混合气体在水溶液中的溶解度计算模型.pdf

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1、2016年12月，第22卷，第4期，589-597页高校地质学报Dec2016，Vol.22，No.4，pp.589-597GeologicalJournalofChinaUniversitiesDOI:10.16108/j.issn1006-7493.2016009混合气体在水溶液中的溶解度计算模型张路，孙睿*大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，西安710069摘要：该文将段振豪及合作者建立的单气体溶解度模型推广到混合气体系，建立了能够计算CO2-CH4-N2-C2H6-H2S混合气体在电解质水溶液中溶解度的热力学模型。本模型将DMW92方程扩展到上述多组

2、分混合气体系并使用其计算气体组分的逸度系数，采用Pitzer活度系数模型描述液相并沿用段振豪及合作者以前确定的纯CO2、CH4、C2H6和H2S的溶解度模型参数，而纯N2的溶解度模型参数由本研究确定。由于本模型不包含依赖混合气体溶解度实验数据确定的参数，因此对混合气体溶解度的计算是预测性的。通过与实验数据的对比，证实了本模型能够在宽广的温度、压力范围内准确预测CO2-CH4-N2-C2H6-H2S混合气体在水溶液中的溶解度（对于CO2和CH4的摩尔百分数超过90%的混合气体，本模型适用于273~523K和0~2000×105Pa的温压范围）。本模型的计算表明，相对于

3、纯CO2气相，少量CH4、N2或H2S的加入会降低CO2的溶解度。对于CO2-H2O-NaCl型流体包裹体，少量CH4的加入会增大流体包裹体的均一压力。相关的计算程序可从通讯作者处获得。关键词：溶解度；模型；混合气体；水溶液；CO2中图分类号：P594文献标识码：A文章编号：1006-7493（2016）04-589-09AnImprovedThermodynamicModelforCalculatingSolubilityoftheCO2-CH4-N2-C2H6-H2SGasMixtureinWaterZHANGLu,SUNRui*StateKeyLaborato

4、ryofContinentalDynamics,DepartmentofGeology,NorthwestUniversity,Xi'an710069,ChinaAbstract:ThisstudyextendsthesolubilitymodeldevelopedbyDuanandcoworkersforpureCO2,CH4,C2H6,andH2StotheCO2-CH4-N2-C2H6-H2Sgasmixture.TheDMW92equationofstate(EOS)wasextendedtotheCO2-CH4-N2-C2H6-H2Sgasmixtureb

5、yevaluationofinteractionparametersbetweendissimilarmoleculepairsfromexperimentalVLEorPVTxdataofbinarygasmixtures.TheextendedDMW92EOSwasusedinthismodeltocalculatefugacitycoefficientsofcomponentsingasmixture.ThePitzermodelwasusedtocalculateactivitycoefficientsofgasdissolvedinaqueoussolut

6、ions.SolubilityparametersdeterminedbyDuanandcoworkersforpureCO2,CH4,C2H6andH2SwerefollowedandsolubilityparametersforpureN2weredeterminedinthisstudy.Becausethismodelcontainsnoparametersevaluatedfromsolubilitydataofgasmixtures,itispredictiveforsolubilityofgasmixtures.Comparisonwithexperi

7、mentaldataavailableshowsthatthismodelcanpredictsolubilityofCO2-CH4-N2-C2H6-H2SgasmixturesinaqueoussolutionswithhighaccuracyoverawideP-Trange(ForCO2andCH4dominantgasmixtures,theP-Trangeofthismodelisfrom273to523Kandfrom0to2000×105Pa).CalculationsofthismodelindicatethatthesolubilityofCO