JP2021162938A - Method for estimating precipitation amount of sediment - Google Patents

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Abstract

To provide a novel method for highly accurately estimating a precipitation amount of sediment in a multi-component mixture.SOLUTION: An estimation method of a precipitation amount of sediment in a multi-component mixture by a computer includes: a step (1) of providing a fraction, a melting point and Hansen solubility index value of each component constituting a multi-component mixture on the basis of molecular structure information of each component; a step (2) of estimating a solid phase amount in the multi-component mixture on the basis of the fraction, the melting point and Hansen solubility index value of each component; a step (3) of providing correction factor information in the precipitation amount estimation of sediment by multivariate analysis on the basis of physical property value information of at least one component selected from a precipitation related component, a compatibility related component and an aggregation related component in the multi-component mixture; and a step (4) of matching the precipitation amount of sediment in the multi-component mixture on the basis of the solid phase amount and the correction factor information.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、多成分混合物におけるセジメント析出量の推算方法に関し、より詳細には、コンピュータを用いて多成分混合物の固相量の推定情報と特定の補正因子情報とを組み合わせてセジメントの析出量を推算する方法、それに使用される装置、システム、コンピュータ及びそれを使用する方法、並びに装置をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びその記録媒体に関する。 The present invention relates to a method for estimating the amount of sedimentation in a multi-component mixture. More specifically, the amount of sedimentation is determined by combining the estimation information of the solid phase amount of the multi-component mixture and the specific correction factor information using a computer. It relates to a method of estimation, a device, a system, a computer used therein and a method of using the computer, and a computer program and a recording medium thereof for causing the computer to execute the device.

石油精製に関する諸装置の運転においては、通常、比重や粘度、蒸留性状(沸点)などの全体の物理的性状に基づいて原料油を分析し、過去の類似のデータを有する油種の運転実績を参考にして運転条件を決めるという手法がとられている。
しかしながら、昨今では、輸入原油種が多様化しており、類似する過去のデータを探すことは容易ではない。さらに運転効率の向上や環境保護という面からも、単純に過去の運転実績を踏襲すればよいというものではなくなっている。
そこで、比重や粘度、蒸留性状というような石油全体を一括りにした観点で捉えるのではなく、石油を構成している炭化水素分子というレベルでその化学構造や存在割合を把握し、それにより得られた推定物性値等の知見に基づいて運転条件を設定することができれば、より客観性に基づいた効率的な運転ができると考えられてきた。そのため、石油業界においては、石油を分子レベルで把握する技術の出現が待ち望まれてきた。
ところが、石油は、膨大数の炭化水素分子からなる混合物であり、特に重質油は分子量が大きく、かつ複雑な化学構造を有する分子が極めて多種類存在するため、そのような分子の一つ一つについて、化学構造を特定し、それらの存在割合をも特定するというのは、非常に困難なことであった。
In the operation of various equipment related to petroleum refining, raw material oil is usually analyzed based on the overall physical properties such as specific gravity, viscosity, and distillation properties (boiling point), and the operation results of oil types with similar past data are obtained. The method of determining the operating conditions with reference is taken.
However, with the diversification of imported crude oil types these days, it is not easy to find similar historical data. Furthermore, from the viewpoint of improving driving efficiency and protecting the environment, it is no longer a matter of simply following past driving results.
Therefore, instead of grasping the entire petroleum as a whole, such as specific gravity, viscosity, and distillation properties, we grasp the chemical structure and abundance ratio at the level of the hydrocarbon molecules that make up the petroleum, and obtain it by doing so. It has been considered that if the operating conditions can be set based on the knowledge of the estimated physical property values and the like, more efficient operation based on objectivity can be performed. Therefore, in the petroleum industry, the emergence of technology for grasping petroleum at the molecular level has been awaited.
However, petroleum is a mixture consisting of a huge number of hydrocarbon molecules, and heavy oil in particular has an extremely large number of molecules having a large molecular weight and a complicated chemical structure. Therefore, each of such molecules is present. For each, it was very difficult to identify the chemical structures and their abundance ratios.

これまで、石油を分子レベルで分析し化学構造を解析するにあたっては、高分解能質量分析装置であるフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴方式による質量分析計を用いて高精度に分子量を計測する技術が用いられてきた。例えば、特許文献1又は特許文献2に記載された方法である。
特に、特許文献2には、石油を構成している分子をアルゴン等に衝突させることにより、分子における架橋部分を切断して構成しているコア部分に分解し、それらの化学構造を求め、そののちにそれらを組み合わせて元の分子を再構築するという分子構造の推定方法が記載されている。
Until now, when analyzing petroleum at the molecular level and analyzing its chemical structure, a technique for measuring the molecular weight with high accuracy using a mass spectrometer based on the Fourier transform ion cyclotron resonance method, which is a high-resolution mass spectrometer, has been used. rice field. For example, it is the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2.
In particular, in Patent Document 2, by colliding the molecules constituting petroleum with argon or the like, the crosslinked portions of the molecules are cut and decomposed into core portions composed of them, and their chemical structures are obtained. Later, a method for estimating the molecular structure is described in which they are combined to reconstruct the original molecule.

また、アスファルトなどの残渣成分を多く含む重質油の処理において、残渣量を極力低減して原油の利用率を向上させることが求められている。石油精製の過程においては、重質油の分解処理をはじめとする様々な場面で、コークの前駆体であるアスファルテンの凝集を緩和、抑制することが必要である。そのため、アスファルテンの凝集を緩和、抑制する溶媒(溶剤)を原料油に予め混合しておくことが通常行われている。 Further, in the treatment of heavy oil containing a large amount of residual components such as asphalt, it is required to reduce the residual amount as much as possible and improve the utilization rate of crude oil. In the process of petroleum refining, it is necessary to alleviate and suppress the agglutination of asphaltene, which is a precursor of cork, in various situations such as the decomposition treatment of heavy oil. Therefore, it is usual practice to premix a solvent (solvent) that alleviates or suppresses the aggregation of asphaltene with the raw material oil.

しかしながら、重質油の処理量増加や分解率増加といった高度化を図ると、重質油処理装置内の機器に固形析出物が堆積し流路を閉塞させることでプロセス全体の計画外停止が発生しやすくなり、それを回避しようとすると、原油種を限定したり、重質油処理方法を抑制せざるを得ない場合がある。例えば、減圧残油水素化分解装置は、減圧残渣(VR)を水素化分解し、付加価値の高いガソリン・軽油を作る装置であるが、セジメント堆積による機器閉塞が比較的高頻度で発生し、運転上の制約要因となっている。減圧残油水素化分解装置は通常2系列で切替運転しているものの、蒸留後の熱交換器において、ファウリングが起き析出物がしばしば発生し、依然として生産性の低下を招く原因となっている。このファウリングに関し、石油会社の検討において、このファウリングの指標である熱交換器の差圧上昇速度と150℃でのセジメント試験の相関が高いということが判っている。 However, if the processing amount of heavy oil is increased and the decomposition rate is increased, solid precipitates will accumulate on the equipment inside the heavy oil processing equipment and block the flow path, resulting in unplanned outage of the entire process. If you try to avoid it, you may have to limit the crude oil type or suppress the heavy oil treatment method. For example, a decompression residual oil hydrocracking device is a device that hydrocrackes decompressed residue (VR) to produce high-value-added gasoline and light oil, but equipment blockage due to sediment deposition occurs relatively frequently. It is a constraining factor in operation. Although the reduced-pressure residual oil hydrocracking apparatus is normally operated in two series, fouling occurs and precipitates often occur in the heat exchanger after distillation, which still causes a decrease in productivity. .. Regarding this fouling, in a study by an oil company, it has been found that there is a high correlation between the rate of increase in differential pressure of the heat exchanger, which is an index of this fouling, and the sediment test at 150 ° C.

一方で、特許文献3では、アスファルテンと溶媒とのハンセン溶解度指数値(HSP値)の差(Δδ)と、アスファルテンの凝集度との間に一定の関係があることが本出願人により報告されている。さらに、特許文献4では、多成分凝集モデル液相全体の平均HSP値と、非液相成分における各成分のHSP値との差(Δδ)を利用して各成分の分子構造及び存在割合を特定する多成分凝集モデル(Multi−Component Aggregation Model:MCAM)に基づいて、多成分混合物中の各成分の性状を推定する方法が本出願人により報告されている。MCAMは、アスファルテン凝集に起因する石油精製分野における実運用上の諸課題解決に活用可能なツールとして確立することが期待される。 On the other hand, in Patent Document 3, the applicant reports that there is a certain relationship between the difference (Δδ) in the Hansen solubility index value (HSP value) between asphaltene and the solvent and the degree of cohesion of asphaltene. There is. Further, in Patent Document 4, the molecular structure and abundance ratio of each component are specified by using the difference (Δδ) between the average HSP value of the entire multi-component aggregation model liquid phase and the HSP value of each component in the non-liquid phase component. Applicants have reported a method for estimating the properties of each component in a multi-component mixture based on a multi-component aggregation model (MCAM). MCAM is expected to be established as a tool that can be used to solve various practical problems in the petroleum refining field caused by asphaltene agglutination.

特表2014−500506号公報Japanese Patent Publication No. 2014-500506 特表2014−503816号公報Japanese Patent Publication No. 2014-503816 特開2014−218643号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-218634 特表2020−502495号公報Special Table 2020-502495

このような技術状況下、本出願人は、様々な多成分混合物についての実測値と、MCAMにより得られる推定値との整合性について検討を行った結果、多成分混合物における分子構造とその組成はMCAMの推定値と整合性を有するものの、MCAMにより得られるセジメントの析出量の推定値は、セジメントの析出量の実測値と整合しないことが判明した。そこで、本出願人は、さらに鋭意検討した結果、MCAMによる多成分混合物のセジメント析出予測モデルの構築において、析出に影響のある特定の補正因子を組み入れることにより、セジメント析出量を高精度で推算し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づくものである。 Under such technical circumstances, the applicant examined the consistency between the measured values of various multi-component mixtures and the estimated values obtained by MCAM, and as a result, the molecular structure and its composition in the multi-component mixture were found. Although it is consistent with the estimated value of MCAM, it was found that the estimated value of the precipitation amount of sediment obtained by MCAM does not match the measured value of the precipitation amount of sediment. Therefore, as a result of further diligent studies, the applicant estimated the amount of sediment precipitation with high accuracy by incorporating a specific correction factor that affects precipitation in the construction of the sediment precipitation prediction model of the multi-component mixture by MCAM. Found to get. The present invention is based on such findings.

したがって、本発明は、多成分混合物におけるセジメントの析出量を高精度で推算す新たな手法を提供することを1つの目的とするものである。 Therefore, one object of the present invention is to provide a new method for estimating the amount of sediment precipitation in a multi-component mixture with high accuracy.

上記の目的を達成するため、本発明者らは、以下の本発明を創出した。即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
コンピュータによる、多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算方法であって、
(1)前記多成分混合物を構成する各成分の分子構造情報に基づき、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を提供するステップ、
(2)前記各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値に基づき、前記多成分混合物における固相量を推定するステップ、
(3)前記多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供するステップ、及び
(4)前記固相量及び前記補正因子情報に基づき、多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させるステップ
を含むことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present inventors have created the following inventions. That is, the gist of the present invention is as follows.
A computer-based method for estimating the amount of sediment deposited in a multi-component mixture.
(1) A step of providing a fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component based on the molecular structure information of each component constituting the multi-component mixture.
(2) A step of estimating the solid phase amount in the multi-component mixture based on the fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component.
(3) Based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component and the aggregation-related component in the multi-component mixture, the correction factor information in the estimation of the precipitation amount of the sediment is provided by multivariate analysis. It is characterized by including (4) a step of matching the amount of sediment precipitation in the multi-component mixture based on the solid phase amount and the correction factor information.

また、本発明の別の実施態様においては、多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算装置、システム及びそれらの運転方法や、それらを実行させるコンピュータプログラム、その記録媒体及びそれを記憶したコンピュータも提供される。 In another embodiment of the present invention, there is also provided an apparatus for estimating the amount of sedimentation of sediments in a multi-component mixture, a system and a method for operating them, a computer program for executing them, a recording medium thereof, and a computer for storing the same. Will be done.

本発明によれば、コンピュータを用いて多成分凝集モデルより得られる多成分混合物の固相量の推定情報と特定の補正因子情報とを組み合わせることにより、多成分混合物におけるセジメントの析出量を高精度で推算することができる。 According to the present invention, by combining the estimation information of the solid phase amount of the multi-component mixture obtained from the multi-component aggregation model using a computer with the specific correction factor information, the amount of sedimentation in the multi-component mixture can be highly accurate. Can be estimated with.

本発明の実施形態による方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the method by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による方法のステップ(1)を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining step (1) of the method by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による方法のステップ(2)を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining step (2) of the method by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による多成分混合物のセジメント析出量推算装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the sediment precipitation amount estimation apparatus of the multi-component mixture by embodiment of this invention. 試験例1における減圧残油(VR)サンプルの分離前処理方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the separation pretreatment method of the reduced pressure residual oil (VR) sample in Test Example 1. FIG. 高ファウリング及び低ファウリングのセジメントについて、セジメント析出実測値とMCAMで推算した固相量との関係を示した図である。It is a figure which showed the relationship between the measured sedimentation precipitation value and the solid-state amount estimated by MCAM for the sediment of high phasoring and low phasoring. セジメント析出実測値とアルファルテン(As)の実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measured value of sediment precipitation and the measured value of alfalten (As). セジメント析出実測値とトルエン不溶分(TI)の実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measured value of sediment precipitation and the measured value of toluene insoluble matter (TI). 生成油分析(析出物を溶解させる成分分析)の結果を示す図である。芳香族分(3環以上:3A)及び極性レジン(Po)が析出物の溶解に影響していることが示されている。It is a figure which shows the result of the product oil analysis (component analysis which dissolves a precipitate). It has been shown that aromatics (3 rings or more: 3A + ) and polar resin (Po) influence the dissolution of the precipitate. セジメント析出実測値と、As/(3A+Po)の関係を示す図である。コア別のDAgg値の区分ごとのNクラス分析を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measured value of sediment precipitation and As / (3A + + Po). It is a figure which shows the result of having performed the N class analysis for each division of the DAgg value for each core. セジメント析出実測値と、窒素原子を2個含みかつ2環の芳香分の分率(N2クラス分率(ダブルコア))の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measured value of sediment precipitation and the fraction (N2 class fraction (double core)) of the aromatic component of two rings containing two nitrogen atoms. セジメント析出実測値と、窒素原子を2個含みかつ1環の芳香分の分率(N2クラス分率(シングルコア))の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measured value of sediment precipitation and the fraction (N2 class fraction (single core)) of the aromatic component which contains two nitrogen atoms and has one ring. セジメント析出実測値及び式2に示す析出予測式との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measured sedimentation value and the precipitation prediction formula shown in Equation 2.

<定義>
本発明の実施形態を説明するにあたり、先ず、本明細書にて使用する用語ないし表現について説明する。
(1)「多成分混合物」
「多成分混合物」とは、二以上の成分からなるあらゆる混合物を包括する概念である。
成分の含有割合は問わない。具体的には、好ましくは、「石油」であり、さらに好ましくは、「重質油」である。より詳しくは、「多くの芳香族化合物を主たる成分とする混合物」である。
<Definition>
In explaining the embodiment of the present invention, first, terms or expressions used in the present specification will be described.
(1) "Multi-component mixture"
"Multi-component mixture" is a concept that includes any mixture consisting of two or more components.
The content ratio of the ingredients does not matter. Specifically, it is preferably "petroleum", and more preferably "heavy oil". More specifically, it is a "mixture containing many aromatic compounds as main components".

(2)「成分」
「成分」とは、「混合物をある特定の物理的又は化学的性状を基準として括った塊」、即ち、「ある特定の物理的又は化学的性状を基準として分画された分画物(フラクション)」を意味する。特定の物理的又は化学的性状を基準として括る方法としては、例えば、蒸留試験における沸点範囲を特定して、その温度範囲にあるものを一つの成分として分画する方法等が挙げられる。この場合、混合物は「分画物(フラクション)の集合体」ということになる。或いは、「成分」を、多成分混合物を構成する一つ一つの構成員であって、「同一の分子種に属すると認められる分子の集合体」と捉えてもよい。ここで、「同一の」とは、「分子構造を完璧に特定し、その上で同一である」、或いは、「分子構造上の異性体(分子式は同じであるが構造が異なるもの)同士は同一のものとする」という意味と捉えてもよく、例えば、後述する「JACDのような方式で特定された構造において同一である」という意味と捉えてもよい。さらには、広く「任意に定めた基準に基づいて一括りにした分子の集合体」という意味と捉えてもよい。
(2) "Ingredients"
A "component" is a "mass of a mixture bound by a particular physical or chemical property", that is, a "fraction" fractionated based on a particular physical or chemical property. ) ”. Examples of the method of grouping based on specific physical or chemical properties include a method of specifying a boiling point range in a distillation test and fractionating those in that temperature range as one component. In this case, the mixture is an "aggregate of fractions". Alternatively, the "component" may be regarded as an "aggregate of molecules recognized to belong to the same molecular species", which are individual members constituting the multi-component mixture. Here, "identical" means "completely identifying the molecular structure and then being the same", or "isomers having the same molecular structure but different structures). It may be understood as meaning "to be the same", and for example, it may be understood to mean "the same in the structure specified by the method such as JACD" which will be described later. Furthermore, it may be broadly understood to mean "an aggregate of molecules grouped together based on an arbitrarily determined standard".

(3)「構成する」
「多成分混合物を構成する」とは、多成分混合物中に存在する100%すべての成分を想定するものでなくてもよい。本発明により特定される各成分の分子構造をどのように利用するかにより、どの程度の詳細さを以て成分としての分子種特定が必要になるかに応じて、「構成する各成分」を適宜決定すればよい。例えば、多成分混合物中において一定の存在量(存在割合)以上を持つ分子種のみを対象として、「構成する成分」と捉えてもよい。石油のような膨大な種類の分子種すべてについて分子構造を同定する必要性は必ずしも高いとは限らず、微量しか存在しない分子種等については、必要に応じて、無視してもよい。例えば、「多成分混合物」として、多環芳香族レジン分(PA)を対象とする場合、PAを構成する成分として、パラフィン系化合物及びオレフィン系化合物の存在は無視してもよい。
(3) "Compose"
The phrase "constituting a multi-component mixture" does not have to assume 100% of all components present in the multi-component mixture. Depending on how the molecular structure of each component specified by the present invention is used, "each constituent component" is appropriately determined according to the degree of detail required to specify the molecular species as a component. do it. For example, only molecular species having a certain abundance (absence ratio) or more in a multi-component mixture may be regarded as "constituent components". It is not always necessary to identify the molecular structure of all of a huge variety of molecular species such as petroleum, and molecular species having only a trace amount may be ignored if necessary. For example, when a polycyclic aromatic resin (PA) is targeted as a "multi-component mixture", the presence of paraffin compounds and olefin compounds as components constituting PA may be ignored.

(4)「分率」
「分率」とは、質量分率、容量分率又はモル分率等、存在割合を示すものであれば何でもよく、いずれをも含む概念である。液相全体の平均ハンセン溶解度指数値を算出する場合は、好ましくは容量分率が用いられ、各成分の当該液相における容量分率で重み付けした加重平均値として算出される。
(4) "Partsper notation"
The "partsper" may be any one indicating the abundance ratio such as mass fraction, volume fraction, mole fraction, etc., and is a concept including any of them. When calculating the average Hansen solubility index value of the entire liquid phase, a volume fraction is preferably used, and it is calculated as a weighted average value weighted by the volume fraction of each component in the liquid phase.

(5)「分子構造を特定する」、「分子」
「分子構造を特定する」とは、上記「成分」における「分子」に関し、分子が持つ構造に関する何等かの情報を特定するという行為であれば、あらゆる行為を包含するものである。目的及び必要性に応じて、その度合い、表示の方式を適宜選択すればよい。分子全体の構造を特定するという行為のみならず、分子の一部分についての構造に関する情報を組み込んでもよい。例えば、コア部分の構造のみを特定し、側鎖部分や架橋部分については構造は特定せず分子式のままにしておいてもよい。
本明細書において、好ましくは、後述する「JACD」で分子構造を特定する。「JACD」で構造が特定された分子というのは、後述するアトリビュートの結合位置の違いによる異性体をすべて含む概念である。本明細書において、「分子」は、異性体をすべて含む概念と捉えてもよい。
(5) "Specify the molecular structure", "Molecule"
"Specifying a molecular structure" includes any act of specifying some information about the structure of a molecule with respect to the "molecule" in the above "component". The degree and display method may be appropriately selected according to the purpose and necessity. In addition to the act of specifying the structure of the entire molecule, information on the structure of a part of the molecule may be incorporated. For example, only the structure of the core portion may be specified, and the structure of the side chain portion and the crosslinked portion may not be specified and may be left as the molecular formula.
In the present specification, the molecular structure is preferably specified by "JACD" described later. The molecule whose structure is specified by "JACD" is a concept including all isomers due to the difference in the binding position of the attributes described later. In the present specification, the “molecule” may be regarded as a concept including all isomers.

(6)「各成分の存在割合を特定する」
「各成分の存在割合を特定する」とは、混合物を構成する各成分について、それらが存在する比率を特定するという行為であれば、あらゆる行為を包含するものである。また、混合物を構成するすべての成分種について存在割合が特定されなければならないという意味ではなく、分析技術では検出が困難な程度の量しか存在しないような成分や特定する必要のない成分までを含めたすべての成分の存在割合を特定して初めて、「各成分の存在割合を特定した」とするものではない。かかる微量成分等については、「その他の成分」としてまとめて扱ってもよい。さらには、これらを「混合物を構成する各成分」という範囲から除外し、他の成分の存在割合を算出する上での分母に入れなくてもよい。
(6) "Specify the abundance ratio of each component"
"Specifying the abundance ratio of each component" includes any act of specifying the abundance ratio of each component constituting the mixture. In addition, it does not mean that the abundance ratio must be specified for all the component species constituting the mixture, including components that are present in an amount that is difficult to detect by analytical techniques and components that do not need to be specified. It is not the case that "the abundance ratio of each component is specified" only after the abundance ratio of all the components is specified. Such trace components and the like may be collectively treated as "other components". Furthermore, these need not be excluded from the range of "each component constituting the mixture" and not included in the denominator for calculating the abundance ratio of other components.

(7)「すべての」
本明細書において、「すべての」とは、必ずしも「100%全部の」という意味でなくてもよい。例えば、質量スペクトルについて「すべてのピーク」という言い方をしている箇所については、文字どおり、「100%全部のピーク」という意味のみならず、例えば、その場面での検討の目的上必ずしも必要でない分子に関するピークや判別しにくいようなピーク等については、適宜、除外した上で、それ以外のピークを指すという意味と捉えてもよい。
(7) "All"
In the present specification, "all" does not necessarily mean "100% all". For example, the term "all peaks" in the mass spectrum literally means not only "100% all peaks" but also, for example, molecules that are not always necessary for the purpose of study in that situation. Peaks and peaks that are difficult to distinguish may be considered to mean other peaks after being appropriately excluded.

(8)「ピーク」
質量分析において得られるピークの横軸は、多成分混合物を構成する各成分の分子イオン又は擬分子イオンについてのm/zである。このm/zが示す数値は、分子イオン又は擬分子イオンの質量に相当する数値であるため、概ね、そのピークに帰属させられる分子の分子量を表している。本明細書では、この「質量分析において得られた、分子イオン又は擬分子イオンについてのm/zのピーク」を、「質量分析において得られたピーク」、又は単に「ピーク」ということがある。また、当該ピークの高さは、そのピークに帰属する分子の相対的な存在割合を示している。
(8) "Peak"
The horizontal axis of the peak obtained in mass spectrometry is m / z for the molecular ion or pseudomolecular ion of each component constituting the multi-component mixture. Since the numerical value indicated by this m / z is a numerical value corresponding to the mass of a molecular ion or a pseudo-molecular ion, it generally represents the molecular weight of the molecule assigned to the peak. In the present specification, this "peak of m / z for molecular ions or pseudomolecular ions obtained in mass spectrometry" may be referred to as "peak obtained in mass spectrometry" or simply "peak". In addition, the height of the peak indicates the relative abundance ratio of the molecules belonging to the peak.

(9)「分子式」
「分子式」とは、分子を構成する元素の種類と数のみを示す式のことであり、構造は特定されていないものを指している。分子を構成する元素の種類と数がわかっているため、分子量及び後述するDBE値等の情報は得ることができる。
本発明において主として用いているフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴方式による質量分析(以下、「FT−ICR−質量分析」ともいい、FT−ICR−質量分析により得られたスペクトルを「FT−ICR−質量分析スペクトル」ともいう)においては、m/zの値を小数点第4位まで決定することができる。そのため、原子の同位体の存在をも考慮した精密な質量の数合わせを行うことにより、そのピークに帰属する分子の分子式を決定することができる。分子式というのは、分子を構成する元素の種類と数のみを表すものにすぎないため、上記決定された分子式に該当する分子としては、異性体が複数存在しうる。即ち、1本のピークには、分子式が同一である複数の異性体が帰属しうる。
ただし、FT−ICR−質量分析の特性上、分子式は同一であっても、例えば、その分子イオンに水素イオンが付加している等により、元の分子イオンと質量が異なることになり、そのため別のピークとして現れることがある。よって、測定上は別ピークとして現れたものであっても、分子式を構成する元素の種類と数が同一であるものは「同一の分子式」として捉えてもよい。「その分子式に該当する分子」という文言において、「その分子式」というのは、このような「同一の分子式」という意味で捉えてもよい。また、「あるピーク」という場合、上記の意味で「同一の分子式」を表しているとされた種々のm/zのピークをすべてまとめて捉えた概念と考えてもよい。
(9) "Molecular formula"
The "molecular formula" is a formula indicating only the type and number of elements constituting the molecule, and the structure is not specified. Since the types and numbers of the elements constituting the molecule are known, information such as the molecular weight and the DBE value described later can be obtained.
Mass spectrometry by the Fourier transform ion cyclotron resonance method mainly used in the present invention (hereinafter, also referred to as "FT-ICR-mass spectrometry", the spectrum obtained by FT-ICR-mass spectrometry is the "FT-ICR-mass spectrometry spectrum". ”), The value of m / z can be determined up to the fourth digit of the decimal point. Therefore, the molecular formula of the molecule belonging to the peak can be determined by precisely adjusting the mass numbers in consideration of the presence of the isotope of the atom. Since the molecular formula merely represents the type and number of elements constituting the molecule, a plurality of isomers may exist as the molecule corresponding to the above-determined molecular formula. That is, a plurality of isomers having the same molecular formula can be assigned to one peak.
However, due to the characteristics of FT-ICR-mass spectrometry, even if the molecular formula is the same, the mass will be different from the original molecular ion, for example, due to the addition of hydrogen ions to the molecular ion, so it is different. May appear as a peak of. Therefore, even if the peaks appear as different peaks in the measurement, those having the same type and number of elements constituting the molecular formula may be regarded as "the same molecular formula". In the phrase "molecule corresponding to the molecular formula", "the molecular formula" may be understood to mean such "same molecular formula". Further, the term "certain peak" may be considered as a concept that collectively captures all the peaks of various m / z that are said to represent "the same molecular formula" in the above sense.

(10)「コア」、「シングルコア」、「ダブルコア」
「コア」とは、後述の「JACD」の項で記載する「アトリビュート」の一種であって、具体的には、芳香環又はナフテン環そのもの、芳香環とナフテン環が架橋ではなく直接結合しているもの、芳香環又はナフテン環にヘテロ環が架橋ではなく直接結合しているものである。架橋又は側鎖は、コアとは別のアトリビュートであるため、「コア」とは、架橋又は側鎖を一切有しないものを意味している。
一方、「シングルコア」とは、上記コアを1個だけ有する分子を指す概念である。分子を指す概念であるため、コアに側鎖が結合しているものも包含している。上記コアの2個以上が架橋してなる分子を「マルチコア」という。「マルチコア」も分子を意味するため、コアに側鎖が結合しているものも包含している。2個のコアが架橋してなる分子を「ダブルコア」という。
例えば、以下に示すナフタレン分子は、1個の芳香環からなるものであるため「シングルコア」であり、ベンゼン環2個からなるダブルコアではない。
(10) "Core", "Single core", "Double core"
The "core" is a kind of "attribute" described in the section of "JACD" described later, and specifically, the aromatic ring or the naphthenic ring itself, or the aromatic ring and the naphthenic ring are directly bonded instead of being crosslinked. Heterocycles are directly bonded to aromatic rings or naphthenic rings rather than crosslinked. Since cross-linking or side chains are attributes separate from the core, "core" means one that does not have any cross-linking or side chains.
On the other hand, the "single core" is a concept that refers to a molecule having only one core. Since it is a concept that refers to a molecule, it also includes those with side chains attached to the core. A molecule in which two or more of the cores are crosslinked is called a "multi-core". Since "multi-core" also means a molecule, it also includes those having side chains attached to the core. A molecule formed by cross-linking two cores is called a "double core".
For example, the naphthalene molecule shown below is a "single core" because it is composed of one aromatic ring, and is not a double core composed of two benzene rings.

Figure 2021162938
Figure 2021162938

(11)「DBE値」
「DBE値」とは、分子式が、「C」である場合、以下の式(1)にて算出される値である。
DBE = c− h/2+n/2 + 1 ・・・(1)
(式中、cは炭素原子の数、hは水素原子の数、nは窒素原子の数、oは酸素原子の数、sは硫黄原子の数を示す。)
この値は、概ね、分子における不飽和性、とりわけ、二重結合及び環の存在の程度を示すものである。
(11) "DBE value"
The "DBE value", molecular formula, when "C c H h N n O o S s ", is a value calculated by the following equation (1).
DBE = c−h / 2 + n / 2 + 1 ・ ・ ・ (1)
(In the formula, c is the number of carbon atoms, h is the number of hydrogen atoms, n is the number of nitrogen atoms, o is the number of oxygen atoms, and s is the number of sulfur atoms.)
This value generally indicates the degree of unsaturatedness in the molecule, especially the presence of double bonds and rings.

(12)「JACD (ジャックディー)」「Juxtaposed Attributes for Chemical−structure Description)」
「JACD」とは、分子構造に関する新規な表示方式であって、分子の構造を、アトリビュートの種類及びアトリビュートの数により表示するものである。アトリビュートが他のアトリビュートのいずれの位置において結合しているかについては表示しない。
上記において、「アトリビュート」とは、分子を構成している化学構造上の部品(パーツ)を指す概念である。芳香族化合物においては、具体的には、前述の「コア」、「架橋」及び「側鎖」を指す。
この表示方式によると、石油を構成する膨大数の分子の各々に関し、それらの構造を、必要かつ十分な程度に特定することができる。
以下の化学式で表された分子を例にとって説明する。
(12) "JACD""Juxtaposited Attributes for Chemical-Structure Description)"
"JACD" is a new display method for molecular structure, which displays the structure of a molecule according to the type of attribute and the number of attributes. It does not show where the attributes are combined in other attributes.
In the above, the "attribute" is a concept that refers to a chemical structural part that constitutes a molecule. In the case of aromatic compounds, it specifically refers to the above-mentioned "core", "crosslink" and "side chain".
According to this labeling method, the structure of each of the huge number of molecules constituting petroleum can be specified to a necessary and sufficient extent.
The molecule represented by the following chemical formula will be described as an example.

Figure 2021162938
Figure 2021162938

この化合物をJACDで表すと、以下の表1のようになる。 This compound is represented by JACD as shown in Table 1 below.

Figure 2021162938
Figure 2021162938

JACDで表示され、構造が特定された分子とは、アトリビュートの結合位置の違いによる異性体をすべて含む概念である。 A molecule whose structure is specified and displayed by JACD is a concept that includes all isomers due to differences in the binding positions of attributes.

(13)「物性値」
「物性値」とは、物質の物理的又は化学的な性質や性状、特性を表現するものであれば、名称の如何に拘わらず、「物性値」に含まれる。本明細書において、「物性値」とは、これらに限定されるものではないが、例えば、融点、ハンセン溶解度指数値、生成ギブス自由エネルギー、イオン化ポテンシャル、分極率、誘電率、蒸気圧、液体密度、API度、気体粘度、液体粘度、表面張力、沸点、臨界温度、臨界圧力、臨界体積、生成熱、熱容量、双極子モーメント、エンタルピー、エントロピー等である。
(13) "Physical characteristic value"
The "physical characteristic value" is included in the "physical characteristic value" regardless of the name as long as it expresses the physical or chemical property, property, or property of the substance. In the present specification, the “physical property value” is not limited to these, but is, for example, the melting point, the Hansen solubility index value, the generated Gibbs free energy, the ionization potential, the polarization rate, the dielectric constant, the vapor pressure, and the liquid density. , API degree, gas viscosity, liquid viscosity, surface tension, boiling point, critical temperature, critical pressure, critical volume, heat of formation, heat capacity, dipole moment, enthalpy, entropy and the like.

(14)「石油」
本明細書において、「石油」とは、原油、並びに原油を蒸留して得られる諸留分及び諸留分に改質や分解等の二次装置による処理を加えて得られる留分等をも含む総称的な概念をいう。或いは、原油を蒸留して得られたある留分について、さらに飽和炭化水素や芳香族炭化水素等の成分に分画した分画物をさすこともある。
(14) "Oil"
In the present specification, the term "petroleum" also refers to crude oil, fractions obtained by distilling crude oil, and fractions obtained by subjecting the fractions to treatments such as reforming and decomposition by a secondary device. A generic concept that includes. Alternatively, a fraction obtained by distilling crude oil may be further fractionated into components such as saturated hydrocarbons and aromatic hydrocarbons.

(15)「石油に関する装置」
本明細書において、「石油に関する装置」とは、蒸留装置や抽出装置をはじめ、改質装置、水素添加反応装置、脱硫装置等の化学反応を伴う装置等、石油の処理に関する装置をすべて含む。「石油に関する装置」を総じて、「石油精製装置」ともいう。
(15) "Petroleum-related equipment"
In the present specification, the "device related to petroleum" includes all devices related to petroleum processing, such as a distillation device, an extraction device, a reformer, a hydrogenation reaction device, a desulfurization device, and other devices involved in a chemical reaction. "Petroleum-related equipment" is also collectively referred to as "petroleum refining equipment."

(16)「セジメント」
本明細書において、「セジメント」とは、「セジメント試験」IP−375法(ISO 10307−1、ASTM D4870)に準拠して測定した析出物であり、その質量%を「セジメント析出量」という。なお、ろ過温度は150℃とした。
(16) "Sediment"
In the present specification, "sediment" is a precipitate measured according to the "sediment test" IP-375 method (ISO 10307-1, ASTM D4870), and its mass% is referred to as "sediment precipitation amount". The filtration temperature was 150 ° C.

<多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算方法>
本発明の一実施形態によれば、図1に示される通り、コンピュータによる、多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算方法であって、
(1)前記多成分混合物を構成する各成分の分子構造情報に基づき、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を提供するステップ、
(2)前記各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値に基づき、前記多成分混合物における固相量を推定するステップ、
(3)前記多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供するステップ、及び
(4)前記固相量及び前記補正因子情報に基づき、多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させるステップ
を含む方法が提供される。
<Method of estimating the amount of sedimentation in a multi-component mixture>
According to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, it is a method of estimating the amount of sediment precipitation in a multi-component mixture by a computer.
(1) A step of providing a fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component based on the molecular structure information of each component constituting the multi-component mixture.
(2) A step of estimating the solid phase amount in the multi-component mixture based on the fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component.
(3) Based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component and the aggregation-related component in the multi-component mixture, the correction factor information in the estimation of the precipitation amount of the sediment is provided by multivariate analysis. And (4) a method including a step of matching the amount of sediment precipitation in the multi-component mixture based on the solid phase amount and the correction factor information is provided.

ステップ(1):多成分混合物を構成する各成分の分子構造情報に基づき、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を提供するステップ
図2のフローチャートを参照して、本実施形態における多成分混合物の各成分の分子構造を特定するための、ステップ(1)を説明する。
ステップS1(質量分析)(図2のS1)
ステップ1は、多成分混合物に対し質量分析を行い、得られたピークの各々について、そのピークに帰属する分子の分子式を特定し、さらにその分子の存在割合を特定するステップである。即ち、多成分混合物に対し質量分析を行い、それにより得られたすべてのピークについて、各ピークに帰属する分子の分子式を特定し、さらにその分子式に該当する分子の存在割合を特定するステップである。
Step (1): Based on the molecular structure information of each component constituting the multi-component mixture, the poly is in the present embodiment with reference to the flowchart of step 2 in which the fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component are provided. Step (1) for identifying the molecular structure of each component of the component mixture will be described.
Step S1 (mass spectrometry) (S1 in FIG. 2)
The first step is to perform mass spectrometry on the multi-component mixture, specify the molecular formula of the molecule belonging to the peak for each of the obtained peaks, and further specify the abundance ratio of the molecule. That is, it is a step of performing mass spectrometry on a multi-component mixture, identifying the molecular formula of the molecule belonging to each peak for all the peaks obtained by the mass spectrometry, and further specifying the abundance ratio of the molecule corresponding to the molecular formula. ..

質量分析は、超高分解能の質量分析計を用いるのが好ましい。具体的には、FT−ICR−質量分析計を用いて、公知の方法、即ち、試料をソフトイオン化して分子イオン又は擬分子イオンを形成することにより、高精度な計測を行う。 For mass spectrometry, it is preferable to use an ultra-high resolution mass spectrometer. Specifically, using an FT-ICR-mass spectrometer, a known method, that is, soft ionizing a sample to form a molecular ion or a pseudo-molecular ion, performs highly accurate measurement.

ステップS2(衝突誘起解離)(図2のS2)
ステップS2は、多成分混合物に対し衝突誘起解離を行うステップである。「衝突誘起解離(Collision Induced Dissociation、以下、「CID」ともいう。)」とは、分子をイオン化し、これをアルゴン等の不活性ガスに衝突させ、架橋及び側鎖を切断する操作をいう。通常、当該多成分混合物を構成する各成分における架橋及び側鎖が切断されるように、衝突エネルギーを与えることが好ましい。架橋及び側鎖を切断することにより、コアごとのフラグメントイオンが生成される。このコアは、衝突誘起解離では切断し得なかった炭素数0〜4程度の脂肪族基を側鎖として有していることがある。
多成分混合物に対しFT−ICR−質量分析を行ったとき、得られるピークのm/zから、多成分混合物を構成する分子の分子式を決定することができるが、その分子の「コア」に関する情報は得られない。そこで、さらに、衝突誘起解離を行って、多成分混合物を構成する各分子中の架橋及び側鎖を切断すれば、多成分混合物全体の中に存在するコアの種類を知ることができる。
衝突誘起解離を行う条件としては、分子中の架橋及び側鎖を有効に切断できる衝突エネルギー、例えば、10〜50kcal/モルが好ましく、20〜40kcal/モルがより好ましい。なお、40kcal/モルは、分子量を700とすると32eVに相当する。
Step S2 (collision-induced dissociation) (S2 in FIG. 2)
Step S2 is a step of performing collision-induced dissociation on the multi-component mixture. "Collision Induced Dissociation (hereinafter, also referred to as" CID ")" refers to an operation in which a molecule is ionized and collided with an inert gas such as argon to crosslink and break a side chain. Usually, it is preferable to apply collision energy so that the crosslinks and side chains in each component constituting the multi-component mixture are cleaved. By cross-linking and breaking the side chains, fragment ions are generated for each core. This core may have an aliphatic group having about 0 to 4 carbon atoms as a side chain, which could not be cleaved by collision-induced dissociation.
When FT-ICR-mass spectrometry is performed on a multi-component mixture, the molecular formula of the molecule constituting the multi-component mixture can be determined from the obtained peak m / z, but information on the "core" of the molecule. Cannot be obtained. Therefore, by further performing collision-induced dissociation to cleave the crosslinks and side chains in each molecule constituting the multi-component mixture, the type of core existing in the entire multi-component mixture can be known.
As conditions for performing collision-induced dissociation, collision energy capable of effectively cleaving crosslinks and side chains in the molecule, for example, 10 to 50 kcal / mol is preferable, and 20 to 40 kcal / mol is more preferable. In addition, 40 kcal / mol corresponds to 32 eV when the molecular weight is 700.

ステップS3(各コアの構造及び存在割合の特定)(図2のS3)
ステップS3は、ステップ2の衝突誘起解離により生成した各フラグメントイオンについて、質量分析、好ましくは、FT−ICR−質量分析を行い、各フラグメントイオンを構成するコアの構造及び存在割合を特定するステップである。
Step S3 (Specification of structure and abundance ratio of each core) (S3 in FIG. 2)
Step S3 is a step of mass spectrometry, preferably FT-ICR-mass spectrometry, for each fragment ion generated by the collision-induced dissociation of step 2 to specify the structure and abundance ratio of the cores constituting each fragment ion. be.

(ア)まず、各フラグメントイオンを構成するコアについて、その構造を特定する方法を説明する。
具体的には、前記ステップ2で得られたコアに関する情報と、予め用意しておいたコア構造リストに記載されているコアに関する情報とを照合し、各コアの構造を特定する方法である。
詳しくは、以下のとおりである。
i. 衝突誘起解離後におけるコアに関する情報の取得
衝突誘起解離後の各フラグメントイオンのFT−ICR−質量分析においては、コアの部分は同じであっても、側鎖として炭素数が0〜4程度の脂肪族基を有するフラグメントイオンは、その側鎖の種類に応じて、各々質量が異なるため、別々のピークとして現れる。
そこで、コアに側鎖として炭素数が0〜4の脂肪族基を持つものについて、これら各種の質量を予め算出しておき、上記現れた別々のピークを種々比較照合すれば、コアそのものの質量を割り出すことが可能となる。
この方法を用いて、ステップ2において、衝突誘起解離後に得られたピークの各々について、そのピークに帰属されるコアは、質量がいくつで、O,N又はS原子等のヘテロ原子がいくつ存在し、またDBE値から芳香環がいくつ存在しているかという情報を得ることができる。
(A) First, a method for specifying the structure of each core constituting each fragment ion will be described.
Specifically, it is a method of collating the information about the core obtained in step 2 with the information about the core described in the core structure list prepared in advance and specifying the structure of each core.
The details are as follows.
i. Acquisition of information on the core after collision-induced dissociation In FT-ICR-mass spectrometry of each fragment ion after collision-induced dissociation, fat having 0 to 4 carbon atoms as a side chain even if the core part is the same. Fragment ions having a group group appear as separate peaks because their masses differ depending on the type of side chain.
Therefore, if the core has an aliphatic group having 0 to 4 carbon atoms as a side chain, these various masses are calculated in advance, and the different peaks appearing above are compared and collated in various ways to obtain the mass of the core itself. Can be determined.
Using this method, for each of the peaks obtained after collision-induced dissociation in step 2, the core attributed to that peak has a mass and a number of heteroatoms such as O, N or S atoms. In addition, it is possible to obtain information on how many aromatic rings are present from the DBE value.

ii. 衝突誘起解離後におけるコアの構造の特定
衝突誘起解離後におけるコアの構造を特定する方法として、予め、多成分混合物の各成分分子を構成すると想定できる各種のコアをモデルとしてリスト化した、「コア構造リスト」を作成しておき、当該リストに格納されているコアの分子量、ヘテロ原子の種類と数等の情報と上記にて得られたコアの情報を照合して、このリストの中から最も妥当と考えられるコアのモデルを選択し、そのコアを当該コアとして該当させるという方法がある。
この方法により、衝突誘起解離後のFT−ICR−質量分析にて得られたすべてのピークに対して、コアが割り付けられ、その構造を知ることが可能となる。
ii. Identification of the core structure after collision-induced dissociation As a method of specifying the core structure after collision-induced dissociation, various cores that can be assumed to constitute each component molecule of a multi-component mixture are listed in advance as a model. Create a "structure list" and compare the information such as the molecular weight of the core, the type and number of heteroatoms stored in the list with the core information obtained above, and the most from this list. There is a method of selecting a model of a core that is considered to be appropriate and applying that core as the core.
By this method, the core is assigned to all the peaks obtained by the FT-ICR-mass spectrometry after the collision-induced dissociation, and its structure can be known.

iii.コア構造リスト
上記コア構造リストに格納するコアの種類については、特に限定されるものではなく、いかなるものであってもよいが、格納するコアの選定の妥当性が各コアの構造特定の妥当性に直結することになる。
試料である多成分混合物そのものの内容に応じて、予め「コア構造リスト」を作成しておくのが好ましい。例えば、多成分混合物が石油の場合、これまでの石油に関する知見をもとにして、予め、「石油の分子構造特定用のコア構造リスト」を作成しておき、それを用いればよい。
リストの作成においては、基本となる芳香環における環数、芳香環に直接結合するナフテン環の種類と数(カタ型かペリ型かという違いも含む)及び直接結合の態様(即ち、基本芳香環のどの位置にどういう形でナフテン環が結合しているのかという態様)等、諸条件を勘案して、適当数のコアを格納するのがよい。
例えば、芳香環の大きさは6環までとすることや、ヘテロ原子はN、O、Sを想定し、ヘテロ環の種類としては10個程度とすること等、計算上の便宜を考慮してリストを作成すればよい。
iii. Core structure list The types of cores to be stored in the above core structure list are not particularly limited and may be anything, but the validity of selecting the cores to be stored is the validity of specifying the structure of each core. Will be directly connected to.
It is preferable to prepare a "core structure list" in advance according to the content of the multi-component mixture itself as a sample. For example, when the multi-component mixture is petroleum, a "core structure list for specifying the molecular structure of petroleum" may be prepared in advance based on the knowledge about petroleum so far and used.
In creating the list, the number of rings in the basic aromatic ring, the type and number of naphthenic rings directly bonded to the aromatic ring (including the difference between cata-type and peri-type), and the mode of direct bonding (that is, the basic aromatic ring). It is preferable to store an appropriate number of cores in consideration of various conditions such as the position of the naphthenic ring and the form in which the naphthenic ring is bonded.
For example, considering the convenience of calculation, the size of the aromatic ring should be up to 6 and the number of heteroatoms should be N, O, S, and the number of heterocycles should be about 10. Just create a list.

iv.コア構造リストからの選定
コア構造リストには、「分子量、DBE値及びヘテロ原子の種類と数がすべて同じであるが、構造式が異なる」というものが複数存在している場合がある。この場合、それらの複数のうちどれを第一優先として選定するかについては、適宜、ルールを決めておけばよい。例えば、優先性として、次の1〜3が挙げられる。
1.芳香環のみから成るものを優先する。
2.不飽和結合の多いものを優先する。
3.環数の少ないものを優先する。
iv. Selection from the core structure list In the core structure list, there may be a plurality of items such as "the molecular weight, the DBE value, and the type and number of heteroatoms are all the same, but the structural formulas are different". In this case, a rule may be appropriately determined as to which of the plurality of them is selected as the first priority. For example, the following 1 to 3 can be mentioned as the priority.
1. 1. Priority is given to those consisting only of aromatic rings.
2. Priority is given to those with many unsaturated bonds.
3. 3. Priority is given to those with a small number of rings.

(イ)次に、各コアの存在割合を特定する方法を説明する。
前述のとおり、ステップS2において衝突誘起解離後に得られた各々のピークの高さから、そのm/z、即ち、その質量を持つコアの存在割合を求めることができる。
本ステップ3で得られた衝突誘起解離後の各コアの構造は、後にステップ5にて用いられることになり、また、衝突誘起解離後の各コアの存在割合は、後にステップ4にて用いられることになる。
(B) Next, a method of specifying the abundance ratio of each core will be described.
As described above, the m / z, that is, the abundance ratio of the core having the mass can be obtained from the height of each peak obtained after the collision-induced dissociation in step S2.
The structure of each core after collision-induced dissociation obtained in this step 3 will be used later in step 5, and the abundance ratio of each core after collision-induced dissociation will be used later in step 4. It will be.

ステップS4(クラスごとのコアの存在態様及び存在割合の推定)(図2のS4)
ステップS1におけるピークの各々に帰属する分子を、「ヘテロ原子の種類と数(ゼロを含む。)及びDBE値」に基づいて「クラス」に分け、当該各々の「クラス」に属するすべての分子について、その存在態様及び存在割合を推定するステップである。
言い換えれば、ステップS1におけるすべてのピークに帰属する分子について、ステップS1にて特定された各々の分子式における「ヘテロ原子の種類と数(ゼロを含む。)及びDBE値」に基づいて「クラス」に分け、当該各々の「クラス」に属するすべての分子について、その存在態様及び存在割合を推定するステップである。
Step S4 (estimation of core existence mode and existence ratio for each class) (S4 in FIG. 2)
Molecules belonging to each of the peaks in step S1 are divided into "classes" based on "type and number of heteroatoms (including zero) and DBE value", and all molecules belonging to each "class" are classified. , A step of estimating its existence mode and existence ratio.
In other words, for the molecules belonging to all the peaks in step S1, the "class" is based on the "type and number of heteroatoms (including zero) and DBE value" in each molecular formula specified in step S1. This is a step of estimating the abundance mode and abundance ratio of all the molecules belonging to each of the "classes".

以下、ステップS4について詳説する。
(ア)ステップS1において、すべてのピークについて分子式が特定されているため、その分子式におけるヘテロ原子の種類とその数及びDBE値が判明する。したがって、本ステップでは、この「ヘテロ原子の種類とその数及びDBE値」に基づいて、すべてのピークに帰属させた分子それぞれを、「ヘテロ原子の種類とその数及びDBE値」ごとに括られたそれぞれの「クラス」の中に編入する。
「ヘテロ原子の種類と数」とは、詳しくは、「ヘテロ原子の種類ごとのそのヘテロ原子の数」である。ヘテロ原子とは、好ましくは、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子であるため、「ヘテロ原子の種類と数」とは、好ましくは、「窒素原子、硫黄原子及び酸素原子のそれぞれの数」ということもできる。よって、ヘテロ原子に関して言えば、「窒素原子の数、硫黄原子の数及び酸素原子の数のすべてが一致するもの」が同一の「クラス」に入ることになる。なお、本明細書では、窒素原子を2つ含む場合には「N2クラス」と称することがある。
Hereinafter, step S4 will be described in detail.
(A) Since the molecular formulas are specified for all the peaks in step S1, the types and numbers of heteroatoms in the molecular formulas and the DBE value are known. Therefore, in this step, based on this "heteroatom type and its number and DBE value", each molecule assigned to all peaks is grouped by "heteroatom type and its number and DBE value". Incorporate into each "class".
The "type and number of heteroatoms" is, in detail, "the number of heteroatoms for each type of heteroatom". Since the hetero atom is preferably a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom, the "type and number of hetero atoms" is preferably "the number of each of the nitrogen atom, the sulfur atom and the oxygen atom". You can also. Therefore, when it comes to heteroatoms, "the ones in which the number of nitrogen atoms, the number of sulfur atoms, and the number of oxygen atoms all match" belong to the same "class". In addition, in this specification, when it contains two nitrogen atoms, it may be referred to as "N2 class".

(イ)次に、(ア)に記載した「ヘテロ原子の種類と数及びDBE値」で括られた各クラスにおいて、そのクラスに属する各分子が、どういうシングルコア又はマルチコアであるのかを推定する。また、それらのシングルコア及びマルチコアは、それぞれどういう割合で存在するのかを推定する。
これらの推定を行うにあたっては、実際の計算上の便宜から、いくつかの仮定を設けて行うのが好ましい。
ここで、「マルチコア」は、どういうコアどうしが架橋して結合しているのかにより、いろいろな組み合わせがありうる。ただし、マルチコアを形成する複数個のコアのDBE値の和及びヘテロ原子の種類に応じた数の和は、そのクラスに属しているものは、皆、同じ値である。
(B) Next, in each class enclosed in "type and number of heteroatoms and DBE value" described in (a), it is estimated what kind of single core or multi-core each molecule belonging to that class is. .. In addition, it is estimated at what ratio each of these single cores and multi-cores exists.
In making these estimates, it is preferable to make some assumptions for the convenience of actual calculation.
Here, there may be various combinations of "multi-core" depending on what kind of cores are cross-linked and connected. However, the sum of the DBE values of the plurality of cores forming the multi-core and the sum of the numbers according to the types of heteroatoms are all the same values for those belonging to the class.

(ウ)上記のように、FT−ICR−質量分析にて得られたピークの各々に帰属する分子について、ヘテロ原子の種類と数及びDBE値が同じものからなるクラスごとに括り直したが、そのクラスに属する分子は、シングルコア又はマルチコアである。これらのシングルコア又はマルチコアが、どういうコアをもって構成されるのかを推定する好ましい方法について、以下、説明する。 (C) As described above, the molecules belonging to each of the peaks obtained by FT-ICR-mass spectrometry were regrouped into classes consisting of the same type and number of heteroatoms and DBE values. Molecules belonging to that class are single-core or multi-core. A preferred method for estimating what kind of core these single cores or multi-cores are composed of will be described below.

そのクラスに属する分子が、シングルコアである場合は、そのクラスに該当するヘテロ原子の種類と数及びDBE値を持つシングルコアが該当する。そのクラスに属する分子が、マルチコアである場合は、当該マルチコアを構成している複数のコア中に存在する同じ種類のヘテロ原子ごとの数の和及びこれら複数のコアのDBE値の和が、当該クラスのヘテロ原子の種類と数及びDBE値と一致するように、コアを組み合わせたものが該当する。複数のコアのヘテロ原子の種類に応じた数の和及びDBE値の和がそのクラスのヘテロ原子の種類と数及びDBE値に該当すればよいのであるから、マルチコアを構成する複数のコアの組み合わせは、通常、1つとは限らず、数通り存在する。 When the molecule belonging to the class is a single core, the single core having the type and number of heteroatoms corresponding to the class and the DBE value is applicable. When the molecule belonging to the class is a multi-core, the sum of the numbers for each heteroatom of the same type existing in the plurality of cores constituting the multi-core and the sum of the DBE values of the plurality of cores are the sum of the DBE values. A combination of cores is applicable so as to match the type and number of heteroatoms in the class and the DBE value. Since it is sufficient that the sum of the numbers and the sum of the DBE values according to the types of heteroatoms of the plurality of cores corresponds to the types and numbers of the heteroatoms of the class and the DBE values, a combination of a plurality of cores constituting the multi-core Is usually not limited to one, but there are several types.

(エ)次に、「そのクラスに属する各分子であるシングルコア及びマルチコアは、それぞれどういう割合で存在するのか」を推定する。
好ましくは、最初に、マルチコアの存在割合は、そのマルチコアを構成している複数のコアそれぞれの存在割合の積であると仮定し、これを推定値とする。
(D) Next, it is estimated "what proportion of each molecule belonging to the class, single core and multi-core, exists".
Preferably, first, it is assumed that the abundance ratio of the multi-core is the product of the abundance ratio of each of the plurality of cores constituting the multi-core, and this is used as an estimated value.

ステップS5(コア構造、側鎖及び架橋の決定)(図2のS5)
ステップS5は、ステップS4において存在態様が推定された各分子に対し、それらを構成するコアの構造を決定し、さらに側鎖及び架橋を決定して割り付けるステップである。
Step S5 (determination of core structure, side chain and cross-linking) (S5 in FIG. 2)
Step S5 is a step of determining the structure of the cores constituting the molecules whose existence modes are presumed in step S4, and further determining and allocating the side chains and crosslinks.

(ア)「ステップS4において存在態様が推定された各分子」に対し、「それらを形成するコアの構造を決定する」とは、以下のi〜iiiの操作により行うものである。
i.ステップS4で存在態様が推定されたマルチコアの場合は、それを構成しているコアごとに分けて(解除して)とらえる。
(A) For "each molecule whose existence mode is presumed in step S4", "determining the structure of the core forming them" is performed by the following operations i to iii.
i. In the case of the multi-core whose existence mode is estimated in step S4, it is divided (released) for each of the constituent cores.

ii.ステップS4で存在態様がシングルコアであると推定されたもの及び上記iのようにマルチコアを解除して生成したコアのすべてについて、同じ「ヘテロ原子の種類と数及びDBE値」のものごとにそれぞれの「クラス」に括り直す。因みに、ここでいう「クラス」は、もともとのシングルコア及びマルチコアを解除して得られたコアに関する概念であり、ステップS4で述べた分子に関する「クラス」とは別のものである。 ii. For all of the cores presumed to be single-core in step S4 and the cores generated by canceling the multi-core as in i above, for each of the same "type and number of heteroatoms and DBE value", respectively. Regrouped into "class". Incidentally, the "class" referred to here is a concept relating to the core obtained by canceling the original single core and multi-core, and is different from the "class" relating to the molecule described in step S4.

iii.上記iiで括られた「ヘテロ原子の種類と数及びDBE値」のすべての「クラス」に関し、その「クラス」に存在しているコアのすべてについて、具体的な構造を割り付ける。 iii. With respect to all the "classes" of the "heteroatom type and number and DBE value" enclosed in ii above, a concrete structure is assigned to all the cores existing in the "class".

(イ)以下のi〜iiiの操作により、さらに側鎖及び架橋を決定する。
i.上記により、シングルコア又はマルチコアのコアの部分の構造は特定することができたが、コアの部分のみの存在を想定しただけでは、対象とする試料についてFT−ICR−質量分析にて得られたピークのm/zが示す質量に合致しない。即ち、コアの部分に関与している炭素、水素及びヘテロ原子に基づく質量を合計しても、FT−ICR−質量分析にて得られたピークのm/zで示される質量と差が生じる。
そこで、その質量の差分は、コアに結合している側鎖及びコアどうしを結合させている架橋の存在に由来するものと考え、差分が解消するように炭素の数及び水素の数を割り出し、それを側鎖及び架橋としてコアに割り付ける。
例えば、あるm/z=nのピークに対して、上記の手順により、コア1とコア2が架橋してなるあるダブルコアが割り付けられたとする。このとき、
その質量の差分(d)=n−(コア1の質量+コア2の質量)
が、側鎖及び架橋の存在に由来するものとなる。
(A) The side chains and crosslinks are further determined by the following operations i to iii.
i. From the above, the structure of the core part of the single core or multi-core could be specified, but only assuming the existence of the core part, the target sample was obtained by FT-ICR-mass spectrometry. It does not match the mass indicated by the peak m / z. That is, even if the masses based on carbon, hydrogen, and heteroatoms involved in the core portion are totaled, there is a difference from the mass indicated by m / z of the peak obtained by FT-ICR-mass spectrometry.
Therefore, it is considered that the difference in mass is derived from the existence of the side chain bonded to the core and the crosslinks connecting the cores, and the number of carbons and the number of hydrogens are calculated so that the difference is eliminated. Allocate it to the core as side chains and crosslinks.
For example, it is assumed that a double core formed by cross-linking core 1 and core 2 is assigned to a peak of m / z = n by the above procedure. At this time,
Difference in mass (d) = n- (mass of core 1 + mass of core 2)
Is derived from the presence of side chains and crosslinks.

ii.上記iにおいては、側鎖及び架橋として割り付ける炭素の数及び水素の数は求められるが、まだ、どういう構造の側鎖及び架橋かは決定できていない。そこで、どういう構造の側鎖及び架橋が相当するのかを推定するにあたっては、想定される側鎖及び架橋の組合せの存在確率を考慮して、例えば、以下のようなルールを決めておき、それに従って推定すればよい。ルールとしては、側鎖や架橋を構成する炭素の数の上限や側鎖の本数等の条件を予め定めておけばよい。
iii.上記iにおいて、その質量の差分に相当する側鎖又は架橋が存在しない場合は、コア1とコア2が単に結合しているという構造を当てはめてもよい。
(ウ)上記にて決定した側鎖及び架橋を「コアに割り付ける」とは、どのコアのどの位置に側鎖や架橋が結合しているかを決定することまでを包含する意味ではない。
ii. In i above, the number of carbons and the number of hydrogens to be allocated as side chains and crosslinks are obtained, but the structure of the side chains and crosslinks has not yet been determined. Therefore, in estimating what kind of structure the side chains and crosslinks correspond to, for example, the following rules are determined in consideration of the existence probability of the expected combination of side chains and crosslinks, and according to the following rules. You can estimate it. As a rule, conditions such as the upper limit of the number of carbons constituting the side chains and crosslinks and the number of side chains may be set in advance.
iii. In the above i, if there is no side chain or crosslink corresponding to the difference in mass, the structure in which the core 1 and the core 2 are simply bonded may be applied.
(C) “Assigning” the side chain and the crosslink determined above to the core does not include determining which core and the position where the side chain and the crosslink are bonded.

(エ)このようにして、ステップS5により、ステップS4において存在態様が推定された各シングルコア又はダブルコアに対し、それらを構成するコアの構造を決定し、さらに側鎖及び架橋を決定することができる。 (D) In this way, in step S5, for each single core or double core whose existence mode is presumed in step S4, the structure of the cores constituting them can be determined, and the side chain and cross-linking can be further determined. can.

上記のステップS1〜ステップS5により、多成分混合物を構成する各成分について、その分子構造をJACDで特定し、またその存在割合を特定することができる。 By the above steps S1 to S5, the molecular structure of each component constituting the multi-component mixture can be specified by JACD, and the abundance ratio thereof can be specified.

本発明においては、前記多成分混合物が、ある多成分混合物を2以上の任意の部分に分画することにより得られた一つの分画物であってもよい。即ち、前記における「多成分混合物」を、大きな括りの「多成分混合物A」を分画して得られた一つの分画物Iと捉えた場合、「多成分混合物A」は、分画物I、分画物II・・など、分画の数だけの分画物の混合物と捉えることができる。分画物IIについても、分画物Iで行った方法と同様の方法により、分画物IIを構成する各成分の分子構造を特定することができる。 In the present invention, the multi-component mixture may be one fraction obtained by fractionating a multi-component mixture into two or more arbitrary portions. That is, when the "multi-component mixture" in the above is regarded as one fraction I obtained by fractionating a large group of "multi-component mixture A", the "multi-component mixture A" is a fraction. It can be regarded as a mixture of as many fractions as there are fractions, such as I, fraction II, and so on. With respect to the fraction II, the molecular structure of each component constituting the fraction II can be specified by the same method as that used for the fraction I.

分画を行うにあたって、分画物の境目とする基準又は分画するための方法は特に問わない。具体的には、以下のような方法で行うのが好ましい。
多成分混合物に対し高精度なタイプ別分離前処理を施し、複数の成分に分画するという方法である。特に重質油の場合、かかる分画を行うことが好ましい。「タイプ別分離前処理」の方法としては、特に限定はされず、任意の基準に従っていくつかの成分に分離させればよいのであるが、カラムクロマト分画方法、ソックスレー抽出法や高速溶媒抽出法等の溶媒抽出法等の公知の方法を用いればよい。重質油の場合は、例えば、特開2011−133363号公報に記載の方法のように、カラムクロマト分画方法を用いるのが好ましい。いくつの成分に分画するかは、目的に応じて、適宜選択すればよい。
In performing the fractionation, the standard used as the boundary of the fractionated object or the method for fractionation is not particularly limited. Specifically, it is preferable to carry out by the following method.
This is a method in which a multi-component mixture is subjected to a highly accurate type-specific separation pretreatment and fractionated into a plurality of components. Especially in the case of heavy oil, it is preferable to carry out such fractionation. The method of "separation pretreatment by type" is not particularly limited and may be separated into several components according to an arbitrary standard. However, a column chromatography fractionation method, a Soxhlet extraction method or a high-speed solvent extraction method A known method such as a solvent extraction method such as the above may be used. In the case of heavy oil, it is preferable to use a column chromatographic fractionation method, for example, as in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-133363. The number of components to be fractionated may be appropriately selected according to the purpose.

具体的には、次の第1〜第4工程を含む方法が挙げられる。
(第1工程)
重質油をヘプタン等のn−パラフィンに可溶なマルテン分(Ma)とそれ以外の不溶分に分離する。
(第2工程)
上記(第1工程)で分離したマルテン分をカラムクロマトグラフィーを用いて飽和分(Sa)、1環芳香族分(1A)、2環芳香族分(2A)、3環以上の芳香族分(3A+)、極性レジン分(Po)及び多環芳香族レジン(PA)の各フラクションに分離する。
(第3工程)
さらに好ましくは、前記第2工程で得られた3環以上の芳香族分フラクション(3A+)を、分取液体クロマトグラフィーを用いて、さらにPeri型4環芳香族分とCata型4環芳香族分のフラクション及び場合によっては5環以上の芳香族分(5A+)に分離してもよい。
(第4工程)
また、上記(第1工程)で分離した不溶分をトルエンに可溶なトルエン可溶分(アルファルテン(As))、それ以外のトルエン不溶分(TI)に分離し、さらに、トルエン不溶分を、THFに可溶なTHF可溶分と、それ以外のTHF不溶分に分離する。
Specifically, a method including the following first to fourth steps can be mentioned.
(First step)
The heavy oil is separated into marten (Ma) soluble in n-paraffin such as heptane and other insoluble components.
(Second step)
The malten content separated in the above (first step) is saturated using column chromatography (Sa), 1-ring aromatic component (1A), 2-cyclic aromatic component (2A), and 3 or more ring aromatic components (Sa). 3A +), polar resin (Po) and polycyclic aromatic resin (PA) are separated into fractions.
(Third step)
More preferably, the aromatic fractions (3A +) having three or more rings obtained in the second step are further subjected to preparative liquid chromatography to further obtain Peri-type tetracyclic aromatics and Cata-type tetraaromatics. Fractions and, in some cases, 5 or more rings of aromatics (5A +) may be separated.
(4th step)
Further, the insoluble matter separated in the above (first step) is separated into a toluene-soluble toluene-soluble component (alphalten (As)) and other toluene-insoluble matter (TI), and further, the toluene-insoluble matter is added. , THF soluble content soluble in THF and other THF insoluble content are separated.

次に、コンピュータを用いて、多成分混合物の組成モデルを決定する方法を説明する。
これは、多成分混合物を2以上の任意の部分に分画するステップAと、ステップAで分画された各分画物について、前記の方法により、各分画物を構成する各成分の分子構造及び存在割合を特定するステップBと、ステップAで分画された各分画物の混合比に従って、すべての分画物について得られた全成分の分子構造及び存在割合を統合するステップCとを含むことを特徴とする方法である。
前記のとおり、「多成分混合物A」を、それを分画することにより得られた分画物I、分画物II・・など、分画の数だけの分画物の混合物と捉え、各分画物については、前記の方法にて、その分画物を構成する各成分の分子構造及びその存在割合を特定する。しかる後に、「多成分混合物A」における分画物I、分画物II・・それぞれの混合比、即ち、分画収率に従って、全分画物の全成分を統合すれば、「多成分混合物A」の組成モデル全体について、どういう成分により、どういう割合で構成されているのかを特定することができる。
Next, a method of determining a composition model of a multi-component mixture using a computer will be described.
This is the molecule of each component constituting each fraction by the above-mentioned method for step A in which the multi-component mixture is fractionated into two or more arbitrary portions and each fraction fractioned in step A. Step B for specifying the structure and abundance ratio, and step C for integrating the molecular structure and abundance ratio of all the components obtained for all the fractions according to the mixing ratio of each fraction fractionated in step A. It is a method characterized by including.
As described above, the "multi-component mixture A" is regarded as a mixture of as many fractions as the number of fractions, such as fraction I, fraction II, etc. obtained by fractionating the mixture. With respect to the fraction, the molecular structure of each component constituting the fraction and the abundance ratio thereof are specified by the above method. After that, if all the components of the total fractions are integrated according to the mixing ratios of the fraction I and the fraction II in the "multi-component mixture A", that is, the fractionation yield, the "multi-component mixture" is obtained. It is possible to specify what kind of component and what proportion are composed of the entire composition model of "A".

次に、本実施形態における多成分混合物の融点及びハンセン溶解度指数値の取得ステップを説明する。
ステップS6(融点及びハンセン溶解度指数値の取得)(図2のS6)
ステップS1〜S5により、JACDを用いて特定された多成分混合物の各成分の分子構造から、各成分の融点及びハンセン溶解度指数値(以下、「HSP値」ともいう)を取得する。
これらの物性値は、上記のようにして特定された多成分混合物の各成分の分子構造について、全石油分子データベース(Comcat)を用いて特定することが好ましい。
Next, the steps for obtaining the melting point and Hansen solubility index value of the multi-component mixture in the present embodiment will be described.
Step S6 (Acquisition of melting point and Hansen solubility index value) (S6 in FIG. 2)
In steps S1 to S5, the melting point and Hansen solubility index value (hereinafter, also referred to as “HSP value”) of each component are obtained from the molecular structure of each component of the multi-component mixture specified using JACD.
These physical property values are preferably specified by using the total petroleum molecule database (Comcat) for the molecular structure of each component of the multi-component mixture specified as described above.

Comcatとは、JACDと各物性値とが紐付けられた「JACD−物性値データベース」のことである。該データベースへの登録分子数は、約2,500万件であり、石油に含まれる全成分は、すべてComcatに含まれる分子から構成されると仮定したモデル系解析において、利用可能である。 Comcat is a "JACD-physical characteristic value database" in which JACD and each physical characteristic value are linked. The number of molecules registered in the database is about 25 million, and all the components contained in petroleum can be used in the model system analysis assuming that all the components contained in Comcat are composed of the molecules contained in Comcat.

該データベースに登録されている物性値は、融点、ハンセン溶解度指数値、沸点、臨界湿度、臨界圧力、臨界体積、蒸気圧、液体密度、気体粘度、液体粘度、表面張力、双極子モーメント、分極率、イオン化ポテンシャル、生成熱、エンタルピー、エントロピー、自由エネルギー、熱容量等の約200種の物性値である。 The physical property values registered in the database are melting point, Hansen solubility index value, boiling point, critical humidity, critical pressure, critical volume, vapor pressure, liquid density, gas viscosity, liquid viscosity, surface tension, dipole moment, and polarization rate. , Ionization potential, heat of formation, enthalpy, entropy, free energy, heat capacity, etc., which are about 200 kinds of physical property values.

これらの物性値は、通常、原子団寄与法や分子軌道法を用いて算出される。原子団寄与法とは、ある物質の物性値を求めるにあたり、その物質の化学構造を特定し、存在する各種の原子団、即ち、「基」が持つ固有のパラメータ値をもとに、その物質の物性値を算出するという方法である。即ち、その物質が持つ「基」が特定されることが前提となる。また、分子軌道法においても、まず、その物質が持つ「基」が特定され、それをもとに構造が特定されることが前提となる。
本発明においては、上述のように、多成分混合物を構成する各成分について、存在する各種の原子団が特定されるため、各種の原子団が持つ公知の固有のパラメータ値を用いて、その成分の物性値を算出することができる。さらに、各成分の存在割合も特定されているため、この存在割合を考慮すれば、適宜、各成分の持つ物性値から全体の多成分混合物の物性値を推算することが可能となる。
These physical property values are usually calculated using the atomic group contribution method or the molecular orbital method. In the atomic group contribution method, when determining the physical property value of a substance, the chemical structure of the substance is specified, and the substance is based on the unique parameter values of various existing atomic groups, that is, "groups". It is a method of calculating the physical property value of. That is, it is premised that the "group" of the substance is specified. Also, in the molecular orbital method, it is premised that the "group" of the substance is first specified and the structure is specified based on the "group".
In the present invention, as described above, since various existing atomic groups are specified for each component constituting the multi-component mixture, the components are specified by using known unique parameter values of the various atomic groups. The physical property value of can be calculated. Further, since the abundance ratio of each component is also specified, if this abundance ratio is taken into consideration, it is possible to appropriately estimate the physical characteristic value of the entire multi-component mixture from the physical characteristic value of each component.

ステップ(2):各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値に基づき、多成分混合物における固相量を推定するステップ
次に、図3のフローチャートを参照して、本実施形態における多成分混合物おける固相量を推定するための、ステップ(2)を説明する。より具体的には、本発明が立脚する多成分凝集モデル(Multi−Component Aggregation Model:MCAM)について、以下のステップS7〜S16により説明する。
Step (2): Estimating the solid phase amount in the multi-component mixture based on the fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component Next, referring to the flowchart of FIG. 3, the multi-component mixture in the present embodiment. Step (2) for estimating the amount of solid phase in the solid phase will be described. More specifically, the multi-component aggregation model (MCAM) on which the present invention is based will be described in the following steps S7 to S16.

ステップS7(液相成分と非液相成分への分離)(図3のS7)
上記のステップS1〜S6において、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を取得し、所望の温度Tを設定する。
多成分混合物を構成する各成分のうち、所望の温度T未満の融点を有する成分を液相成分として分類し、該所望の温度T以上の融点を有する成分を非液相成分として分類する。
ここで所望の温度Tとは、上記で定義したとおりである。
Step S7 (Separation into liquid phase component and non-liquid phase component) (S7 in FIG. 3)
In steps S1 to S6 described above, the fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component are acquired, and the desired temperature T is set.
Among the components constituting the multi-component mixture, a component having a melting point lower than the desired temperature T is classified as a liquid phase component, and a component having a melting point equal to or higher than the desired temperature T is classified as a non-liquid phase component.
Here, the desired temperature T is as defined above.

ステップS8(液相全体の平均HSP値の算出)(図3のS8)
ステップS7において液相成分として分類された各成分のHSP値について、各成分の当該液相における容積分率で重み付けした加重平均値を、液相全体の平均HSP値として算出する。各成分について、密度、分子量等の物性に関する諸情報を予め取得しておくことにより、容積分率を算出することができる。
Step S8 (Calculation of average HSP value of the entire liquid phase) (S8 in FIG. 3)
For the HSP value of each component classified as a liquid phase component in step S7, the weighted average value of each component weighted by the volume fraction in the liquid phase is calculated as the average HSP value of the entire liquid phase. The volume fraction can be calculated by acquiring various information on physical properties such as density and molecular weight in advance for each component.

ステップS9(液相全体と各非液相成分とのHSP値の差の算出)(図3のS9)
ステップS8において算出した液相全体の平均HSP値と、非液相成分における各成分のHSP値との差(Δδ)を算出する。
Step S9 (Calculation of difference in HSP value between the entire liquid phase and each non-liquid phase component) (S9 in FIG. 3)
The difference (Δδ) between the average HSP value of the entire liquid phase calculated in step S8 and the HSP value of each component in the non-liquid phase component is calculated.

ステップS10(Δδに基づく各成分の分類の更新)(図3のS10)
非液相成分における各成分を、ステップS9において算出した差(Δδ)に基づいて、液相成分又は非液相成分として再分類し、液相成分として再分類された各成分を非液相成分から液相成分へ編入して、液相成分及び非液相成分を更新する。
この再分類における更新は、非液相成分における各成分について、一つずつ順番に行ってもよいし、複数の成分ごとに行ってもよい。
Step S10 (Update of classification of each component based on Δδ) (S10 in FIG. 3)
Each component in the non-liquid phase component is reclassified as a liquid phase component or a non-liquid phase component based on the difference (Δδ) calculated in step S9, and each component reclassified as a liquid phase component is a non-liquid phase component. Is incorporated into the liquid phase component to renew the liquid phase component and the non-liquid phase component.
The update in this reclassification may be performed one by one for each component in the non-liquid phase component, or may be performed for each of a plurality of components.

ステップS11(更新後の液相全体の平均HSP値の算出)(図3のS11)
ステップS10において更新した後の液相成分における各成分のHSP値について、各成分の当該更新後の液相における容積分率で重み付けした加重平均値を、更新後の液相全体の平均HSP値として算出する。
Step S11 (Calculation of average HSP value of the entire liquid phase after update) (S11 in FIG. 3)
For the HSP value of each component in the liquid phase component after updating in step S10, the weighted average value of each component weighted by the volume fraction in the updated liquid phase is used as the average HSP value of the entire updated liquid phase. calculate.

ステップS12(ステップS9〜S11の繰り返し)(図3のS12)
ステップS9〜S11を、ステップS10において液相成分として再分類される非液相成分がなくなる最終段階まで繰り返す。
Step S12 (repetition of steps S9 to S11) (S12 in FIG. 3)
Steps S9 to S11 are repeated until the final step where the non-liquid phase component reclassified as the liquid phase component in step S10 disappears.

ステップS13(非液相成分の凝集度の算出)(図3のS13)
所望の温度における最終段階での更新後の非液相成分の凝集度D(以下、DAgg値ともいう)を算出する。ここで、凝集度Dは、HSP値、濃度、温度により設定される数値であり、下記式1で表すことができる。凝集度Dは、固相と凝集相の閾値を意味し、本発明において固相と判定される量と、セジメント試験でのセジメント量との相関の精度を向上する観点からは、凝集度Dは1.2以上であり、好ましくは2〜3である。
Step S13 (Calculation of cohesion of non-liquid phase components) (S13 in FIG. 3)
The degree of cohesion D (hereinafter, also referred to as DAgg value) of the non-liquid phase component after renewal at the final stage at a desired temperature is calculated. Here, the degree of cohesion D is a numerical value set by the HSP value, the concentration, and the temperature, and can be expressed by the following formula 1. The degree of cohesion D means the threshold value of the solid phase and the aggregated phase, and from the viewpoint of improving the accuracy of the correlation between the amount determined to be the solid phase in the present invention and the amount of sediment in the sediment test, the degree of cohesion D is It is 1.2 or more, preferably 2 to 3.

Figure 2021162938
Figure 2021162938

ステップS14(凝集度に基づく非液相成分の分類、固相量の推算)(図3のS14)
最終段階での更新後の非液相成分における各成分を、凝集度Dに基づいて、凝集相成分と固相成分とに分類し、固相量を算出する。
Step S14 (Classification of non-liquid phase components based on cohesion, estimation of solid phase amount) (S14 in FIG. 3)
Each component in the non-liquid phase component after renewal in the final stage is classified into an agglomerated phase component and a solid phase component based on the degree of cohesion D, and the solid phase amount is calculated.

例えば、凝集相成分に分類された各成分の分率の合計を凝集相分率として算出し、また、固相成分に分類された各成分の分率の合計を固相分率として算出する。さらに、凝集相成分に分類された各成分の凝集度の和を当該成分の数で除した値を凝集相全体の平均凝集度として算出する。上記の方法により、このモデル重質油について、固相量を推算することができる。併せて、上記の方法により、無溶媒での液相、凝集相の量及びそれらの組成並びに凝集相における各分子の凝集度D及び凝集相の平均凝集度を算出、推定することが可能である。 For example, the total fraction of each component classified as an agglutinating phase component is calculated as an agglutinating phase fraction, and the total fraction of each component classified as a solid phase component is calculated as a solid phase fraction. Further, the value obtained by dividing the sum of the cohesive degrees of each component classified into the cohesive phase components by the number of the components is calculated as the average cohesive degree of the entire cohesive phase. By the above method, the solid phase amount can be estimated for this model heavy oil. At the same time, it is possible to calculate and estimate the amount of the liquid phase and the agglomerated phase in a solvent-free manner, their composition, the cohesion degree D of each molecule in the agglomerated phase, and the average agglomeration degree of the agglomerated phase by the above method. ..

なお、以上に記載のステップ(1)及びステップ(2)は、特許文献3及び特許文献4に記載の方法を参考にして実施してもよく、これら文献は、引用することにより本明細書の開示の一部とされる。 The steps (1) and (2) described above may be carried out with reference to the methods described in Patent Documents 3 and 4, and these documents are referred to in the present specification by reference. Be part of the disclosure.

ステップ(3):多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供するステップStep (3): Based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component in the multi-component mixture, the correction factor information in the estimation of the precipitation amount of the sediment is obtained by multivariate analysis. Steps to provide

本発明の方法では、ステップS1〜S14で得られた多成分混合物の固相量の推算値に加え、多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供する。上記特定の補正因子により固相量の推算値を整合させることにより、セジメント析出量を高精度に予測しうることは意外な事実である。 In the method of the present invention, in addition to the estimated value of the solid phase amount of the multi-component mixture obtained in steps S1 to S14, at least one selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component and the aggregation-related component in the multi-component mixture. Based on the physical property value information of the components, the correction factor information in the estimation of the precipitation amount of the sediment is provided by the multivariate analysis. It is a surprising fact that the amount of sediment precipitation can be predicted with high accuracy by matching the estimated values of the solid phase amount with the above-mentioned specific correction factor.

補正因子の提供に使用される多成分混合物における析出関連成分としては、好ましくはヘプタン不溶分であり、より好ましくはアスファルテン(As)及びトルエン不溶分(TI)である。
また、多成分混合物における析出関連成分に基づく補正因子情報は、好ましくはヘプタン不溶分の量情報であり、より好ましくはアスファルテン(As)及びトルエン不溶分(TI)の量情報である。
Precipitation-related components in the multi-component mixture used to provide the correction factor are preferably heptane insoluble, more preferably asphaltene (As) and toluene insoluble (TI).
The correction factor information based on the precipitation-related components in the multi-component mixture is preferably the amount information of heptane insoluble matter, and more preferably the amount information of asphaltene (As) and toluene insoluble matter (TI).

また、補正因子の提供に使用される多成分混合物における相溶性関連成分としては、好ましくはアスファルテン及びヘプタン可溶分であり、より好ましくはアスファルテン(As)、芳香族分(3環以上:3A)及び極性レジン(Po)である。
また、多成分混合物における相溶性関連成分に基づく補正因子情報は、好ましくはヘプタン不溶分の量情報であり、より好ましくはアスファルテン(As)と、芳香族分(3環以上:3A)及び極性レジン(Po)の和との比率情報(As/3A+Po)である。
The compatibility-related components in the multi-component mixture used to provide the correction factor are preferably asphaltene and heptane-soluble components, more preferably asphaltene (As) and aromatic components (3 rings or more: 3A +). ) And polar resin (Po).
Further, the correction factor information based on the compatibility-related components in the multi-component mixture is preferably the amount information of the heptane insoluble component, more preferably asphaltene (As), the aromatic component (3 rings or more: 3A + ), and the polarity. It is the ratio information (As / 3A + + Po) with the sum of the resin (Po).

また、補正因子の提供に使用される多成分混合物における凝集関連成分としては、好ましくは窒素原子を2個以上含む芳香族分であり、より好ましくは1環芳香族分及び2環芳香族分を含む、窒素原子を2個以上含む芳香族分である。このような芳香族分が、凝集に関連する補正因子として使用しうることは意外な事実である。
また、多成分混合物における相溶性関連成分に基づく補正因子情報は、好ましくは窒素原子を2個以上含む芳香族分の量情報を含むであり、より好ましくは1環芳香族分(シングルコア)及び2環(ダブルコア)芳香族分でありかつ窒素原子を2個含む(N2クラス)芳香族分の量情報である。
Further, as the aggregation-related component in the multi-component mixture used for providing the correction factor, an aromatic component containing two or more nitrogen atoms is preferable, and a monocyclic aromatic component and a bicyclic aromatic component are more preferable. It is an aromatic component containing two or more nitrogen atoms. It is a surprising fact that such aromatics can be used as a correction factor associated with agglutination.
Further, the correction factor information based on the compatibility-related components in the multi-component mixture preferably includes the amount information of the aromatic component containing two or more nitrogen atoms, and more preferably the monocyclic aromatic component (single core) and It is the amount information of the (N2 class) aromatic component which is a bicyclic (double core) aromatic component and contains two nitrogen atoms.

また、本発明の好ましい態様によれば、方法では、ステップS1〜S14で得られた多成分混合物の固相量の推算値に加え、多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供する。多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成の3つの成分の物性値情報に基づき提供される補正因子は、セジメントの析出量推算における精度を高める上で特に有利である。 Further, according to a preferred embodiment of the present invention, in the method, in addition to the estimated value of the solid phase amount of the multi-component mixture obtained in steps S1 to S14, the precipitation-related component, the compatibility-related component and the aggregation-related in the multi-component mixture. Based on the physical property value information of the adult, the correction factor information in the estimation of the precipitation amount of the sediment is provided by the multivariate analysis. The correction factor provided based on the physical property value information of the three components of the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the agglutination-related composition in the multi-component mixture is particularly advantageous in improving the accuracy in estimating the precipitation amount of the sediment.

本発明のより好ましい態様によれば、セジメント析出量は、以下の式2により補正することができる。

Figure 2021162938
According to a more preferable aspect of the present invention, the amount of sediment precipitation can be corrected by the following formula 2.
Figure 2021162938

式2中、a〜f、Tは定数であり、
As量は、アスファルテン量であり、
TI量は、トルエン不溶分量であり、
As/(3A+Po)は、アスファルテン量(質量%)/(芳香族分(3環以上)量(質量%)+極性レジン量(質量%))であり、
N2クラス分率(ダブルコア)は、窒素原子を2個含む1環芳香族分の量(質量%)であり、
N2クラス分率(シングルコア)は、窒素原子を2個含む2環芳香族分の量(質量%)である。
In Equation 2, a to f and T are constants.
The amount of As is the amount of asphaltene,
The amount of TI is the amount of toluene insoluble,
As / (3A + + Po) is the amount of asphaltene (mass%) / (aromatic content (3 rings or more) amount (mass%) + polar resin amount (mass%)).
The N2 class fraction (double core) is the amount (mass%) of a single ring aromatic containing two nitrogen atoms.
The N2 class fraction (single core) is the amount (mass%) of the bicyclic aromatic component containing two nitrogen atoms.

上記式2において、a〜f、Tの各定数は、Excel等の公知のソフトウェアを使用した多変量解析により設定することができる。また、As、3APo、N2クラス分率(ダブルコア)、N2クラス分率(シングルコア)の各量は、上記質量分析の実測値又はその平均値に基づき設定することができる。 In Equation 2 above, the constants a to f and T can be set by multivariate analysis using known software such as Excel. Further, each amount of As, 3A + Po, N2 class fraction (double core), and N2 class fraction (single core) can be set based on the measured value of the above mass spectrometry or the average value thereof.

ステップ(4):固相量及び補正因子情報に基づき、多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させるステップ
次に、本発明の方法では、MCAMによる固相推算値と、上記補整因子情報に基づき、多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させて、セジメント析出量を推算する。セジメントの析出量の推算は、上記ステップ(3)に記載の方法ないし式を用いて実施することができる。
Step (4): Matching the amount of sediment precipitation in the multi-component mixture based on the solid phase amount and the correction factor information Next, in the method of the present invention, based on the solid phase estimated value by MCAM and the above-mentioned compensating factor information. , The amount of sedimentation in the multi-component mixture is matched to estimate the amount of sedimentation. The estimation of the amount of sediment deposited can be carried out by using the method or formula described in step (3) above.

本発明の好ましい態様によれば、セジメントの析出量の予測は、石油の水素化分解装置において好適に利用することができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the prediction of the amount of sediment deposited can be suitably used in a petroleum hydrocracking apparatus.

なお、多成分混合物は、好ましくは石油であり、より好ましくは重質油であるが、多成分混合物である限りそれらに限定されない。 The multi-component mixture is preferably petroleum, more preferably heavy oil, but is not limited to these as long as it is a multi-component mixture.

本発明のセジメントの析出量の推算方法は、ファウリングを防止する観点から、多成分混合物に関する装置の運転条件を設定する上で利用することができる。したがって、本発明の好ましい実施態様によれば、上記方法により推算されたセジメントの析出量推算値に基づいて、運転条件を設定する、多成分混合物に関する装置の運転方法が提供される。 The method for estimating the amount of sediment deposited in the present invention can be used for setting the operating conditions of the device for the multi-component mixture from the viewpoint of preventing fouling. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of operating an apparatus for a multi-component mixture in which operating conditions are set based on an estimated sedimentation amount of sediment estimated by the above method.

<多成分混合物のセジメントの析出量を推算する装置及びシステム>
次に、図4を参照して、本発明の多成分混合におけるセジメントの析出量推算装置の一実施形態を説明する。図4は、実施形態の多成分混合物のるセジメントの析出量推算装置の機能ブロック図である。コンピュータに本発明のプログラムを実行させることにより、コンピュータがセジメントの析出量推算装置として機能する。
なお、図4では、情報の入力及び出力を行うインタフェースの図示を省略している。
<Devices and systems for estimating the amount of sedimentation of multi-component mixtures>
Next, an embodiment of a sediment precipitation amount estimation device in the multi-component mixture of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a functional block diagram of the sedimentation amount estimation device for the multi-component mixture of the embodiment. By causing the computer to execute the program of the present invention, the computer functions as a sediment deposition amount estimation device.
Note that FIG. 4 omits the illustration of an interface for inputting and outputting information.

本装置は、演算装置1と記憶部2とを備えている。演算装置1は、1つのCPUで構成してもよいし、通信回線を介して互いに接続された複数の演算装置で構成されてもよい。
また、記憶部2は、演算装置1に内蔵されていてもよいし、外部装置であってもよいし、通信回線を介して接続された記憶装置であってもよい。
This device includes an arithmetic unit 1 and a storage unit 2. The arithmetic unit 1 may be composed of one CPU, or may be composed of a plurality of arithmetic units connected to each other via a communication line.
Further, the storage unit 2 may be built in the arithmetic unit 1, may be an external device, or may be a storage device connected via a communication line.

本演算装置1は、成分情報提供部10と、固相量推算部20と、補正因子情報提供部30と、セジメントの析出量推算部40とを有している。 The arithmetic unit 1 includes a component information providing unit 10, a solid phase amount estimating unit 20, a correction factor information providing unit 30, and a sediment precipitation amount estimating unit 40.

I.成分情報提供部
成分情報提供部10は、対象とする多成分混合物を構成する各成分について、その分率、融点、及びHSP値を取得する。これらの成分の情報は、多成分混合物についての情報がデータベースとして格納された記憶部2から取得するとよい。
I. Ingredient Information Providing Unit The ingredient information providing unit 10 acquires the fraction, melting point, and HSP value of each component constituting the target multi-component mixture. The information on these components may be obtained from the storage unit 2 in which the information about the multi-component mixture is stored as a database.

データベースにこれらの成分の情報が格納されていない場合には、成分情報算出部11によって、各成分の必要なパラメータを推算するとよい。 When the information of these components is not stored in the database, the component information calculation unit 11 may estimate the necessary parameters of each component.

多成分混合物を構成している成分の融点とHSP値を推算する方法の一例として、「分子組成(分子構造)に関する情報を基に行う方法」を挙げることができる。 As an example of a method for estimating the melting point and HSP value of the components constituting the multi-component mixture, "a method based on information on the molecular composition (molecular structure)" can be mentioned.

(1)この方法では、先ず、試料である溶液を構成している各分子種につき、各々の分子種の分子組成(分子構造)に関する情報を得ることが必要である。ここで、溶液を構成している分子種とは、当該溶液中に存在している厳密にすべての分子種を指すというわけではなく、溶液中において一定の存在量(存在割合)以上を持つ分子種を指すと考えてもよい。当該溶液中に存在しているできる限り多くの分子種を対象とすることが望ましいが、微量しか存在していないような分子種は無視してもよい。試料とする溶液を前もって成分分析し、各分子種の存在量(存在割合)を以て、対象とする分子種の選定基準にしてもよい。 (1) In this method, it is first necessary to obtain information on the molecular composition (molecular structure) of each molecular species for each molecular species constituting the sample solution. Here, the molecular species constituting the solution do not mean strictly all the molecular species existing in the solution, but the molecules having a certain abundance (absence ratio) or more in the solution. You can think of it as a species. It is desirable to target as many molecular species as possible in the solution, but molecular species that are present in trace amounts can be ignored. The component of the solution as a sample may be analyzed in advance, and the abundance (absence ratio) of each molecular species may be used as a criterion for selecting the target molecular species.

あるいはまた、前述のように、「成分」を「溶液をある特定の物理的又は化学的性状を基準として括った塊」、言い換えれば、「ある特定の物理的又は化学的性状を基準として分画された分画物(フラクション)」という意味で用いる場合には、この「分子組成(分子構造)に関する情報を基に行う方法」は、次のようにして適用することが可能である。
即ち、「ある特定の物理的又は化学的性状を基準として分画された分画物(フラクション)」の各々について、NMR、元素分析、質量スペクトル等を測定することにより、公知の方法を用いて、その分画物(フラクション)の「平均分子構造」を得ることができる。こうして得られた「平均分子構造」を用いれば、この方法を適用することができる。
Alternatively, as described above, the "ingredient" is "a mass of a solution bound by a specific physical or chemical property", in other words, "a fraction based on a specific physical or chemical property". When used in the sense of "fractions", this "method based on information on molecular composition (molecular structure)" can be applied as follows.
That is, by measuring NMR, elemental analysis, mass spectrum, etc. for each of the "fractions fractionated based on a specific physical or chemical property", a known method is used. , The "average molecular structure" of the fraction can be obtained. This method can be applied by using the "average molecular structure" thus obtained.

(2)次に、得られた各々の分子種のJACDに基づいて、Comcatから各々の分子種の融点データを取得する。当該処理は、コンピュータにより行う。 (2) Next, the melting point data of each molecular species is acquired from Comcat based on the obtained JACD of each molecular species. The process is performed by a computer.

(3)また、各々の分子種のJACDに基づいて、Comcatから各々の分子種のHSP値データを取得する。当該処理は、コンピュータにより行う。 (3) In addition, HSP value data of each molecular species is acquired from Comcat based on JACD of each molecular species. The process is performed by a computer.

II.固相量推算部
固相量推算部22は、初期分類部21と、液相演算部22と、非液相演算部23とを備えている。
II. Solid phase amount estimation unit The solid phase amount estimation unit 22 includes an initial classification unit 21, a liquid phase calculation unit 22, and a non-liquid phase calculation unit 23.

初期分類部21は、多成分混合物を構成する各成分のうちの所望の温度未満の融点を有する成分を液相成分として分類し、所望の温度以上の融点を有する成分を非液相成分として分類する。すなわち、溶媒の融点以上のある任意の温度以上において、その温度における「液相」の量及び組成を求める。融点がその温度より低い成分は、液相に存在する成分となる。このときの「液相」の量及び成分が求まる。 The initial classification unit 21 classifies the components having a melting point below the desired temperature among the components constituting the multi-component mixture as liquid phase components, and classifies the components having a melting point above the desired temperature as non-liquid phase components. do. That is, at an arbitrary temperature equal to or higher than the melting point of the solvent, the amount and composition of the "liquid phase" at that temperature are determined. A component having a melting point lower than that temperature is a component existing in the liquid phase. The amount and components of the "liquid phase" at this time can be obtained.

液相演算部22は、液相の性状を推定するために、平均HSP算出部221と、Δδ(HSP値差)算出部222と、再分類部223と、液相成分情報算出部224とを備えている。 The liquid phase calculation unit 22 includes an average HSP calculation unit 221 and a Δδ (HSP value difference) calculation unit 222, a reclassification unit 223, and a liquid phase component information calculation unit 224 in order to estimate the properties of the liquid phase. I have.

平均HSP算出部221は、液相全体の平均HSP値を算出する。ここで、液相全体の平均HSP値は、当該液相成分における各成分のHSP値を各成分の当該液相における分率、好ましくは容量分率で重み付けした加重平均値として算出されるものである。 The average HSP calculation unit 221 calculates the average HSP value of the entire liquid phase. Here, the average HSP value of the entire liquid phase is calculated as a weighted average value obtained by weighting the HSP value of each component in the liquid phase component by the fraction of each component in the liquid phase, preferably the volume fraction. be.

HSP値差(Δδ)算出部222は、液相全体の平均HSP値と、非液相成分における各成分のHSP値との差(Δδ)を算出する。 The HSP value difference (Δδ) calculation unit 222 calculates the difference (Δδ) between the average HSP value of the entire liquid phase and the HSP value of each component in the non-liquid phase component.

再分類部223は、非液相成分における各成分を、差(Δδ)に基づいて、液相成分と非液相成分とに再分類し、液相成分として再分類された各成分を非液相成分から液相成分に編入して、液相成分及び非液相成分を更新する。
再分類部223は、溶解する成分があればそれを液相に加えて液相全体のHSP値を再計算する。
The reclassification unit 223 reclassifies each component in the non-liquid phase component into a liquid phase component and a non-liquid phase component based on the difference (Δδ), and each component reclassified as a liquid phase component is non-liquid. Incorporate from the phase component to the liquid phase component to renew the liquid phase component and the non-liquid phase component.
The reclassification unit 223 adds the dissolved component, if any, to the liquid phase and recalculates the HSP value of the entire liquid phase.

平均HSP算出部221は、更新後の液相全体の平均HSP値を算出する。ここで、更新後の液相全体の平均HSP値は、更新後の液相成分における各成分のHSP値を各成分の当該液相における分率、好ましくは容量分率で重み付けした加重平均値として算出されるものである。 The average HSP calculation unit 221 calculates the average HSP value of the entire liquid phase after the update. Here, the average HSP value of the entire updated liquid phase is a weighted average value obtained by weighting the HSP value of each component in the updated liquid phase component by the fraction of each component in the liquid phase, preferably the volume fraction. It is calculated.

そして、液相成分に再分類される非液相成分がなくなる最終段階まで、平均HSP値、液相成分及び非液相成分(凝集相、固相)の更新を繰り返す。 Then, the average HSP value, the liquid phase component, and the non-liquid phase component (aggregated phase, solid phase) are repeatedly updated until the final stage where the non-liquid phase component reclassified as the liquid phase component disappears.

さらに、液相情報算出部224は、最終段階での更新後の液相成分の分率の合計を液相分率として算出する。 Further, the liquid phase information calculation unit 224 calculates the total fraction of the liquid phase components after the update at the final stage as the liquid phase fraction.

非液相演算部23は、固相量の量を推算するために、図示しないが、凝集度算出部、凝集相、固相分類部、凝集相情報算出部、及び固相情報算出部を有することが好ましい。非液相演算部は、非液相の性状として、例えば、凝集相の量、成分、凝集している成分それぞれの凝集度及び凝集相の平均凝集度並びに固相の量及び組成を決定する。 The non-liquid phase calculation unit 23 has a cohesion degree calculation unit, a cohesive phase, a solid phase classification unit, an agglomerated phase information calculation unit, and a solid phase information calculation unit, although not shown, for estimating the amount of the solid phase amount. Is preferable. The non-liquid phase calculation unit determines, for example, the amount of agglomerated phase, the component, the degree of cohesion of each of the agglomerated components, the average degree of cohesion of the agglomerated phase, and the amount and composition of the solid phase as the properties of the non-liquid phase.

凝集度算出部は、所望の温度における最終段階での更新後の非液相成分における各成分の凝集度を、液相全体の平均HSP値と前記非液相成分における各成分のHSP値との差及び最終段階での更新後の非液相成分における各成分の濃度Cに基づいて算出する。
具体的には、以下のようにして分類する。
The cohesion degree calculation unit determines the degree of cohesion of each component in the non-liquid phase component after renewal at the final stage at a desired temperature by the average HSP value of the entire liquid phase and the HSP value of each component in the non-liquid phase component. Calculated based on the difference and the concentration C of each component in the non-liquid phase component after renewal at the final stage.
Specifically, they are classified as follows.

最終的に液相に溶解しなかった非液相成分における各成分について、そのHSP値と液相全体のHSP値に基づいてそれぞれの凝集度を決定する。凝集している成分それぞれの凝集度Dは、液相のHSP値、凝集している成分のHSP値、凝集している成分の濃度及び場の温度を変数とする関数式(A)により、算出することができる。 For each component in the non-liquid phase component that is not finally dissolved in the liquid phase, the degree of cohesion of each component is determined based on the HSP value and the HSP value of the entire liquid phase. The degree of cohesion D of each of the agglomerated components is calculated by the functional formula (A) with variables of the HSP value of the liquid phase, the HSP value of the agglomerated component, the concentration of the agglomerated component, and the temperature of the field. can do.

D(p,q)=MAS(K+Kp+Kq+K+Kpq+K+K+Kq+Kpq+K) ・・・(A) D (p, q) = M AS (K 0 + K 1 p + K 2 q + K 3 p 2 + K 4 pq + K 5 q 2 + K 6 p 3 + K 7 p 2 q + K 8 pq 2 + K 9 q 3 ) ... (A)

式中、pは、
前記所望の温度Tが、T≦150℃のときに、
p=(L(T−25)+L)RED
前記所望の温度Tが、150℃<T≦200℃のときに、
p=(L(150−25)+L)RED、 前記所望の温度Tが、200℃<Tのときに、
p=(L(T−25)+L)RED
で表される。
In the formula, p is
When the desired temperature T is T ≦ 150 ° C.
p = (L 0 (T-25) + L 1 ) RED g ,
When the desired temperature T is 150 ° C <T ≦ 200 ° C,
p = (L 0 (150-25) + L 1 ) RED g , when the desired temperature T is 200 ° C. <T.
p = (L 0 (T-25) + L 2 ) RED g
It is represented by.

REDは、RED≧0.3のときに、RED=RED、RED<0.3のときに、RED=0.3と表され、REDは、RED=Δδ/Rで表され、Δδは、液相全体の前記平均HSP値と前記非液相成分における各成分のHSP値との差であり、Rは、非液相成分における各成分ごとの定数である。 RED g, when the RED ≧ 0.3, RED g = RED , when the RED <0.3, expressed as RED g = 0.3, RED is represented by RED = Δδ / R 0, Δδ is the difference between the average HSP value of the entire liquid phase and the HSP value of each component in the non-liquid phase component, and R 0 is a constant for each component in the non-liquid phase component.

、L及びLは、経験的に得た係数であり、下記の定数値を有する。
=−0.0031262、
= 1.07815、
= 1.15631
L 0 , L 1 and L 2 are empirically obtained coefficients and have the following constant values.
L 0 = -0.0031262,
L 1 = 1.07815,
L 2 = 1.15631

qは、q=logCで表され、Cは、非液相成分における凝集している当該成分の濃度である。 q is represented by q = logC, where C is the concentration of the aggregated component in the non-liquid phase component.

ASは、成分種により定まった定数であり、例えば、多成分混合物の凝集相成分及び固相成分がアスファルテンの場合、以下のとおりである。カナダ産オイルサンド系アスファルテン(CaAs):1.319、中東産アスファルテン1 (ArAs1):1.000、中東産アスファルテン2 (ArAs2):1.136である。 M AS is a constant determined by the component species, and is as follows, for example, when the aggregated phase component and the solid phase component of the multi-component mixture are asphaltene. Canadian oil sands asphaltene (CaAs): 1.319, Middle Eastern asphaltene 1 (ArAs1): 1.000, Middle Eastern asphaltene 2 (ArAs2): 1.136.

〜Kは、経験的に得た係数であり、以下の定数値を有する。
=−1.26929、
= 9.42231、
= 0.363439、
=−11.1925、
= 0.093622、
=−0.15436、
= 5.337433、
=−0.20868、
= 0.077223、
= 0.019492
である。
K 0 to K 9 are empirically obtained coefficients and have the following constant values.
K 0 = -1.26929,
K 1 = 9.42231,
K 2 = 0.363439,
K 3 = -11.192,
K 4 = 0.093322,
K 5 = -0.15436,
K 6 = 5.3374333,
K 7 = -0.20868,
K 8 = 0.077223,
K 9 = 0.019492
Is.

以上より、ある温度において、ある溶液中においてある成分が凝集している場合、その凝集している成分の凝集度Dの値を算出することができる。
なお、上記において数値で示したL、L1、2、AS及びK〜K等の値は、対象により種々の数値を採り得るものであり、上記の数値に限定されるものではない。
From the above, when a certain component is agglomerated in a certain solution at a certain temperature, the value of the degree of cohesion D of the agglomerated component can be calculated.
The values of L 0 , L 1, L 2, M AS, K 0 to K 9, etc. shown in the above numerical values can be various numerical values depending on the object and are limited to the above numerical values. is not it.

凝集相、固相分類部は、最終段階での更新後の非液相成分のうち、凝集度が所定の閾値未満の成分を凝集相成分に分類し、凝集度が所定の閾値以上の成分を固相成分に分類する。すなわち、凝集度が凝集レベルにある成分を凝集相成分とし、析出レベルにある成分を固相成分とする。ここで、「凝集レベルにある」とは、概念的には、凝集粒子の大きさが数百nm以下で液中に分散していることをいい、「析出レベルにある」とは、凝集粒子の大きさがサブミクロン以上で液中に分散できず沈殿していることと考えられる。凝集度D≧5であるとき、おおむね、その成分種は析出すると判断できるが、この閾値は、成分種により変化しうるものである。 Of the non-liquid phase components after renewal in the final stage, the agglomerated phase and solid phase classification units classify the components having a degree of cohesion less than a predetermined threshold value as the cohesive phase components, and the components having a degree of cohesion greater than or equal to a predetermined threshold value. Classify as a solid phase component. That is, a component having a degree of cohesion at the cohesion level is a cohesive phase component, and a component having a precipitation level is a solid phase component. Here, "at the agglomeration level" conceptually means that the size of the agglomerated particles is several hundred nm or less and is dispersed in the liquid, and "at the precipitation level" means that the agglomerated particles are dispersed in the liquid. It is considered that the size of the particles is submicron or larger and cannot be dispersed in the liquid and is precipitated. When the degree of cohesion D ≧ 5, it can be generally determined that the component species are precipitated, but this threshold value can be changed depending on the component species.

凝集相情報算出部は、凝集相成分として分類された各成分の量(溶液全体に対する分率)の合計を凝集相分率として算出する。さらに、凝集相情報算出部は、凝集相成分として分類された各成分の凝集度の和を当該成分の数で除した値を凝集相全体の平均凝集度として算出する。 The agglutination phase information calculation unit calculates the total amount of each component classified as the agglutination phase component (parts per fraction of the entire solution) as the agglutination phase fraction. Further, the cohesive phase information calculation unit calculates a value obtained by dividing the sum of the cohesive degrees of each component classified as the cohesive phase component by the number of the components as the average cohesive degree of the entire cohesive phase.

固相情報算出部は、固相成分として分類された各成分の量(溶液全体に対する分率)の合計を固相分率として算出し、さらに固相分率と全体量から固相量の推算値を算出する。 The solid phase information calculation unit calculates the total amount of each component classified as a solid phase component (parts to the entire solution) as the solid phase fraction, and further estimates the solid phase amount from the solid phase fraction and the total amount. Calculate the value.

III.補正因子情報提供部
補正因子情報提供部では、多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供する。
III. Correction factor information providing unit The correction factor information providing unit makes corrections in estimating the precipitation amount of sediments based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component in the multi-component mixture. Factor information is provided by multivariate analysis.

析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分の一部又は全部のいずれを使用するかは、当業者が適宜選択して設定することができる。析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分の具体的な種類及び好ましい態様は、上述の方法と同様である。 Whether to use a part or all of the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component can be appropriately selected and set by those skilled in the art. Specific types and preferred embodiments of the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component are the same as those described above.

また、補正因子情報提供部では、析出関連成分、相溶性関連成分、凝集関連成分についてインプットされた実測値に基づき、補正因子情報を提供する。例えば、補正因子情報提供部では、上述の式2に記載の所定の定数、量、比率に関する少なくとも1つ又は全部の情報を実測値に基づき多変量解析により算出することができる。 In addition, the correction factor information providing unit provides correction factor information based on the actually measured values input for the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component. For example, the correction factor information providing unit can calculate at least one or all information about a predetermined constant, quantity, and ratio described in the above equation 2 by multivariate analysis based on actual measurement values.

IV.セジメントの析出量推算部
セジメントの析出量推算部では、固相量推算部から提供される固相量推算値と、補正因子情報提供部から提供される補正因子情報とを整合して、セジメントの析出量を推算する。セジメントの析出量は、例えば、式2に基づき、算出することができる。セジメントの析出量推算部は、補正因子情報提供部と一体的に構成されていてもよい。
IV. Sediment Precipitation Estimate Section In the Sediment Precipitation Estimate Section, the solid phase amount estimation value provided by the solid phase amount estimation section and the correction factor information provided by the correction factor information providing section are matched to match the sediment's precipitation amount estimation section. Estimate the amount of precipitation. The amount of sediment deposited can be calculated based on, for example, Equation 2. The sedimentation amount estimation unit of the sediment may be integrally configured with the correction factor information providing unit.

また、本発明のセジメント析出量推算装置の各部は、一体的に構成していてよいが、各部を所望により別体として構成してもよい。このような独立した各部によりセジメント析出量推算を実施する場合、セジメント析出量推算装置は、セジメント析出量を推算するシステムとして提供することができる。 Further, each part of the sediment precipitation amount estimation device of the present invention may be integrally formed, but each part may be formed as a separate body if desired. When the sediment precipitation amount is estimated by such independent parts, the sediment precipitation amount estimation device can be provided as a system for estimating the sediment precipitation amount.

したがって、本発明の別の態様によれば、多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算システムであって、
多成分混合物を構成する各成分の分子構造情報に基づき、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を提供する成分情報提供部、
各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値に基づき、多成分混合物における固相量を推定する固相量推定部、
多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供する補正因子情報提供部、及び
固相量及び補正因子情報に基づき、多変量解析により多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させるセジメントの析出量推算部
を少なくとも備えるシステムが提供される。
Therefore, according to another aspect of the present invention, it is a system for estimating the amount of sedimentation in a multi-component mixture.
A component information providing unit that provides fractions, melting points, and Hansen solubility index values of each component based on the molecular structure information of each component constituting the multi-component mixture.
Phasor amount estimation unit that estimates the solid phase amount in a multi-component mixture based on the fraction, melting point, and Hansen solubility index value of each component.
Correction factor information that provides correction factor information in estimating the precipitation amount of a sediment by multivariate analysis based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component in the multi-component mixture. A system is provided that includes at least a supply unit and a sediment precipitation estimation unit that matches the sediment precipitation amount in a multi-component mixture by multivariate analysis based on the solid phase amount and correction factor information.

<多成分混合物の性状推定プログラム>
本発明において、JACDを用いた分子構造の推定、推定された分子構造情報と物性値との紐付け、及び凝集モデルを用いた多成分混合物の性状の推定の一連の処理は、ハードウェア又はソフトウェア、又はこれらを複合した構成によって実行することができる。ソフトウェアによる処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることができる。
<Characteristic estimation program for multi-component mixture>
In the present invention, a series of processing of estimating the molecular structure using JACD, associating the estimated molecular structure information with the physical property value, and estimating the property of the multi-component mixture using the aggregation model is performed by hardware or software. , Or a combination of these. When executing processing by software, install the program that records the processing sequence in the memory in the computer built in the dedicated hardware and execute it, or install the program on a general-purpose computer that can execute various processing. Can be executed.

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやROMに予め記録しておくことができる。また、プログラムは、フレキシブルディスク、CD−ROM、MOディスク、DVD、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的又は永続的に格納(記録)しておくことができる。 For example, the program can be recorded in advance on a hard disk or ROM as a recording medium. Further, the program can be temporarily or permanently stored (recorded) in a removable recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM, an MO disk, a DVD, a magnetic disk, or a semiconductor memory.

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他に、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、LAN、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送したりでき、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスクなどの記録媒体にインストールすることができる。 In addition to installing the program on the computer from the removable recording medium as described above, the program can be wirelessly transferred to the computer from the download site, or can be transferred to the computer by wire via a network such as LAN or the Internet. Then, the program transferred in this way can be received and installed on a recording medium such as a built-in hard disk.

本発明の方法は、上記コンピュータプログラムを内部記憶装置に記憶したコンピュータで好適に実施することができる。 The method of the present invention can be suitably carried out on a computer in which the above computer program is stored in an internal storage device.

また、本明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるだけではなく、処理を実行する装置の処理能力や必要に応じて並列的に又は個別に実行されてもよい。また、本明細書において、システムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものに限定されるものではない。
本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。また、上述した実施形態では、質量分析として、FT−ICR−質量分析を使用したが、これに限定されるものではない。
Further, the various processes described in the present specification are not only executed in chronological order according to the description, but may also be executed in parallel or individually as required by the processing capacity of the device that executes the processes. .. Further, in the present specification, the system is a logical set configuration of a plurality of devices, and the devices of each configuration are not limited to those in the same housing.
Although the embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. Further, in the above-described embodiment, FT-ICR-mass spectrometry is used as the mass spectrometry, but the present invention is not limited thereto.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

試験例1
試料として、常圧残油を減圧蒸留することにより得られた減圧残油(VR)(重質油に相当)であるサンプルNo.1〜8を用いた。試料は、以下に示される手順に従い、溶媒抽出とカラムクロマトグラフィーにより分離した。図5に記載の通り、分離した分画物は、飽和分(Sa)、3種の芳香族分(1A,2A,3A+)、極性、多環レジン(Po,PA)、アスファルテン(As)、そしてトルエン不溶分(TI)におけるTHF可溶分、THF不溶分である。
Test Example 1
As a sample, the sample No. which is the vacuum residual oil (VR) (corresponding to heavy oil) obtained by distilling the atmospheric residual oil under reduced pressure. 1 to 8 were used. Samples were separated by solvent extraction and column chromatography according to the procedure shown below. As shown in FIG. 5, the separated fractions are saturated (Sa), three aromatics (1A, 2A, 3A +), polar, polycyclic resin (Po, PA), ammonium (As), and the like. And it is a THF-soluble component and a THF-insoluble component in the toluene insoluble component (TI).

減圧残油(VR)に対し、前処理方法(第1〜2工程)を行うことによって得られた飽和分(Sa)、1環芳香族分(1A)、2環芳香族分(2A)、3環以上の芳香族分(3A+)、極性レジン分(Po)及び多環芳香族レジン(PA)の各フラクション、並びに、第1工程でマルテン分と分離したアスファルテン分(As)の各フラクションについて、それぞれの得率を求めた。 Saturated components (Sa), 1-ring aromatics (1A), 2-cyclic aromatics (2A), obtained by performing the pretreatment method (1st and 2nd steps) on the reduced pressure residual oil (VR). About each fraction of three or more rings of aromatic (3A +), polar resin (Po) and polycyclic aromatic resin (PA), and each fraction of asphaltene (As) separated from marten in the first step. , The profit rate of each was calculated.

(第1工程:マルテン分の分離)
容量500ミリリットルの三角フラスコに試料を7gはかりとり、n−ヘプタンを220ミリリットル加え、空気冷却管をつけてn−ヘプタン不溶解分試験器で混合物を1時間還流煮沸した。
還流煮沸後、放置冷却し、ろ紙を用いてヘプタン不溶分を分離し、マルテン分を含むフラクションを得た。
(First step: Separation of marten)
7 g of the sample was weighed in an Erlenmeyer flask having a capacity of 500 ml, 220 ml of n-heptane was added, an air cooling tube was attached, and the mixture was boiled at reflux for 1 hour in an n-heptane insoluble matter tester.
After reflux boiling, the mixture was allowed to cool, and the insoluble heptane was separated using a filter paper to obtain a fraction containing marten.

(第2工程及び第3工程:マルテン分のカラムクロマトグラフィーによる分離)
第1工程で得たマルテン分を以下の条件にて、カラムクロマトグラフィーで分離した。
(1)カラムクロマトグラフィーのカラム条件
カラム:15mm×600mm(ゲル充填部分、ガラス製)
ゲル:シリカゲル40g+アルミナゲル50g(活性化後)
シリカゲル:Fuji Silysia製、Chromato Gel Grade 923AR
アルミナゲル:MP BiomebicaLs製、MP Alumina,Activated,Neutral,Super I
活性化条件:シリカゲル250℃×20h、アルミナゲル400℃×20h、0.2kg/cm(Nガス)加圧
試料量:1.5g(マルテン)
(2nd step and 3rd step: Separation of marten by column chromatography)
The marten content obtained in the first step was separated by column chromatography under the following conditions.
(1) Column conditions for column chromatography Column: 15 mm x 600 mm (gel-filled part, made of glass)
Gel: Silica gel 40g + Alumina gel 50g (after activation)
Silica gel: Chromato Gel Grade 923AR, manufactured by Fuji Silysia
Alumina gel: MP BiomebicaLs, MP Alumina, Activated, Neutral, Super I
Activation conditions: Silica gel 250 ° C. x 20 h, Alumina gel 400 ° C. x 20 h, 0.2 kg / cm 2 (N 2 gas) Pressurized Sample amount: 1.5 g (Marten)

(2)分離方法
以下の溶媒を順次カラムに投入し、溶出溶液を分取した。
(i)n−ヘプタン200ミリリットルを投入し、溶出した試料溶液250ミリリットルまでを飽和分(Fr.Sa)としてカットする。
(ii)n−ヘプタン95%、トルエン5%混合溶媒250ミリリットルを投入し、溶出した試料溶液200ミリリットルまでを1環芳香族分(Fr.1A)としてカットする。
(iii)n−ヘプタン90%、トルエン10%混合溶媒250ミリリットルを投入し、 溶出した試料溶液200ミリリットルまでをカットし、2環芳香族分(Fr.2A)とする。
(iv)トルエン250ミリリットルを投入し、 溶出した試料溶液300ミリリットルをカットし、3環以上芳香族分(Fr.3A+)とする。
(v)エタノール250ミリリットルを投入し、溶出した試料溶液230ミリリットルをカットし、極性レジン(Fr.Po)とする。
(vi)クロロホルム100ミリリットルを投入する。続いて
(vii)エタノール100ミリリットルを投入し、再度(vi)、(vii)を繰り返す。
(vi)、(vii)はすべて1つのフラクションとして分取し、多環芳香族レジン(Fr.PA)とする。
てもよい。
(2) Separation method The following solvents were sequentially added to the column, and the elution solution was separated.
(I) Add 200 ml of n-heptane, and cut up to 250 ml of the eluted sample solution as a saturated component (Fr. Sa).
(Ii) 250 ml of a mixed solvent of 95% n-heptane and 5% toluene is added, and up to 200 ml of the eluted sample solution is cut as a single ring aromatic component (Fr.1A).
(Iii) Add 250 ml of a mixed solvent of 90% n-heptane and 10% toluene, and cut up to 200 ml of the eluted sample solution to obtain a bicyclic aromatic component (Fr.2A).
(Iv) Add 250 ml of toluene and cut 300 ml of the eluted sample solution to obtain 3 or more rings of aromatics (Fr.3A +).
(V) Add 250 ml of ethanol and cut 230 ml of the eluted sample solution to obtain a polar resin (Fr. Po).
(Vi) Add 100 ml of chloroform. Subsequently, 100 ml of (vi) ethanol is added, and (vi) and (vi) are repeated again.
(Vi) and (vi) are all fractionated as one fraction to obtain a polycyclic aromatic resin (Fr. PA).
You may.

(第4工程)
第1工程で分離したヘプタン不溶分に、トルエンを220ミリリットル加え、空気冷却管をつけて混合物を1時間還流煮沸した。還流煮沸後、放置冷却し、ろ紙を用いてトルエン不溶分を分離し、トルエン可溶分(アスファルテン:As)を得た。
さらに、トルエン不溶分(TI)に、THFを220ミリリットル加え、空気冷却管をつけて混合物を1時間還流煮沸した。還流煮沸後、放置冷却し、ろ紙を用いてTHF不溶分を分離し、THF可溶分を得た。
(4th step)
220 ml of toluene was added to the insoluble heptane separated in the first step, an air cooling tube was attached, and the mixture was boiled under reflux for 1 hour. After boiling under reflux, the mixture was allowed to cool, and the insoluble toluene was separated using a filter paper to obtain a soluble toluene (asphaltene: As).
Further, 220 ml of THF was added to the toluene insoluble matter (TI), an air cooling tube was attached, and the mixture was boiled under reflux for 1 hour. After boiling under reflux, the mixture was allowed to cool, and a THF-insoluble component was separated using a filter paper to obtain a THF-soluble component.

分画物は12テスラの超伝導マグネットを備えたFT−ICR MS(solariX 12T,ブルカーダルトニクス社製)で測定した。イオン化方法は、芳香族成分を効率的にイオン化できる大気圧光イオン化(APPI)法、及び、多環芳香族分子の感度が高く、トルエン不溶分でも測定が可能であるレーザー脱離イオン化(LDI)法を用いた。ピーク検出、内部キャリブレーション、分子式の同定はComposer(Sierra Analytics社製)を用いて行った。得られた分子式から、上述した構造解析の実施ならびに原子団寄与法による推算法からハンセン溶解度(HSP)を求め、MCAMで液相・凝集相・固相の成分を予測した。 Fractions were measured with an FT-ICR MS (solariX 12T, manufactured by Bruker Daltonix) equipped with a 12 Tesla superconducting magnet. The ionization methods are atmospheric pressure photoionization (APPI), which can efficiently ionize aromatic components, and laser desorption ionization (LDI), which has high sensitivity of polycyclic aromatic molecules and can measure even toluene insolubles. The method was used. Peak detection, internal calibration, and identification of the molecular formula were performed using Composer (manufactured by Sierra Analytics). From the obtained molecular formula, the Hansen solubility (HSP) was obtained from the above-mentioned structural analysis and the estimation method by the atomic group contribution method, and the components of the liquid phase, agglutinated phase, and solid phase were predicted by MCAM.

各種生成油に関し、分画結果とMCAMによる固相を計算した結果について、セジメント試験結果と合わせて、表2に示す。 Table 2 shows the fractionation results and the results of calculating the solid phase by MCAM for various produced oils together with the sediment test results.

Figure 2021162938
Figure 2021162938

ファウリング(fouling)「高」と表示されたセルは熱交換器でのファウリングによる差圧が高い運転でのサンプルであり、セジメント試験(セジメントの実測結果)でも1質量%を超える量が検出されている。一方、ファウリング(fouling)「低」と表示された低ファウリングのサンプルではセジメント試験では0.5質量%以下の量であり、両者の差は明確である。 Fouling The cell displayed as "high" is a sample in operation where the differential pressure due to fouling in the heat exchanger is high, and the amount exceeding 1% by mass was detected even in the sediment test (measured result of sediment). Has been done. On the other hand, in the low fouling sample labeled as fouling "low", the amount was 0.5% by mass or less in the sidiment test, and the difference between the two is clear.

一方、MCAM計算を行った結果につき、固相とセジメント試験の相関を図6に散布図として示す。グラフからみられる通り、セジメント試験とMCAM固相の間の量的な相関性は低いことがうかがえた。 On the other hand, regarding the result of MCAM calculation, the correlation between the solid phase and the sediment test is shown in FIG. 6 as a scatter diagram. As can be seen from the graph, it can be seen that the quantitative correlation between the sediment test and the MCAM solid phase is low.

試験例2
試験例1の分析結果を踏まえ、以下に記載の通り、MCAM算出結果も含めた複数の因子を考慮した析出量予測式を新たに組み立てることを検討した。
Test Example 2
Based on the analysis results of Test Example 1, it was examined to newly construct a precipitation amount prediction formula considering a plurality of factors including the MCAM calculation results as described below.

セジメント量予測式で考慮した因子は、MCAM計算における固相量のほかに、下記の3つの観点からパラメータを選定した。
(A)セジメントとして析出する成分量の補正因子:分画結果のアルファルテン(As)及びトルエン不溶分(TI)量
(B)セジメントの相溶性に関する補正因子:分画結果のAsと3A+Poの比(As/(3A+Po))
(C)セジメント凝集に影響する構造因子:MCAMでの凝集相+固相におけるN2クラスのコアごとのモル分率
For the factors considered in the sediment amount prediction formula, parameters were selected from the following three viewpoints in addition to the solid phase amount in the MCAM calculation.
(A) Correction factor for the amount of components precipitated as a sediment: Alfaluten (As) and toluene insoluble (TI) amount in the fractionation result (B) Correction factor for the compatibility of the sediment: As and 3A + + Po in the fractionation result Ratio (As / (3A + + Po))
(C) Structural factors affecting sediment aggregation: Mole fraction per core of N2 class in aggregate phase + solid phase in MCAM

(A)析出関連成分の物性値情報に基づく補正因子情報:As及びTIの量情報
(A)に関しては、セジメントの構成成分と考えられる点に加え、THF不溶分などFT−ICR MSにて検出されにくい分子も含有していることから、補正因子として取り上げた。セジメント量との関係を図7及び図8に示す。As量及びTI量ともに、セジメント量との緩い相関が見られている。
(A) Correction factor information based on physical property value information of precipitation-related components: As and TI amount information (A) is detected by FT-ICR MS such as THF insoluble components in addition to the points considered to be components of sediment. Since it contains molecules that are difficult to be treated, it was taken up as a correction factor. The relationship with the amount of sediment is shown in FIGS. 7 and 8. Both the amount of As and the amount of TI are loosely correlated with the amount of sediment.

(B)相溶性関連成分の物性値情報に基づく補正因子情報:アスファルテンと、芳香族分及び極性レジンの和との比率情報
(B)に関しては、図9示す通り、生成油中の炭素数40〜60、不飽和度10〜20の成分の量が析出物の溶解に影響していることを確認しており、その主成分は3A+Poであった。
(B) Correction factor information based on physical property value information of compatibility-related components: Regarding the ratio information (B) of asphaltene and the sum of aromatics and polar resins, as shown in FIG. 9, the number of carbon atoms in the produced oil is 40. It was confirmed that the amounts of the components having a degree of unsaturation of ~ 60 and a degree of unsaturation of 10 to 20 affected the dissolution of the precipitate, and the main component thereof was 3A + + Po.

セジメント量とAs/(3A+Po)の関係を図10に示す。セジメント試験におけるセジメント量に対し、緩やかではあるが比較的良好な相関関係がみられることが判った。 The relationship between the amount of sediment and As / (3A + + Po) is shown in FIG. It was found that there was a gradual but relatively good correlation with the amount of sediment in the sediment test.

(C)凝集関連成分の物性値情報に基づく補正因子情報:窒素原子を2個以上含む芳香族分の量情報
(C)に関しては、表1において、セジメント試験でのセジメント量とMCAMでの固相量、As量、TI量いずれも相関が見受けられないサンプルNo.7、8に関し、MCAMでの凝集相+固相における、コア別のDAgg値の区分ごとのNクラス分析を行い、傾向を検討した。セジメント量の大きいサンプル7に関し、サンプル8と比較して、N2クラス存在比率が高いことが判った。
(C) Correction factor information based on physical property value information of aggregation-related components: Regarding the amount information of aromatics containing two or more nitrogen atoms (C), in Table 1, the amount of sediment in the sediment test and the solidification in MCAM. No correlation was found in any of the phase amount, As amount, and TI amount. Regarding 7 and 8, N-class analysis was performed for each category of DAgg value for each core in the aggregated phase + solid phase in MCAM, and the tendency was examined. It was found that the N2 class abundance ratio was higher in the sample 7 having a large amount of sediment than in the sample 8.

セジメント量とN2クラス分率につき、ダブルコア及びシングルコアそれぞれでの関係を図11及び図12に示す。セジメント試験におけるセジメント量に対し、緩やかではあるが比較的良好な相関関係がみられることが判った。あくまで相対比較ではあるが、ダブルコアの方がシングルコアより相関は良好であるとみうけられ、ダブルコアのほうがセジメント生成量に対する影響が大きいと考えられる。 The relationship between the amount of sedimentation and the N2 class fraction for each of the double core and the single core is shown in FIGS. 11 and 12. It was found that there was a gradual but relatively good correlation with the amount of sediment in the sediment test. Although it is only a relative comparison, it seems that the double core has a better correlation than the single core, and the double core has a greater effect on the amount of sediment generated.

以上の結果より、想定した因子はそれぞれセジメント量と相関が見られているが、いずれも緩い相関であることから、これらを組み合わせた多変量解析により、式2に示す析出予測式を作成することとした。 From the above results, the assumed factors are correlated with the amount of sediment, but since they are all loosely correlated, the precipitation prediction formula shown in Equation 2 should be created by multivariate analysis combining these factors. And said.

Figure 2021162938
Figure 2021162938

上記式2に基づき、サンプルNo.1〜8のデータを用い、析出物予測の算出式作成の為の重回帰計算を実施し、定数を決定した。得られた式2によるセジメント析出予測量を、実測のセジメント量と比較すると図13の通りとなり、1:1の相関を示す線上にプロットされることより、精度が改善された予測式の作成に至った。 Based on the above formula 2, sample No. Using the data from 1 to 8, multiple regression calculations were performed to create a formula for predicting precipitates, and the constants were determined. Comparing the obtained predicted amount of sediment precipitation according to Equation 2 with the actually measured amount of sediment, it becomes as shown in FIG. 13, and by plotting it on a line showing a 1: 1 correlation, it is possible to create a predicted formula with improved accuracy. I arrived.

以上の通り、MCAM固相に加え、セジメントとして析出する成分量の補正因子として分画結果のAs及びTIを、セジメントの相溶性に関する補正因子として、分画結果のAsと3A++Poの比を、セジメント凝集に影響する構造因子として、MCAMでの凝集相+固相におけるN2クラスのコアごとのモル分率を選定した。このような析出に影響のある要素を組み入れる予測式を使用することにより、セジメント量を高精度にて予測しうることを確認した。 As described above, in addition to the MCAM solid phase, As and TI of the fractionation result are used as correction factors for the amount of components precipitated as sediments, and the ratio of As and 3A ++ Po of the fractionation results are used as correction factors for the compatibility of sediments. As a structural factor influencing aggregation, the mole fraction of each N2 class core in the aggregated phase + solid phase in MCAM was selected. It was confirmed that the amount of sediment can be predicted with high accuracy by using a prediction formula that incorporates factors that affect such precipitation.

本発明によれば、コンピュータを用いて多成分凝集モデルより得られる多成分混合物の固相量の推定情報と特定の補正因子情報とを組み合わせることにより、多成分混合物におけるセジメントの析出量を高精度で推算することができる。さらには、多成分混合物におけるセジメントの析出量を高精度に推算することは、石油精製設備の運転の安定性及び運転効率を飛躍的に向上させることに寄与するものである。 According to the present invention, by combining the estimation information of the solid phase amount of the multi-component mixture obtained from the multi-component aggregation model using a computer with the specific correction factor information, the amount of sedimentation in the multi-component mixture can be highly accurate. Can be estimated with. Furthermore, estimating the amount of sediment deposited in the multi-component mixture with high accuracy contributes to dramatically improving the operational stability and operational efficiency of the petroleum refining equipment.

Claims (20)

コンピュータによる、多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算方法であって、
(1)前記多成分混合物を構成する各成分の分子構造情報に基づき、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を提供するステップ、
(2)前記各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値に基づき、前記多成分混合物における固相量を推定するステップ、
(3)前記多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供するステップ、及び
(4)前記固相量及び前記補正因子情報に基づき、多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させるステップ
を含む、方法。
A computer-based method for estimating the amount of sediment deposited in a multi-component mixture.
(1) A step of providing a fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component based on the molecular structure information of each component constituting the multi-component mixture.
(2) A step of estimating the solid phase amount in the multi-component mixture based on the fraction, melting point and Hansen solubility index value of each component.
(3) Based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component and the aggregation-related component in the multi-component mixture, the correction factor information in the estimation of the precipitation amount of the sediment is provided by multivariate analysis. And (4) a step of matching the amount of sediment precipitation in the multi-component mixture based on the solid phase amount and the correction factor information.
前記ステップ(3)において、前記多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供する、請求項1に記載の方法。 The claim that in step (3), based on the physical property value information of the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component in the multi-component mixture, the correction factor information in the estimation of the precipitation amount of the sediment is provided by multivariate analysis. The method according to 1. 前記析出関連成分がヘプタン不溶分である、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the precipitation-related component is a heptane insoluble component. 前記析出関連成分が、アスファルテン及びトルエン不溶分である1〜3のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of 1 to 3, wherein the precipitation-related component is asphaltene and toluene insoluble. 前記相溶性関連成分が、アスファルテン及びヘプタン可溶分を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the compatibility-related component contains asphaltene and heptane-soluble components. 前記相溶性関連成分が、アスファルテン、芳香族分及び極性レジンである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the compatibility-related component is asphaltene, an aromatic component, and a polar resin. 前記凝集関連成分が、窒素原子を2個以上含む芳香族分である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the aggregation-related component is an aromatic component containing two or more nitrogen atoms. 前記窒素原子を2個以上含む芳香族分が、1環芳香族分及び2環芳香族分を含む、請求項7に記載の方法。 The method according to claim 7, wherein the aromatic component containing two or more nitrogen atoms contains a monocyclic aromatic component and a bicyclic aromatic component. 前記補正因子情報が、アスファルテン及びトルエン不溶分の量情報を含む、請求項1〜8いずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the correction factor information includes information on the amount of asphaltene and toluene insoluble. 前記補正因子情報が、アスファルテンと、芳香族分及び極性レジンの和との比率情報を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the correction factor information includes ratio information of asphaltene and the sum of aromatics and polar resins. 前記補正因子情報が、窒素原子を2個以上含む芳香族分の量情報を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the correction factor information includes information on the amount of an aromatic component containing two or more nitrogen atoms. 前記多成分混合物は石油である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the multi-component mixture is petroleum. 前記多成分混合物は重質留分である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the multi-component mixture is a heavy fraction. 前記セジメントの析出量は、石油の水素化分解装置におけるセジメントの析出量である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the amount of sediment deposited is the amount of sediment deposited in a petroleum hydrocracking apparatus. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法により推算されたセジメントの析出量推算値に基づいて、運転条件を設定する、多成分混合物に関する装置の運転方法。 A method for operating an apparatus for a multi-component mixture, wherein operating conditions are set based on an estimated sedimentation amount of sediment estimated by the method according to any one of claims 1 to 14. 多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算装置であって、
前記多成分混合物を構成する各成分の分子構造情報に基づき、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を提供する成分情報提供部、
前記各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値に基づき、前記多成分混合物における固相量を推定する固相量推定部、
前記多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供する補正因子情報提供部、及び
前記固相量及び前記補正因子情報に基づき、多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させるセジメントの析出量推算部
を少なくとも備える、装置。
A device for estimating the amount of sedimentation in a multi-component mixture.
A component information providing unit that provides a fraction, a melting point, and a Hansen solubility index value of each component based on the molecular structure information of each component constituting the multi-component mixture.
A solid phase amount estimation unit that estimates the solid phase amount in the multicomponent mixture based on the fraction, melting point, and Hansen solubility index value of each component.
A correction factor that provides correction factor information in estimating the precipitation amount of a sediment by multivariate analysis based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component in the multi-component mixture. An apparatus including at least an information providing unit and a sediment precipitation amount estimation unit that matches the sediment precipitation amount in a multi-component mixture based on the solid phase amount and the correction factor information.
多成分混合物におけるセジメントの析出量の推算システムであって、
前記多成分混合物を構成する各成分の分子構造情報に基づき、各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値を提供する成分情報提供部、
前記各成分の分率、融点及びハンセン溶解度指数値に基づき、前記多成分混合物における固相量を推定する固相量推定部、
前記多成分混合物における析出関連成分、相溶性関連成分及び凝集関連成分から選択される少なくとも1つの成分の物性値情報に基づき、セジメントの析出量推算における補正因子情報を多変量解析により提供する補正因子情報提供部、及び
前記固相量及び前記補正因子情報に基づき、多変量解析により多成分混合物におけるセジメントの析出量を整合させるセジメントの析出量推算部
を少なくとも備える、システム。
A system for estimating the amount of sedimentation in a multi-component mixture.
A component information providing unit that provides a fraction, a melting point, and a Hansen solubility index value of each component based on the molecular structure information of each component constituting the multi-component mixture.
A solid phase amount estimation unit that estimates the solid phase amount in the multicomponent mixture based on the fraction, melting point, and Hansen solubility index value of each component.
A correction factor that provides correction factor information in estimating the precipitation amount of a sediment by multivariate analysis based on the physical property value information of at least one component selected from the precipitation-related component, the compatibility-related component, and the aggregation-related component in the multi-component mixture. A system including at least an information providing unit and a sediment precipitation amount estimation unit for matching the sediment precipitation amount in a multi-component mixture by multivariate analysis based on the solid phase amount and the correction factor information.
請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法、請求項16に記載の装置又は請求項17に記載のシステムを実行させるためのコンピュータプログラム。 A computer program for executing the method according to any one of claims 1 to 15, the apparatus according to claim 16, or the system according to claim 17. 請求項18に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the computer program according to claim 18 is recorded. 請求項19に記載のコンピュータプログラムを内部記憶装置に記憶したコンピュータ。 A computer in which the computer program according to claim 19 is stored in an internal storage device.
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