【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油化工，尤其涉及一种用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法。
技术介绍
1、沥青是一种高度复杂的材料，主要来源于原油蒸馏的副产品，被广泛应用于道路路面的粘结剂。在沥青分子中，含有数百万不同的分子，而一种沥青的性质，取决于这些极性分子或非极性分子、大分子或小分子的含量，并且沥青的性质也决定了此类沥青在各方面的应用。因此，确定沥青分子中极性分子或非极性分子、大分子或小分子的含量，就能够对沥青的基本性质进行预测分析。在文献“田旺，秦康，胡元冲等.石油分子重构技术的研究进展[j].石油学报(石油加工)，2022，38(02):449-466”中，介绍了石油分子的重构方法，其中确定性方法包括：结构导向集总法、结构单元耦合原子拓扑矩阵法、分子同系物矩阵法等；随机性方法包括：随机重构法、最大信息熵法、随机重构-最大信息熵法。分子重构的基本思路：建立底层分子库、引入待测分子的宏观物性作为约束条件、对目标函数进行最优化求解、得到最优解下的分子组成。
2、目前，沥青的十二分子模型能够很好的表征沥青的基本性质。其中具体划分为，饱和分(s)：角鲨烷(squalane)、藿烷(hopane)；芳香分(ar)：过氢菲-萘(phpn)、二辛基环己烷-萘(dochn)；极性芳香分(r)：喹啉氨基藿烷(quinolinohopane)、硫代异氰戊烷(thio-isorenieratane)、苯并双苯并噻吩(benzobisbenzothiophene)、吡啶藿烷(pyridinohopane)、三甲基苯氧烷(trimethylben
技术实现思路
1、针对现有技术的空白，本专利技术的目的是通过预测沥青十二分子模型中各分子的含量，从而建立较为准确且符合条件的沥青十二分子模型，使其能够更加精确的对沥青分子进行分子动力学模拟。
2、本专利技术的技术方案如下：一种用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，具体包括步骤如下：
3、根据实验测试方法确定待测沥青分子中四组分含量，根据化工软件绘制计算十二分子结构及基础物性；
4、根据待测沥青分子的十二分子结构及基础物性以及预设的计算模型，计算得到待测沥青分子中十二分子的分子含量；
5、所述预设的计算模型计算过程包括：
6、十二分子基础宏观物性矩阵的构建；根据十二分子结构及基础物性，以矩阵形式建立十二分子的基础宏观物性分子库；利用软件对十二分子的分子结构进行构建和绘制，将绘制好的十二分子的分子结构导入化工软件中，对十二分子进行基础宏观物性的计算。基础物性包括：分子量、沸点、各元素(c、h、s、n、o)在每个分子中的占比。
7、十二分子基础宏观物性与待测沥青分子性质之间的关系；利用混合规则建立十二分子的基础宏观物性与待测沥青分子的宏观物性的映射关系；
8、十二分子含量的初步确定；将待测沥青分子的宏观物性测试值与计算模型模拟值之差的平方和作为目标函数，计算模型不断优化各组分含量参数，得到十二分子初步含量分布；
9、最终分子含量的调整；在一定约束条件下，将香农熵原则作为目标函数，对十二分子的分子含量进行调整优化，得到最终的十二分子含量分布。
10、十二分子包括：饱和分s：角鲨烷、藿烷；芳香分ar：过氢菲-萘、二辛基环已烷-萘；极性芳香分r：喹啉氨基藿烷、硫代异氰戊烷、苯并双苯并噻吩、吡啶藿烷、三甲基苯氧烷；沥青质at：沥青质-苯酚、沥青质-吡咯、沥青质-噻吩。
11、所述待测沥青分子的宏观物性包括：分子量、沸点、元素含量以及四组分含量。
12、在计算模型中，首先利用正态分布对十二分子的沸点进行概率密度的计算，对结果进行归一化后，得到初始的十二分子含量，所述计算模型模拟值包括十二分子模拟值，具体的计算式如下：
13、
14、
15、其中，xj为第j个分子符合正态分布的物性值，pj为第j个分子的概率密度；σj和μj分别表示了第j个分子的标准差和均值；yj表示进行pj归一化后所对应的第j个分子的质量分数；j表示为十二个分子；物性值x为对应分子的沸点值。
16、所述目标函数如下：
17、
18、其中obj为目标函数，i为沥青四组分，yiexp为沥青四组分含量的实际测试值，yi为沥青四组分含量的计算模拟值；
19、通过以下目标函数下对十二个分子对应的质量分数、以及对应的标准差和均值进行求解。
20、所述目标函数与约束条件如下：
21、
22、
23、pn＝f(a)
24、式中，e表示香农熵，n是十二分子的数量，ai为第i个分子的质量分数；pn为沥青分子性质n的实际测量值，f(x)表示性质j的混合规则，a为质量分数ai的向量。
25、进一步的，所述待测沥青分子的宏观物理性质确定方式如下：根据石油化工行业标准-石油沥青四组分测定法(nb/sh/t 0509-2010)，对待测沥青进行四组分(饱和分、芳香分、胶质、沥青质)含量的测试，得到四组分的含量；利用元素分析法对待测沥青进行元素含量的测试，得到对应的元素含量。
26、通过本专利技术中所描述的预测沥青分子中十二分子含量的方法，可通过化工软件计算十二分子的相关基础物理性质，将得到的所有性质进行整理归纳，引入正态分布后，以沥青四组分含量的实际测量值与模拟计算值的残差平方和作为目标函数，通过对十二分子的沸点进行计算，得到初步的十二分子的分布概率，归一化后得到对应的质量分数。随后将香农熵准则作为目标函数，将沥青元素含量的实际测试值与模拟计算值作为约束条件，对十二分子的质量分数进行进一步的调整，对结果进行归一化后从而计算得到待测沥青分子中十二分子的组成含量。
27、本专利技术的有益效果：本专利技术用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，在已知待测沥青四组分(sara)含量、元素(c、n、o、h、s)含量的前提下，通过正态分布以及熵值最大模型，分别以sara含量与各元素含量的最小偏差作为目标函数，逐渐精确的确定了待测沥青中代表沥青分子的十二分子含量。通过本专利技术的计算模型，能够对不同待测沥青快速、精确的确定其十二分子的含量，进而能够更加快速的对待测沥青的一级物性(如密度、黏度等)进行模拟，节省了实际实验的时间及器材损耗。
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1.一种用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，其特征在于，具体包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，其特征在于，所述待测沥青分子的宏观物性包括：分子量、沸点、元素含量以及四组分含量。
3.根据权利要求1或2所述的用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，其特征在于，所述计算模型模拟值包括十二分子模拟值，其关系如下：
4.根据权利要求3所述的用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，其特征在于，所述目标函数如下：
5.根据权利要求4所述的用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，其特征在于，所述目标函数与约束条件如下：
【技术特征摘要】
1.一种用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，其特征在于，具体包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的用于预测待测沥青分子中十二分子含量的方法，其特征在于，所述待测沥青分子的宏观物性包括：分子量、沸点、元素含量以及四组分含量。
3.根据权利要求1或2所述的用于预测待测沥青分子中十二...
【专利技术属性】
技术研发人员：董宏光，叶昊天，韩志忠，刘炜，崔学鹏，王安然，刘宏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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