[發(fā)明專利]一種分子電子能量信息計算方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810977921.1
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN110867215B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王闊;張艷俠;馬蕊英;黃玉洪;柳偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種分子電子能量信息計算方法和系統(tǒng)，所述方法包括：根據(jù)待計算的分子體系的原子軌道截斷半徑計算全部電子軌道的二元編號序組A和四元編號序組B，對二元編號序組A和四元編號序組B進行縮減，得到二元編號序組A1和四元編號序組B1；對四元編號序組B1進行縮減，得四元編號序組B2，并將所述四元編號序組B2分為：徑向基函數(shù)插值基點集合B21和徑向基函數(shù)插值計算點集合B22。該方法和系統(tǒng)可以大幅度減少整個計算過程的時間開銷，同時也能在相同的計算時間內(nèi)完成對更大尺度分子的電子能量信息的計算評估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及餾份油加氫催化劑研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分子電子能量信息計算方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

石油化工的重要任務(wù)之一是通過加氫反應(yīng)將低品質(zhì)、高雜質(zhì)含量高干點的大分子的原油或其它預(yù)處理餾份油進行加工，以生成高品質(zhì)、低雜質(zhì)含量、高附加值的各類餾份油產(chǎn)品及下游石油化工產(chǎn)品的原料。僅就油品加工所涉及的催化過程而言，該過程是在化學反應(yīng)過程中借助催化劑，對化學反應(yīng)進行選擇、調(diào)控的化學過程。

在研究過程中可將催化劑作為一個“贗分子”，根據(jù)“前線軌道理論”，反應(yīng)物分子跟這個“贗分子”的相互作用(成鍵或弱相互作用)要遵循軌道的“對稱性匹配”和“能量匹配”法則。這種成鍵的強弱決定于反應(yīng)物分子相關(guān)軌道與代表催化劑的“贗分子”軌道的能量匹配程度。因此，催化劑設(shè)計最本質(zhì)的基礎(chǔ)和依據(jù)是有針對性的基于反應(yīng)物分子的“前線軌道”能量分布，調(diào)變相關(guān)代表催化劑的“贗分子”的前線軌道能量分布以便實現(xiàn)催化劑體系與反應(yīng)物體系的“能量匹配”。因此反應(yīng)物前線軌道能量對于催化劑的設(shè)計具有深刻的指導(dǎo)意義。

對于反應(yīng)物和催化劑體系“前線軌道能量”計算的最有效方法就是量子化學計算方法。在量子化學計算的諸多方法中，從頭算方法是最精確而嚴格的，除了涉及到原子種類的信息，它不需要任何實驗參數(shù)的輸入。該方法理論上對包括反應(yīng)物分子及催化劑體系的化學團簇系統(tǒng)的前線軌道能量計算均有對應(yīng)的算法支撐。

不幸的是，該類算法在實際計算過程中的積分計算及FOCK矩陣對角化兩個過程計算量十分巨大。僅就在實際計算過程中涉及的積分計算而言，一般該類計算包含體系的電子交互積分計算、電子動能積分計算和電子核吸引積分計算，以上三類積分的計算開銷均(二元及三元序組數(shù)量)與計算過程中所采用基組函數(shù)數(shù)量的平方成正比；而在計算過程中涉及的電子互斥積分的計算開銷(四元序組數(shù)量)則與計算過程中所采用基組函數(shù)數(shù)量的四次方成正比。

因此，化學團簇體系的計算開銷與計算體系規(guī)模(主要指計算體系電子數(shù)量)的關(guān)系嚴重限制了該方法對于大尺度化學團簇前線軌道信息的描述和分析！石油化學的研究結(jié)果表明一般原料油餾分餾出溫度越高其對應(yīng)的烴類分子分子量也越大，也即油品烴分子包含的碳氫原子數(shù)越多，通過實驗估算大于500℃的餾分油其對應(yīng)的烴分子中碳原子數(shù)目一般不小于35個。隨著原料油品重質(zhì)化程度的不斷增加，煉油過程催化反應(yīng)所需處理的烴及其衍生物分子的尺度規(guī)模也不斷增加。這些特點更增加了對于相應(yīng)烴及其衍生物分子能量計算的復(fù)雜性。大分子烴及其衍生物分子能量計算對相關(guān)催化劑的設(shè)計雖然具有至關(guān)重要的意義，但現(xiàn)有理論及計算對于大分子烴及其衍生物分子能量的計算確受到了很大的限制！

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種分子電子能量信息計算方法和系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種分子電子能量信息計算方法，所述方法包括：

對待計算的分子體系所涉及的全部電子軌道進行編號，并根據(jù)所述分子體系的原子軌道截斷半徑計算所述全部電子軌道的二元編號序組A和四元編號序組B；

按照預(yù)設(shè)算法分別對所述二元編號序組A和所述四元編號序組B進行縮減，得到縮減后的二元編號序組A1和縮減后的四元編號序組B1；

根據(jù)所述分子體系的空間對稱信息，對所述四元編號序組B1進行縮減，得到縮減后的四元編號序組B2，并將所述四元編號序組B2分為：徑向基函數(shù)插值基點集合B21和徑向基函數(shù)插值計算點集合B22；