能团的衍生聚合物的聚合度、控制沥青质分子与新生成的衍生聚合物构成的体系温度,分析官能团极性大小,聚合物分子链聚合度高低、体系温度变化等多种因素对聚合物分子与沥青质分子之间作用机理及影响程度和变化趋势。通过研究发现：溴丙烯酰胺分子聚合物对沥青质分子聚集体的结构影响效果最为显著,在298K温度时就能够使沥青质分子聚集体结构形变增加1781.903%。温度升高,对于引入非极性官能团丙烯酰胺分子链的影响规律和引入极性官能团的对丙烯酰胺分子链的影响规律往往并不一致,其机理在于：非极性官能团引入分子链属于σ电子对π电子的作用,而极性官能团引入分子链属于p电子对π电子的作用,温度变化对这两种不同类型的电子共轭作用影响程度和趋势并不一致。这种新的分子结构模型分析方法及其研究结果能够与理论预测和逻辑推理结果相一致,从而进一步验证了这种新的结构模型分析方法的可靠性、稳定性与适应性。这种新方法的使用和其研究结果的应用,将十分有利于实际工程应用开发新型原油沥青质沉淀抑制剂提供新的理论依据和改进研究方向,减少不必要的重复试验,降低工程开发成本,对缩短新产品的开发周期具有重要的经济价值。

关键词：沥青质分子聚集体 Materials Studio 丙烯酰胺分子机理分析

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