發(fā)布時間：2025-06-19 22:28

　　在常規(guī)原油逐漸減少的大環(huán)境下,如何提高重質(zhì)原油的利用效率是石油工業(yè)非常關(guān)心的重要問題。但是,重質(zhì)原油中的瀝青質(zhì)組分引起的自聚集和沉降等問題一直困擾著石油工業(yè)中的勘探、開采、儲存、運輸和加工等過程。因此,對瀝青質(zhì)分子自聚集行為的內(nèi)在機理進行研究,有助于提升重質(zhì)原油的利用效率。雖然研究人員對瀝青質(zhì)的聚集行為進行了大量實驗研究,但受實驗手段的限制,無法直接觀察瀝青質(zhì)分子的聚集過程和聚集形貌。伴隨著計算模擬手段的進步,通過分子動力學模擬可以從原子/分子尺度等微觀層面研究瀝青質(zhì)分子之間的相互作用機制。分子模擬的結(jié)果不僅是對實驗結(jié)果的有益補充,而且能夠獲得瀝青質(zhì)分子自聚集行為的分子機理。本文以原子力顯微鏡觀測到的瀝青質(zhì)分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),構(gòu)建了一系列瀝青質(zhì)分子模型。采用LAMMPS軟件和PCFF力場,進行一系列非平衡分子動力學(NEMD)模擬,探索剪切場對瀝青質(zhì)分子的聚集行為和體系黏度的影響。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.在溫度為300 K、壓力為1 bar、剪切速率為1E-7/fs條件下對五種大陸型瀝青質(zhì)分子進行NEMD模擬。研究甲苯溶劑濃度、聚芳烴的結(jié)構(gòu)、瀝青質(zhì)分子的烷基側(cè)鏈、瀝青質(zhì)分子中的雜原...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1世界原油資源分布與消費圖(數(shù)據(jù)

總量達46.617億噸:其中亞太地區(qū)占比高達36.4%；北美地區(qū)占比23.9%；整個歐洲和獨聯(lián)體國家占比20.1%；中南美洲和非洲各占6.8%和4.1%；中東地區(qū)的石油消耗量僅占8.8%。2018年石油消耗以0.99843億桶/日的速度消耗，其中重質(zhì)油占25%，輕、中質(zhì)油占比75....

圖2.1剪切過程的非平衡分子動力學模型示意圖

瀝青質(zhì)分子黏度和聚集行為的非平衡分子動力學模擬14圖2.1剪切過程的非平衡分子動力學模型示意圖在全原子模擬中，一個盒子所能容納的粒子數(shù)是有限的。當盒子中的粒子數(shù)越多，對其進行模擬所耗費的計算機時就越長。為了盡可能地縮短計算機時，又能使計算模擬的數(shù)據(jù)與宏觀實驗條件盡可能的相符，減少....

圖2.2周期性邊界條件示意圖

瀝青質(zhì)分子黏度和聚集行為的非平衡分子動力學模擬14圖2.1剪切過程的非平衡分子動力學模型示意圖在全原子模擬中，一個盒子所能容納的粒子數(shù)是有限的。當盒子中的粒子數(shù)越多，對其進行模擬所耗費的計算機時就越長。為了盡可能地縮短計算機時，又能使計算模擬的數(shù)據(jù)與宏觀實驗條件盡可能的相符，減少....

圖3.115種模型瀝青質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)圖

瀝青質(zhì)分子黏度和聚集行為的非平衡分子動力學模擬20圖3.115種模型瀝青質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)圖3.2.2研究方法所有瀝青質(zhì)體系的模擬過程都包括三個步驟：(I)在初始模擬盒子中，隨機分布40個瀝青質(zhì)分子，體系的初始密度設定為0.6g/cm3，低于常規(guī)瀝青質(zhì)的密度。(II)隨機生成的模擬盒的....

本文編號：4051014