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流体参与了大多数地质过程并在其中起着重要的作用。研究表明,H2O,H2S和NaCl是许多富水地质流体体系最重要的组分。H2O-H2S-NaCl体系(水-气-盐流体体系)存在多种相平衡关系,其中重要的是水-气-盐流体体系的气液相平衡。研究H2O-H2S-NaC体系的低温相平衡性质对于研究地质流体在地球表面和地壳浅部的地质作用过程中所起的作用,对于指导石油天然气资源和天然气水合物资源的勘探和开发有着重要的意义。对于化学工业和石油天然气工业中的许多分离过程设计,了解H2O-H2S-NaC体系在低温条件下的气液相平衡性质也是必不可少的。
由于实验数据的有限性,热力学模型是研究流体相平衡性质和其它热力学性质的最重要的工具。虽然迄今为止,前人建立了许多预测水-气-盐流体体系气液相平衡的热力学模型,但没有一个模型能够精确H2S在NaCl水溶液中的溶解度。本研究的目标是建立精确预测水-气-盐体系气液相平衡时H2S在纯水和NaCl水溶液中的溶解度。本研究的主要成果如下:
建立了一个预测H2S在纯水和氯化钠水溶液中的溶解度的热力学模型,主要创新在于拓展了Duan-92(Duan等,1992a)模型,建立了精确预测H2S溶解度的模型。模型参照Duan等(1992a)的处理方法,采用Pitzer特征相互作用模型处理液相,采用高精度的状态方程处理气相——H2S气相采用DMW-96方程(Duan等,1996)。本模型能够精确预测H2S在273-513K,0-200bar,0-6mNaCl的T-P-m范围内的溶解度。预测精度与实验数据的精度相当(7%)。对比前人的模型,本模型适用的温压范围更宽广,预测的精度更高。虽然本模型的参数仅从H2O-H2S-NaC体系的实验数据拟合得到,参照Duan等(1992a)的处理方法,我们将本模型外延到复杂的含多种可溶盐的卤水体系。通过与实验数据的对比,证实本模型能够精确预测H2S在海水中的溶解度。