一种石油平均分子结构模型的构建方法以及性质预测方法技术

本发明专利技术提供了一种石油平均分子结构模型的构建方法以及性质预测方法，其中，构建石油平均分子结构模型的方法包括以下步骤：获取石油样品的不同类型氢的氢分率、元素的质量分率以及相对分子量数据；根据获取的上述数据，计算出石油样品的结构参数；设定石油样品的构筑单元，然后通过建立构筑单元的分配算法，将所述构筑单元与所述结构参数进行逻辑关联；通过对所述分配算法进行推演计算，得出构筑单元数量，同时获得石油样品的结构单元和结构单元数量，完成对石油样品的平均分子结构模型的构建。获得石油的平均分子结构后，即可结合基团贡献法，对石油的物理性质进行预测，尤其是那些难以测量的物理性质，如临界性质、偏心因子等。

A method for constructing the average molecular structure model of petroleum and the method of prediction of its properties

The present invention provides a method for constructing an average oil molecular structure model and properties prediction method, the method of constructing petroleum average molecular structure model includes the following steps: the quality of different types of hydrogen to acquire oil samples of hydrogen fraction, the fraction of elements and the relative molecular weight of data; according to the data obtained, calculate the structure parameters of oil samples; construction unit set oil samples, and then through the establishment of construction unit allocation algorithm, the construction unit and the structure parameters of the logical relationship; through the deduction of the distribution algorithm, the number of building blocks, and get the number of structural unit and structure unit of oil samples, construct complete the average molecular structure model of the oil sample. After obtaining the average molecular structure of petroleum, we can predict the physical properties of petroleum by combining group contribution method, especially those difficult to measure physical properties, such as critical properties, eccentric factors and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种石油平均分子结构模型的构建方法以及性质预测方法
本专利技术属于石油加工领域，具体涉及一种石油平均分子结构模型的构建方法以及性质预测方法。
技术介绍
石油的物理性质对于石油加工过程的工艺计算、设备选型和装置设计等具有指导性的意义，同时也是影响石油产品质量的关键因素。石油是由各种烃类以及非烃类化合物组成的复杂混合物，其物理性质是混合体系中各种化合物性质的综合体现，与其化学组成有着密切联系。由于石油组成不易测定，石油的许多物理性质又不具有简单的可加性，因此需采用规定的试验方法对其性质进行测定。传统的基于核磁共振谱预测性质的方法往往需要大量样本，过程需测定样本的波谱及物理性质并进行关联训练，工作量大，繁复耗时且昂贵。可即便如此，这种传统方法也无法预测石油那些难以测量的物理性质，如临界性质、偏心因子等。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种石油平均分子结构模型构建方法。本专利技术的另一目的是提供一种石油平均分子结构模型构建系统。本专利技术的另一目的是提供一种预测石油性质的方法。本专利技术的又一目的是提供一种预测石油性质的系统。为达到上述目的，本专利技术提供了一种石油平均分子结构模型构建方法，该方法包括以下步骤：获取石油样品的不同类型氢的氢分率、元素的质量分率以及相对分子量数据；根据获取的上述数据，计算出石油样品的结构参数；设定石油样品的构筑单元，然后通过建立构筑单元的分配算法，将所述构筑单元与所述结构参数进行逻辑关联；通过对所述分配算法进行推演计算，得出构筑单元数量，同时，获得石油样品的结构单元和结构单元数量，完成对石油样品的平均分子结构模型的构建。本专利技术提供了一种通过建立石油样品的结构参数和构筑单元的关联关系，推演计算出石油平均分子结构的方法。获得石油的平均分子结构后，即可结合基团贡献法，对石油的物理性质进行预测，尤其是那些难以测量的物理性质，如临界性质、偏心因子等。在本专利技术提供的石油平均分子结构模型构建方法中，优选地，所述石油样品包括原油、原油蒸馏馏分或渣油馏分。在本专利技术提供的石油平均分子结构模型构建方法中，优选地，获取所述不同类型氢的氢分率的过程为：测定石油样品的核磁共振氢谱，根据化学位移划分谱区，并分别归属为不同氢类型；将谱图进行积分处理，计算各谱区的峰面积并进行归一化处理，得到不同类型氢的氢分率。上述不同类型氢是根据氢与不同类型碳连接的情况进行的分类，一般划分成四种类型的氢，分别为与芳香碳直接相连的氢(A型氢)，与芳香环的α碳相连的氢(α型氢)，芳香环上的β碳上的氢以及β以远的CH2、CH基上的氢(β型氢)，芳香环的γ位及γ位以远的CH3基上的氢原子(γ型氢)。在本专利技术提供的石油平均分子结构模型构建方法中，优选地，所述元素的质量分率包括碳质量分率、氢质量分率、硫质量分率、氮质量分率和氧质量分率。可以采用本领域常规的元素分析方法获取上述数据。在本专利技术提供的石油平均分子结构模型构建方法中，优选地，所述石油样品的结构参数包括芳碳率fA、单元芳环数RA*、单元芳碳数CA*、单元环烷环数RN*、氮原子数NT*、氧原子数OT*、硫原子数ST*、单元环烷碳数CN*或单元支链碳数CP*。优选地，计算石油样品的结构参数时采用改进型Brown-Ladner法。在本专利技术提供的石油平均分子结构模型构建方法中，可以采用本领域常规方法设定构筑单元。在本专利技术提供的一优选实施方式中，构筑单元包括六元芳香环(A6)、四元芳香环增量(A4)、二元芳香环增量(A2)、六元环烷环(N6)、五元环烷环(N5)、四元环烷环增量(N4)、三元环烷环增量(N3)、环烷烃中的双键(IH)、环烷环上的硫原子(NS)、芳环上的氮原子(AN)、碳氢原子间的氧原子(RO)、除甲基外的链烷基(R)、与环相连的甲基(Me)以及侧链上的甲基(Br)。在本专利技术提供的石油平均分子结构模型构建方法中，优选地，所述构筑单元的分配算法包括：芳烃分配算法、环烷烃分配算法、侧链分配算法以及杂原子分配算法；所述芳烃分配算法是在构建芳烃的构筑单元与芳烃的结构参数方程的基础上，结合了芳环成环条件的推演运算；所述环烷烃分配算法是在构建环烷烃的构筑单元与环烷烃的结构参数方程的基础上，结合了环烷烃成环条件的推演运算；所述侧链分配算法为构建的侧链的构筑单元与侧链的结构参数方程；所述杂原子分配算法为构建的杂原子的构筑单元与杂原子的结构参数方程。本专利技术还提供了一种石油平均分子结构模型构建系统，该系统包括：第一单元，所述第一单元用于获取石油样品的不同类型氢的氢分率、元素的质量分率以及相对分子量数据；第二单元，所述第二单元用于根据获取的上述数据，计算出石油样品的结构参数；第三单元，所述第三单元用于设定石油样品的构筑单元，然后通过建立构筑单元的分配算法，将所述构筑单元与所述结构参数进行逻辑关联；第四单元，所述第四单元用于通过对所述分配算法进行推演计算，得出构筑单元数量的同时，获得了石油样品的结构单元和结构单元数量，完成对石油样品的平均分子结构模型的构建。在上述石油平均分子结构模型构建系统中，优选地，所述构筑单元包括六元芳香环、四元芳香环增量、二元芳香环增量、六元环烷环、五元环烷环、四元环烷环增量、三元环烷环增量、环烷烃中的双键、环烷环上的硫原子、芳环上的氮原子、碳氢原子间的氧原子、除甲基外的链烷基、与环相连的甲基以及侧链上的甲基。在上述石油平均分子结构模型构建系统中，优选地，所述构筑单元的分配算法包括：芳烃分配算法、环烷烃分配算法、侧链分配算法以及杂原子分配算法；所述芳烃分配算法是在构建芳烃的构筑单元与芳烃的结构参数方程的基础上，结合了芳环成环条件的推演运算；所述环烷烃分配算法是在构建环烷烃的构筑单元与环烷烃的结构参数方程的基础上，结合了环烷烃成环条件的推演运算；所述侧链分配算法为构建的侧链的构筑单元与侧链的结构参数方程；所述杂原子分配算法为构建的杂原子的构筑单元与杂原子的结构参数方程。本专利技术还提供了一种预测石油性质的方法，该方法包括以下步骤：根据上述石油平均分子结构模型构建方法计算出石油平均分子结构；根据所述石油平均分子结构，计算出基团贡献法中各类型基团的数量；通过基团贡献法对石油样品的物理性质进行预测。在上述预测石油性质的方法中，优选地，所述物理性质包括密度、沸点、临界温度、临界压力、临界体积或偏心因子。本专利技术另提供了一种预测石油性质的系统，该系统包括：第一模块，所述第一模块用于根据上述方法构建石油平均分子结构模型，以获得石油平均分子结构；第二模块，所述第二模块用于根据所述石油平均分子结构，计算出基团贡献法中各类型基团的数量；第三模块，所述第三模块用于通过基团贡献法对石油样品的物理性质进行预测。本专利技术提供的方案可采用操作较为简便的核磁共振方法得到各类型的氢分率，通过元素分析得到各元素的质量分率，将以上数据和测得的相对分子量一起作为原始数据计算石油样品的结构单元构成信息，并由此预测石油样品的物理性质，可为石油的加工提供准确快速的预测数据。本专利技术方案与现有方法相比，具有以下优点：1.不需要测定大量样本的波谱及物理性质进行关联训练，工作量小、成本低廉，节省人力物力。2.从石油的平均分子构筑单元出发，能够预测石油样品一些难以测量的物理性质，如临界温度、临界压力等。附图说明图1为实施例1中的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油平均分子结构模型构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：获取石油样品的不同类型氢的氢分率、元素的质量分率以及相对分子量数据；根据获取的上述数据，计算出石油样品的结构参数；设定石油样品的构筑单元，然后通过建立构筑单元的分配算法，将所述构筑单元与所述结构参数进行逻辑关联；通过对所述分配算法进行推演计算，得出构筑单元数量，同时，获得石油样品的结构单元和结构单元数量，完成对石油样品的平均分子结构模型的构建。

【技术特征摘要】
1.一种石油平均分子结构模型构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：获取石油样品的不同类型氢的氢分率、元素的质量分率以及相对分子量数据；根据获取的上述数据，计算出石油样品的结构参数；设定石油样品的构筑单元，然后通过建立构筑单元的分配算法，将所述构筑单元与所述结构参数进行逻辑关联；通过对所述分配算法进行推演计算，得出构筑单元数量，同时，获得石油样品的结构单元和结构单元数量，完成对石油样品的平均分子结构模型的构建。2.根据权利要求1所述的石油平均分子结构模型构建方法，其特征在于，所述石油样品包括原油、原油蒸馏馏分或渣油馏分；优选地，所述元素的质量分率包括碳质量分率、氢质量分率、硫质量分率、氮质量分率和氧质量分率；进一步优选地，所述石油样品的结构参数包括芳碳率fA、单元芳环数RA*、单元芳碳数CA*、单元环烷环数RN*、氮原子数NT*、氧原子数OT*、硫原子数ST*、单元环烷碳数CN*或单元支链碳数CP*。3.根据权利要求1所述的石油平均分子结构模型构建方法，其特征在于，获取所述不同类型氢的氢分率的过程为：测定石油样品的核磁共振氢谱，根据化学位移划分谱区，并分别归属为不同氢类型；将谱图进行积分处理，计算各谱区的峰面积并进行归一化处理，得到不同类型氢的氢分率。4.根据权利要求1-3任一项所述的石油平均分子结构模型构建方法，其特征在于，计算石油样品的结构参数时采用改进型Brown-Ladner法。5.根据权利要求1所述的石油平均分子结构模型构建方法，其特征在于，所述构筑单元包括六元芳香环、四元芳香环增量、二元芳香环增量、六元环烷环、五元环烷环、四元环烷环增量、三元环烷环增量、环烷烃中的双键、环烷环上的硫原子、芳环上的氮原子、碳氢原子间的氧原子、除甲基外的链烷基、与环相连的甲基以及侧链上的甲基。6.根据权利要求1-5任一项所述的石油平均分子结构模型构建方法，其特征在于，所述构筑单元的分配算法包括：芳烃分配算法、环烷烃分配算法、侧链分配算法以及杂原子分配算法；所述芳烃分配算法是在构建芳烃的构筑单元与芳烃的结构参数方程的基础上，结合了芳环成环条件的推演运算；所述环烷烃分配算法是在构建环烷烃的构筑单元与环烷烃的结构参数方程的基础上，结合了环烷烃成环条件的推演运算；所述侧链分配算法为构建的侧链的构筑单元与侧链的结构参数方程；所述杂原...

【专利技术属性】
技术研发人员：张霖宙，吕文进，史权，赵锁奇，徐春明，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11