[发明专利]一种利用计算机模拟计算化学物质溶解度参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用计算机模拟计算化学物质溶解度参数的方法，特别涉及一种计算聚合物油田化学剂的溶解度参数。

背景技术

化学物质的溶解度参数在石油化工行业应用广泛。比如在油田化学领域，为了保护油层，防止聚合物油田化学剂可能引起的油层污染，因此在选择聚合物或者溶剂时，都应事先考虑它们的水溶性或酸可溶性，这就要求必需了解它们的溶解度参数。化学物质溶解度参数是决定化学物质是否相容的重要因素，因而决定了它在油田化学领域中的重要性。获得化学物质溶解度参数的通常做法是查阅化学手册或者直接实验，然而，相当多的化学物质是化学手册中所没有的，而做实验既费时又费力，还消耗大量的实验经费。因此通过计算机模拟计算化学物质的溶解度参数来解决工业应用问题是一个非常好的选择。

发明内容

为克服现有技术中很多化学物质的溶解度参数无法通过实验获得或者实验工作量巨大的缺点，本发明提供一种利用计算机模拟计算化学物质溶解度参数的方法。

本发明方法所采用的计算机模拟软件为Materials Studio(以下简写为MS)，该软件是美国Accelrys公司研发、中国创腾科技有限公司(ht tp://www.neotrident.com)代理的一种计算机模拟软件。MS是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件，支持Windows 98、2000、NT、Unix以及Linux等多种操作平台。

本发明提供的利用计算机模拟软件计算化学物质溶解度参数的方法包括以下步骤：

(1)利用MS软件的Visualizer模块画出待计算化学物质的分子模型，作为基本的结构数据文件；

(2)利用MS软件的Discover模块中的Minimize程序对步骤(1)中的结构数据文件进行能量最小化处理，得到经能量最小化处理的数据结构文件；

(3)利用MS软件的Amorphous cell模块中的construction程序对步骤(2)中经能量最小化处理的数据结构文件进行待计算化学物质无定形聚集体晶胞结构的建立；

(4)利用MS软件的Amorphous cell模块中的Minimize程序或Discover模块中的Minimize程序对步骤(3)中所建立的待计算化学物质无定形聚集体晶胞结构进行能量最小化处理，得到初步的能量最小化构象；

(5)利用MS软件的Amorphous cell模块中的Dynamics程序或Discover模块中的Dynamics程序对步骤(4)中经能量最小化处理后的待计算化学物质无定形聚集体晶胞结构进行分子动力学结构优化，得到分子动力学轨迹文件；

(6)利用MS软件Amorphous cell模块中的analysis程序进行对步骤(5)中得到的分子动力学轨迹文件或选择该轨迹文件中的能量最小化构象进行分析，得到待计算化学物质的内聚能密度，对该密度值取平方根即是待计算化学物质的溶解度参数。

在所述步骤(2)中对所述结构数据文件进行能量最小化处理时，可选用Smart Minimize方法、Steepest Descent方法、Conjugate Gradient方法和Newton方法中的一种，力场可选用Compass力场、PCFF力场、Dreiding力场、universal力场和CVFF力场中的一种，范德华力和静电力的截取距离(cutoff distance)设定为优选计算步数为1000-100000步，优选5000-50000步。

在所述步骤(3)中建立所述无定形聚集体晶胞结构时，待计算化学物质的分子个数可以根据分子的大小选择1-800个，优选1-500个，设定的温度在200K-600K之间，优选300K-500K，晶胞结构的密度设定为0.5-1.2g/cm³之间，优选0.6-1.0g/cm³，晶胞类型选择周期性晶胞，力场选用与步骤2相同的力场。

在所述步骤(4)中用Minimize程序对所述待计算化学物质无定形聚集体晶胞结构进行能量最小化处理时，计算步数为1000-100000步，优选5000-50000步，其它方法或参数的设置同步骤(2)。