沥青质分子缔合作用机制、表征、理论计算与应用研究进展

石油中沥青质分子的缔合聚集现象对于石油（尤其是重质油或致密油藏等非常规石油）的开采、储运、加工等具有重要影响,直接决定了原油的体相和界面性质,是矿物或管道器壁表面石油组分吸附沉积、油水（固）乳化、原油高黏等现象的主要成因。系统地综述了沥青质分子间缔合现象及理论发展,从分子间非共价相互作用角度探究了沥青质分子缔合聚集的作用机制,阐述了静电与色散作用主导的非共价相互作用对于沥青质缔合聚集的决定性影响规律。在此基础上,总结了近年来分子模拟等理论计算与界面表征技术在沥青质界面现象研究中的应用现状与发展方向。最后,基于沥青质分子缔合现象与理论,探讨了其在固体表面吸脱附、沉积、分散、破乳技术开发、降黏技术开发等领域的应用与思考。     

磺化反应对沥青质聚集影响的分子动力学研究

利用Gromacs软件,采用分子动力学模拟方法,以委内瑞拉沥青质为模型,考查了磺化反应对沥青质聚集的影响.分子动力学模拟结果表明,随着沥青质分子中磺酸基数目的 增加,分子间的静电作用和范德华作用均增大,分子间的静电作用占总相互作用的比重增大.氢键数目及氢键相互作用大幅度增加,磺化后沥青质更容易发生聚集.     

重质油沥青质致粘机理研究进展

在总结沥青质元素、结构组成特点的基础上论述了沥青质含量,物理、化学特性与重质油粘度的关系。针对沥青质致粘机理的研究主要集中在沥青质含量、自聚集特性对粘度的影响上,而对其粘度变化的微观机理研究不足。为有效彻底提高重质油开采率,最主要是确定沥青质致粘的微观机理。     

使用分子模拟研究烷基支链及杂原子对沥青质聚集的影响

沥青质聚集常见于沥青改性、沥青氧化以及石油运输、加工等工艺中。本文借助分子模拟技术,通过构建一系列沥青质分子模型详细研究了烷基支链及氮杂原子对沥青质堆积聚集的影响。研究表明,烷基支链的引入可以帮助稳定沥青质分子,但是仅较短的烷基支链有利于沥青质分子间的聚集,长链烷基支链则会抑制沥青质分子间的聚集。氮杂原子可能主要通过提高沥青质分子成键能交叉项进而提高沥青质分子的总能量,但是相对烷基支链而言氮杂原子对沥青质分子聚集的影响较小。     

石油沥青质的化学结构研究进展

本文概述了石油沥青质的化学结构的理论研究成果,描述了原油胶体体系模型及化学结构模型。通过1H和13C核磁共振(NMR)的测定,计算沥青质的平均分子式和结构参数,并推测出分子模型。沥青质的基本结构单元均可以用稠环芳烃连接环烷烃和烷基侧链,并含杂原子的单元来表示。这有助于从分子水平认识沥青质,对于解决在原油开采与加工中吸附、沉淀等问题具有重要的理论意义。     

沥青质分散剂的研究进展

沥青质沉积对油田生产会造成严重危害。介绍了常用的沥青质清除方法;总结了沥青质分散剂的不同评价方法;归纳了近年来研究的沥青质分散剂的种类;阐述了不同种类的沥青质分散的抑制机理;最后对沥青质分散剂的研究方向进行了展望。     

胶质与沥青质相互作用及对原油乳状液的影响研究进展

简要介绍了胶质、沥青质的化学结构特性,沉积机理和稳定分散机理,重点介绍了胶质与沥青质之间的相互作用及其对原油乳状液性能的影响。     

沥青质分散剂的研究进展

分析了石油加工过程中的结构原因并比较了各种除垢方法的特点,综述了沥青质的组成、结构和沉积机理,阐述了沥青质分散剂的类别、作用机理以及沥青质分散剂在国内外的发展状况。最后对沥青质分散剂的发展方向进行了展望。     

沥青胶结料自愈合行为分子动力学模拟研究进展

沥青作为高分子聚合物,其成分、结构复杂,普通宏观实验无法研究其自愈合时内部结构的变化。为研究探寻沥青胶结料自愈合的特点,本文从高分子聚合物的角度出发,分析总结沥青胶结料自愈合微观机理;研究沥青分子模型构建的2类方法,指出沥青分子模型组合法与沥青平均分子模拟的区别;提出沥青分子结构模型合理性验证的4类方法,即沥青分子密度、径向分布函数（RDF）、溶解度参数与内聚能计算、玻璃态转化温度;提出以沥青分子的均方位移（MSD）和扩散系数等参量作为评定指标判定沥青胶结料的自愈合程度;将沥青分子自愈合性能的影响因素归纳为愈合温度、沥青内部结构特征,并归纳总结了目前沥青分子自愈合行为分子动力学模拟面临的问题与发展方向。     

Aggregation thermodynamics for asphaltene precipitation

Asphaltene precipitation has been a major concern for petroleum industry due to its adverse effect on upstream production, midstream transportation, and downstream refining. As a complex phenomenon involving solubility, aggregation, and clustering, asphaltene precipitation has been extensively investigated and correlated with empirical models and equations. Based on the insight regarding hierarchical structure of asphaltenes recently elucidated by Mullins, we present a thermodynamic formulation for asphaltene aggregation, the onset of asphaltene precipitation. The thermodynamic formulation accounts for asphaltene aggregation driving force as a two‐step process: (1) molecular asphaltene forming imaginary “nanocrystals”, and (2) “nanocrystals” re‐dissolving as colloidal nanoaggregates. Applying UNIFAC with this thermodynamic formulation, we show semi‐quantitative predictions of asphaltene precipitation in 13 binary solvents with wide varieties of chemical structures and solvent combinations. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 1254–1264, 2016     

Measurement of asphaltene agglomeration from cold lake bitumen diluted with n-alkanes

A laser particle analyzer was used to study the formation of asphaltene agglomerates from Cold Lake bitumen due to the introduction of paraffinic diluents. The growth of the particles over time was investigated, and it was found that asphaltene particle growth is essentially an instantaneous process; that is, the final agglomerate size is reached within 5 seconds. The type of diluent used to precipitate the asphaltenes was determined to have a major effect on the size distribution of asphaltene agglomerates. The average particle size of asphaltene agglomerates ranged from 169 ptn for n-hexadecane to 299m for n-pentane. A relationship is shown to exist between the average particle size of asphaltene agglomerates and the carbon number of the diluent used.     

Mesophase formation in coal-derived liquid asphaltene

The carbonaceous mesophase transformation in two coal-derived liquid asphaltenes, Catalytic Incorporated and FMC-COED, has been studied using Fourier-Transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction analysis. The Catalytic Incorporated asphaltene forms a coarse, deformed mesophase and the FMC-COED asphaltene forms a fine, isotropic mesophase. The FMC-COED asphaltene has more oxygen and aliphatic functional groups than that of the Catalytic Incorporated. FTIR analysis shows that oxygen remains in the pyrolysis residues in carbonyl and ether groups for both asphaltenes, but there appears to be more ether in the FMC-COED residues. The aliphatic functional groups in the FMC-COED asphaltene appear to crack off and react with the molecules in the pyrolysate and suppress mesophase growth.     

萃取分离体系分子间弱相互作用的研究进展

萃取反应和传质大多发生在溶液相界面,而萃取体系的新相生成和相分离行为取决于溶液相内分子微观聚集结构的变化。研究萃取分离过程溶液相内及相界面发生的各种分子间弱相互作用及其随萃取反应条件的变化、加和与协同效应,是国际上萃取分离化学化工的前沿热点,对于深入认识萃取分离过程微观机理、调控分离选择性具有重要意义。本文从萃取分离体系的界面分子间相互作用出发,总结评述了国内外近年来利用各种实验手段表征液液萃取分离体系分子间弱相互作用的一些代表性工作和最新研究进展。     

新型表面活性离子液体聚集行为的研究进展

基于离子液体的可设计性与功能化,综述了近年来出现的新型表面活性离子液体的结构、性能、聚集行为及其应用的效果,主要包括两性表面活性离子液体、响应型表面活性离子液体、手性表面活性离子液体等。     

影响煤焦油沥青质测定量的工艺参数

煤焦油通过溶剂分析可定量分离为三部分：甲苯不溶物、沥青质和油相。本文主要研究了煤焦油在此分离过程中芳烃溶剂类型、萃取方法、甲苯溶液浓缩量、烷烃溶剂类型和正庚烷溶剂与甲苯溶液浓缩量的添加比例对煤焦油沥青质沉淀量的影响。结果表明,甲苯溶液浓缩量、正庚烷与甲苯溶液浓缩量的添加比例对沥青质沉淀量的影响较大,萃取方法次之,将苯替换成甲苯影响最小。当选择甲苯溶解煤焦油,超声萃取3h,甲苯溶液浓缩量9mL,正庚烷与甲苯溶液浓缩液的添加比例为20∶1时,煤焦油沥青质的沉淀量为13.4%。本实验表明煤焦油的分离工艺会影响沥青质沉淀量,故在研究煤焦油沥青质性质和结构时需注明沥青质的沉淀分离条件。     

一种基于胆固醇衍生物的两亲分子的合成及其聚集行为

合成了以胆固醇为疏水基、双甘肽为亲水基的两亲分子N-胆固醇甲酰基双甘肽钾盐(Chol-GG-K)。利用透射电镜(TEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)等手段研究了该分子在水中的聚集行为,发现其在水中形成了多分散的囊泡结构。胆固醇的范德华力形成强疏水作用和聚集能力,亲水基的氢键作用也是产生聚集作用的驱动力。     

Pyrolysis of petroleum asphaltene in tetralin

The pyrolysis of a petroleum asphaltene in tetralin donor solvent at 450 °C has been examined, and the products characterized by elemental, molecular weight, n.m.r. and g.c.-m.s. analysis. Degradation to mainly lower molecular weight products takes place, the residual asphaltene having a smaller average cluster size, higher aromaticity and a heteroatom content resistant to further reaction. β-bond scission is important in the early stages of reaction.     

初生态聚乙烯聚集态结构调控研究进展

聚集态结构是实现聚乙烯高性能化的关键因素之一,本文从初生态聚乙烯聚集态结构设计出发,针对初生态超高分子量聚乙烯（UHMWPE）普遍存在的缠结过多、黏度过大、加工成型困难等问题,综述了初生态聚乙烯链缠结的表征方法、调控手段及其在聚乙烯产品高性能化中的作用等研究进展。重点从催化剂结构设计和聚合工艺设计两方面介绍了初生态聚乙烯链缠结的调控方法,提出在催化剂表面增大活性链生长间距（空间尺度）和聚合过程中引入“纳微气泡辅助的活性链休眠工艺”强化链结晶速率（时间尺度）,缩小“链增长-链结晶”的“剪刀差”。上述两种调控方法为满足工业苛刻的生产要求基础上,实现低缠结聚乙烯的高效制备提供了理论指导。