一种计算烃类化合物沸点的方法技术

本发明专利技术提出了一种计算烃类化合物沸点的方法，包括以下步骤：(1)将烃类化合物中分子骨架相同而其骨架所连接的烷基不同的化合物归类；(2)按照步骤(1)的归类方法确定待计算化合物所属的类，选定此类化合物中一个已知其沸点的化合物；(3)获取正构烷烃的沸点BP与表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A)；(4)利用与待计算化合物属于同类的已知化合物的沸点数据BP0及其表征分子结构的变量A的值A0，对步骤(3)中正构烷烃的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式进行校正；(5)得到校正后的关联公式BP＝f(A+A′)，计算待计算化合物的沸点。本发明专利技术方法简单可靠，计算精度高，对同分异构体以及高碳数烃类化合物的计算较为准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算烃类化合物沸点的方法。
技术介绍
石油中包含成千上万种化合物，其中各种油品混合物的馏程是石油加工过程中的重要信息。获取油品中各种化合物的沸点，可为认识油品混合物的馏程提供依据。获取化合物沸点最直接的手段是通过实验方法测定，但有些化合物因分离提纯的困难，很难通过实验的手段获取其沸点数据，有必要对其沸点进行估算或预测。化合物的沸点是由液态时分子间的相互作用以及沸腾时气相与液相的分子内配分函数的不同所决定的。因此，化合物的沸点与其分子结构密切相关，所以寻求化合物的结构-物性关联具有重要意义。烃类化合物是由碳和氢两种元素所组成的结构复杂的化合物，通常可分为烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、芳烃等几大类。在计算烃类化合物的沸点时，如果仅将烃类化合物分成这几类物质来计算的话，不足以体现烃分子结构的复杂性，也得不到理想的计算效果。目前，建立结构-物性关联的常见方法是基团贡献法和拓扑方法，基团贡献法不能合理的外推至高碳数化合物的沸点，对同分异构体的区分能力有限。拓扑方法对同分异构体有良好的区分能力，计算结果较为可靠，但使用范围相对较小(比如适合的碳数范围相对较小，不同类型的化合物需要不同的拓扑指数)。
技术实现思路
本专利技术提出了一种计算烃类化合物沸点的方法。本专利技术计算烃类化合物沸点的方法包括以下步骤：(1)将烃类化合物中分子骨架相同而其骨架所连接的烷基不同的化合物归类；(2)按照步骤(1)的归类方法确定待计算化合物所属的类，选定此类化合物中一个已知其沸点的化合物；(3)获取正构烷烃的沸点BP与表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A)；(4)利用与待计算化合物属于同类的已知化合物的沸点数据BP0及其表征分子结构的变量A的值A0，对步骤(3)中正构烷烃的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式进行校正，得到该类化合物的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A+A′)，其中A′为常数；(5)确定待计算化合物的表征分子结构的变量A的值，代入步骤(4)中得到的该类化合物的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A+A′)，得到待计算化合物的沸点。步骤(1)中优选将烃类化合物中分子骨架相同而其骨架所连接的直链烷基不同的化合物归类。例如，对于2-甲基丙烷、2-甲基丁烷、2-甲基戊烷、2-甲基己烷、…这一类化合物，可以将其归类为2-甲基烷烃类的化合物，显然归入此类的化合物均具有2-甲基烷烃的骨架，只是骨架上所连接的烷基不同，连接甲基的为2-甲基丙烷，连接乙基的为2-甲基丁烷，连接正丙基的为2-甲基戊烷，连接正丁基的为2-甲基己烷，…；对于甲苯、乙苯、丙苯、…这一类物质，可以将其归类为单烷基苯类的化合物；其它分子结构的烃类化合物，也按此方法归类。有的烃类化合物可能会归入多个表示不同分子骨架的类中。步骤(3)中所述的表征分子结构的变量A是体现分子结构特征的一个变量，例如可以为分子量、碳原子数或拓扑指数，优选采用分子量作为表征分子结构的变量。步骤(3)中所述的正构烷烃的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A)可以采用已知的关联公式；也可以根据已知的正构烷烃的沸点数据，选择一个表征分子结构的变量A，将二者关联而得到其关联公式BP＝f(A)。下面举例说明：已知沸点-碳原子数关联公式(出自文献Kreglewski,A.andB.J.Zwolinski,ANewRelationforPhysicalPropertiesofn-Alkanesandn-AlkylCompounds.J.Phys.Chem.1961(65):1050-1052)的函数表达式为：ln(BP∞-BP)＝a-bCN2/3，式中BP∞、a、b为恒定参数，BP为沸点，CN为碳原子数；由于同一类型下的烃类化合物，随着碳原子数的递增，沸点呈现较好的规律性，即沸点趋近于正构烷烃类化合物，所以在计算烃类化合物的沸点时，可以由上述的沸点-碳原子数的关联公式修改得到，用自变量(CN+CN0)取代上述关联公式中的自变量CN，用参数变量γ来取代恒定常数2/3，并沿用其函数表达式，修改为：ln(BP∞-BP)＝p-n(CN+CN0)γ，式中BP∞、p、n、CN0、γ为恒定参数，BP为沸点，CN为碳原子数；式中BP∞、p、n、CN0、γ这些恒定参数可以由已知沸点数值的一组烃类化合物关联得到，通常可以由一组已知其沸点值的正构烷烃关联得到。由修正后的公式可以看出CN的修正CN0，可以保证侧链取代基对沸点值的影响，引入的参数变量γ可以保证同一类化合物随着碳原子数递增其沸点值呈现规律性的影响，所以采用该关联式保证了其准确性。由于以拓扑指数或相对分子质量代替碳原子数作为表征分子结构的变量会更为准确，因此也可以将上述沸点-碳原子数的关联公式修改为沸点-w指数的关联公式或沸点-相对分子质量的关联公式：ln(BP∞-BP)＝p-n(W+W0)γ，式中BP∞、p、n、W0、γ为恒定的参数，BP为沸点，w为wiener指数；或ln(BP∞-BP)＝p-n(MW+MW0)γ，式中BP∞、p、n、W0、γ为恒定的参数，BP为沸点，MW为分子量；上面三个关联公式中的恒定参数的值在每个公式中可能是不同的。同样地，关联方法可以选用回归分析方法、拟合方法、遗传算法、马夸尔特法，优选采用回归分析方法，所述回归分析方法包括最小二乘法、牛顿法、马夸特法和偏最小二乘法中的一种。当然这些关联公式在其关系表达式上会存在差异，比如函数关系及参数不同。由于正构烷烃的沸点数据较为齐全，因此优选将正构烷烃化合物的沸点及表征分子结构的变量相关联，得到沸点与分子结构变量的关联公式。在步骤(4)中，首先选择一个与待计算化合物属于同类的已知化合物，确定其表征分子结构的变量A0、获取其沸点值BP0，可以通过已知的文献或通过实验方法或计算方法获得该值，然后引入校正值A′，将A0代替A、BP0代替BP代入正构烷烃的关联公式BP＝f(A+A′)，对该公式进行校正，得到计算该类化合物时表征分子结构的变量A的校正值A′，该值为一常数，将A′回代即得到该类化合物的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A+A′)。在步骤(5)中，确定待计算化合物的表征分子结构的变量A的值，代入步骤(4)中得到的关联公式BP＝f(A+A′)，得到待计算化合物的沸点。本专利技术方法简单可靠，计算精度高，克服了基团贡献法和拓扑方法的不足，对同分异构体以及高碳数烃类化合物的计算较为准确。附图说明图1为本专利技术方法的逻辑框图。图2为本专利技术方法的2-甲基烷烃类化合物沸点计算值误差分析。图3为本专利技术的3-甲基烷烃类化合物沸点推测数据与文献数据对比图。图中正方形黑点为3-甲基烷烃类化合物的文献数据，圆形黑点为3-甲基辛烷的已知数据，平滑曲线为计算得到的3-甲基烷烃类化合物沸点的关联公式。图4为本专利技术的2-甲基-1-烯烃类化合物沸点推测数据与文献数据对比图。图中正方形黑点为2-甲基-1-烯烃类化合物的文献数据，圆形黑点为2-甲基-1-戊烯的已知数据，平滑曲线为计算得到的2-甲基-1-烯烃类化合物沸点的关联公式。图5为本专利技术的烷基苯类化合物沸点推测数据与文献数据对比图。图中正方形黑点为正构烷基苯类化合物的文献数据，圆形黑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算烃类化合物沸点的方法，包括以下步骤：(1)将烃类化合物中分子骨架相同而其骨架所连接的烷基不同的化合物归类；(2)按照步骤(1)的归类方法确定待计算化合物所属的类，选定此类化合物中一个已知其沸点的化合物；(3)获取正构烷烃的沸点BP与表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A)；(4)利用与待计算化合物属于同类的已知化合物的沸点数据BP0及其表征分子结构的变量A的值A0，对步骤(3)中正构烷烃的沸点BP‑表征分子结构的变量A的关联公式进行校正，得到该类化合物的沸点BP‑表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A+A′)，其中A′为常数；(5)确定待计算化合物的表征分子结构的变量A的值，代入步骤(4)中得到的该类化合物的沸点BP‑表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A+A′)，得到待计算化合物的沸点。

【技术特征摘要】
1.一种计算烃类化合物沸点的方法，包括以下步骤：(1)将烃类化合物中分子骨架相同而其骨架所连接的烷基不同的化合物归类；(2)按照步骤(1)的归类方法确定待计算化合物所属的类，选定此类化合物中一个已知其沸点的化合物；(3)获取正构烷烃的沸点BP与表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A)；(4)利用与待计算化合物属于同类的已知化合物的沸点数据BP0及其表征分子结构的变量A的值A0，对步骤(3)中正构烷烃的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式进行校正，得到该类化合物的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A+A′)，其中A′为常数；(5)确定待计算化合物的表征分子结构的变量A的值，代入步骤(4)中得到的该类化合物的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式BP＝f(A+A′)，得到待计算化合物的沸点。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中将烃类化合物中分子骨架相同而其骨架所连接的直链烷基不同的化合物归类。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的表征分子结构的变量A为分子量、碳原子数或拓扑指数。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的正构烷烃的沸点BP-表征分子结构的变量A的关联公式BP＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：周祥，孟繁磊，郭锦标，焦国凤，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11