沥青质分子黏度和聚集行为的非平衡分子动力学模拟

发布时间：2025-06-19 22:28

　　在常规原油逐渐减少的大环境下,如何提高重质原油的利用效率是石油工业非常关心的重要问题。但是,重质原油中的沥青质组分引起的自聚集和沉降等问题一直困扰着石油工业中的勘探、开采、储存、运输和加工等过程。因此,对沥青质分子自聚集行为的内在机理进行研究,有助于提升重质原油的利用效率。虽然研究人员对沥青质的聚集行为进行了大量实验研究,但受实验手段的限制,无法直接观察沥青质分子的聚集过程和聚集形貌。伴随着计算模拟手段的进步,通过分子动力学模拟可以从原子/分子尺度等微观层面研究沥青质分子之间的相互作用机制。分子模拟的结果不仅是对实验结果的有益补充,而且能够获得沥青质分子自聚集行为的分子机理。本文以原子力显微镜观测到的沥青质分子结构为基础,构建了一系列沥青质分子模型。采用LAMMPS软件和PCFF力场,进行一系列非平衡分子动力学(NEMD)模拟,探索剪切场对沥青质分子的聚集行为和体系黏度的影响。本文的主要研究内容和结论如下:1.在温度为300 K、压力为1 bar、剪切速率为1E-7/fs条件下对五种大陆型沥青质分子进行NEMD模拟。研究甲苯溶剂浓度、聚芳烃的结构、沥青质分子的烷基侧链、沥青质分子中的杂原...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1世界原油资源分布与消费图(数据

总量达46.617亿吨:其中亚太地区占比高达36.4%；北美地区占比23.9%；整个欧洲和独联体国家占比20.1%；中南美洲和非洲各占6.8%和4.1%；中东地区的石油消耗量仅占8.8%。2018年石油消耗以0.99843亿桶/日的速度消耗，其中重质油占25%，轻、中质油占比75....

图2.1剪切过程的非平衡分子动力学模型示意图

沥青质分子黏度和聚集行为的非平衡分子动力学模拟14图2.1剪切过程的非平衡分子动力学模型示意图在全原子模拟中，一个盒子所能容纳的粒子数是有限的。当盒子中的粒子数越多，对其进行模拟所耗费的计算机时就越长。为了尽可能地缩短计算机时，又能使计算模拟的数据与宏观实验条件尽可能的相符，减少....

图2.2周期性边界条件示意图

沥青质分子黏度和聚集行为的非平衡分子动力学模拟14图2.1剪切过程的非平衡分子动力学模型示意图在全原子模拟中，一个盒子所能容纳的粒子数是有限的。当盒子中的粒子数越多，对其进行模拟所耗费的计算机时就越长。为了尽可能地缩短计算机时，又能使计算模拟的数据与宏观实验条件尽可能的相符，减少....

图3.115种模型沥青质分子的结构图

沥青质分子黏度和聚集行为的非平衡分子动力学模拟20图3.115种模型沥青质分子的结构图3.2.2研究方法所有沥青质体系的模拟过程都包括三个步骤：(I)在初始模拟盒子中，随机分布40个沥青质分子，体系的初始密度设定为0.6g/cm3，低于常规沥青质的密度。(II)随机生成的模拟盒的....

本文编号：4051014