基于稳定性分析的含酸/醇烃水体系相平衡计算

油气开发的井流物多以油气水混相形式存在。对于酸性油气田,还常伴有硫化氢或二氧化碳等酸性气体。为了避免水合物生成堵塞管道,加注醇类防冻剂是常用的方法。因而油气田井流物易于呈现含酸、含醇的多相烃水混输状态。含酸/醇烃水体系相平衡的准确计算,是预测其物性特征的基础,也是支持该复杂体系多相混输流动仿真的关键。但目前被广泛应用的基于经典立方型状态方程计算油气水体系相平衡的方法,存在对液烃及水相分布预测准确性不高的问题。为此,引入稳定性分析的方法,构建适用于含酸/醇烃水体系的稳定性检验方式,结合SRK-HV状态方程,建立了耦合稳定性分析的含酸/醇烃水多相多组分相平衡计算模型及算法。经多角度验证,本研究所提模型具有较高的准确性与稳定性。

三元体系Na+(Mg^(2+)),Ca^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O 278.2 K稳定相平衡研究

含钠镁钙水盐体系的多温相平衡研究,可为含钙镁盐湖资源的持续开发提供数据支撑。因此,采用等温溶解法开展了两个三元体系Na+,Ca^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O和Mg^(2+),Ca^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O在278.2 K下的相平衡研究,测定了溶解度、折射率和密度,并绘制了相应的相图。结果表明,三元体系Na+,Ca^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O和Mg^(2+),Ca^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O在278.2 K时均为简单体系,无复盐或固溶体生成。三元体系Na+,Ca^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O在278.2 K时的氯化钠结晶区远大于氯化钙,对比该体系273.2、278.2、298.2、348.2 K多温相图可知,随温度升高,氯化钠结晶区增大,氯化钙结晶形式由CaCl_(2)·6H_(2)O转变为CaCl_(2)·2H_(2)O。三元体系Mg^(2+),Ca^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O在278.2 K时的MgCl_(2)·6H_(2)O结晶区大于CaCl_(2)·6H_(2)O,对比该体系273.2、278.2、303.2、308.2、348.2、383.2 K多温相图发现:303.2、308.2、348.2、383.2 K时体系中形成复盐2MgCl_(2)·CaCl_(2)·12H_(2)O,且其结晶区随温度升高而增大;383.2 K时体系中同时存在两种复盐2MgCl_(2)·CaCl_(2)·12H_(2)O和MgCl_(2)·2CaCl_(2)·6H_(2)O。

三元体系KCl+CaCl_(2)+H_(2)O 298.2、323.2及348.2 K相平衡研究及计算

采用等温溶解平衡法开展了298.2、323.2、348.2 K三元体系KCl+CaCl_(2)+H_(2)O相平衡研究,测定了平衡液相组成及密度,采用Schreinemakers湿渣法和X射线粉晶衍射法确定了平衡固相组成。研究发现:298.2 K时,该体系为简单三元体系,无复盐形成,相图由1个三元共饱点、2条单变量曲线和2个结晶相区组成;323.2和348.2 K时,该体系为复杂三元体系,有复盐氯钾钙石(KCl·CaCl_(2))形成,相图均由2个三元共饱点、3条单变量曲线和3个结晶相区组成。对比该三元体系278.2、298.2、308.2、323.2、348.2 K相图可知:随温度升高,CaCl_(2)结晶形式发生变化,CaCl_(2)·6H_(2)O(278.2、298.2 K)→CaCl_(2)·4H_(2)O(308.2 K)→CaCl_(2)·2H_(2)O(323.2、348.2K);KCl结晶面积在323.2 K时最大,氯钾钙石结晶面积随温度升高而增大。采用Pitzer-Simonson-Clegg模型进行了三元体系KCl+CaCl_(2)+H_(2)O(298.2、323.2、348.2 K)热力学计算,理论计算值与实验值吻合较好。

早古生代北阿尔金HP/LT混杂岩片--一个“化石”俯冲隧道

北阿尔金高压/低温(HP/LT)变质岩呈构造岩片分布在俯冲-增生杂岩中,主要由强变形的变质沉积岩(泥质片岩、钙质片岩和石英片岩)和少量呈透镜状分布在变沉积岩中的蓝片岩和榴辉岩组成,与相邻的蛇绿混杂岩呈断层接触。榴辉岩主要矿物为绿辉石、石榴子石、多硅白云母、石英、冻蓝闪石,含少量蓝闪石、绿泥石、方解石、钠长石、榍石。蓝片岩主要矿物为蓝闪石、石榴子石、碳酸盐类矿物、阳起石、绿帘石、钠云母、绿泥石、钠长石和石英,偶见多硅白云母,其中在部分蓝片岩的石榴子石中有少量硬柱石和绿辉石包体。本文对蓝片岩(样品A06-16-7)和榴辉岩(样品A03-3-5.3)开展了岩石学和相平衡模拟研究,得到它们形成的压力峰期的温压条件分别是:T=~524℃、P=~2.1GPa和T=~527℃、P=~2.2GPa,并均经历了后期蓝片岩相的退变质叠加。结合区域上已有的研究表明,北阿尔金HP/LT混杂岩片中不同类型岩石可能经历了不同的变质演化历史,反映了古俯冲隧道的不均匀性,并在俯冲隧道的较浅部混杂在一起,共同经历了蓝片岩相或蓝片岩-绿片岩过渡相条件下的透入性变形作用。

298.2 K四元体系NH_(4)Cl-CaCl_(2)-SrCl_(2)-H_(2)O稳定相平衡实验

为了获取铵钙锶共存氯化物体系298.2 K下各盐结晶形式,采用等温溶解平衡法开展298.2 K时四元体系NH_(4)Cl-CaCl_(2)-SrCl_(2)-H_(2)O稳定相平衡研究,测定体系的溶解度和平衡固相组成以及平衡溶液的密度、折光率。根据实验数据,分别绘制该四元体系298.2 K时的稳定相图、密度-组成图和折光率-组成图。结果表明:298.2 K时,NH_(4)Cl-CaCl_(2)-SrCl_(2)-H_(2)O体系稳定相图由3个共饱点、7条单变量曲线、5个结晶相区组成,生成固溶体[(Ca,Sr)Cl_(2)]·6H_(2)O和[(Sr,Ca)Cl_(2)]·6H_(2)O,属复杂四元体系。5个结晶区大小顺序为NH_(4)Cl>SrCl_(2)·6H_(2)O>[(Ca,Sr)Cl_(2)]·6H_(2)O>[(Sr,Ca)Cl_(2)]·6H_(2)O>CaCl_(2)·6H_(2)O,SrCl_(2)·6H_(2)O结晶区远大于固溶体结晶区,通过控制蒸发过程可避免进入固溶体结晶区从而制备得到SrCl_(2)·6H_(2)O产品。

TBAB水溶液体系中半笼型水合物的相平衡预测模型

四丁基溴化铵(TBAB)是一种广泛使用的水合物促进剂,可以显著降低水合反应的形成条件。针对TBAB水溶液中离子与溶剂间较强的相互作用力,采用电解质NRTL方程确定液相组分的活度系数,结合含TBAB水合物的晶体结构特征和Chen-Guo水合物模型,建立了TBAB水溶液体系中水合物形成热力学条件的预测模型。与TBAB质量分数为5%~60%的221个实验数据点进行对比分析,结果显示温度平均相对误差为0.112%,预测值与实验数据具有较好的一致性。通过关联混合电解质体系下盐-溶剂间的交互作用参数,该模型还可进一步扩展到TBAB+NaCl复合盐体系下水合物相平衡条件的预测。在TBAB质量分数范围为5%~20%、NaCl质量分数为3.5%~10%的复合盐溶液体系中,CO_(2)形成半笼型水合物的相平衡条件的实验值与预测值的温度偏差范围为0.01~1.17 K,二者比较吻合。本模型可以为水合物法气体分离、气体储运等技术的实际应用和工艺包开发提供理论基础。

四元体系LiCl+MgCl_(2)+CaCl_(2)+H_(2)O 323.2 K相平衡研究及计算

采用等温溶解平衡法开展了323.2 K四元体系LiCl+MgCl_(2)+CaCl_(2)+H_(2)O的固液相平衡研究,测定了平衡液相组成及密度、折射率,并绘制了相应的相图。研究发现:323.2 K时,该体系有复盐LiCl·MgCl_(2)·7H_(2)O和2MgCl_(2)·CaCl_(2)·12H_(2)O生成,属于复杂四元体系,其相图包含3个共饱点,7条单变量曲线,5个结晶区(MgCl_(2)·6H_(2)O、LiCl·H_(2)O、CaCl_(2)·2H_(2)O、LiCl·MgCl_(2)·7H_(2)O、2MgCl_(2)·CaCl_(2)·12H_(2)O)。对比298.2 K下该四元体系的相图,发现随着温度升高,氯化钙从CaCl_(2)·6H_(2)O、CaCl_(2)·4H_(2)O转化成CaCl_(2)·2H_(2)O,LiCl·MgCl_(2)·7H_(2)O和MgCl_(2)·6H_(2)O结晶区减小,LiCl·H_(2)O和2MgCl_(2)·CaCl_(2)·12H_(2)O结晶区增大,表明温度升高有利于LiCl·H_(2)O和2MgCl_(2)·CaCl_(2)·12H_(2)O析出。采用PSC模型对该四元体系进行了溶解度计算,计算结果与实验结果基本吻合。

新疆西南天山榴辉岩高压-超高压峰期变质作用时代:Lu-Hf同位素年代学证据

新疆西南天山蓝片岩-榴辉岩带是全球少有的几个经历超高压变质作用的洋壳俯冲带之一,近年来的同位素年代学研究表明其变质作用主要发生于石炭纪。然而,该蓝片岩-榴辉岩带峰期变质作用,特别是超高压变质作用的时代还未精确限定。本文选取来自该带的典型钠云母黝帘石榴辉岩(样品211-3和H76-10),在详细的岩石学和相平衡研究基础上,开展了Lu-Hf同位素年代学研究,以期获得其峰期变质作用时代。相平衡模拟结果表明两榴辉岩中石榴石均记录了升温降压型折返P-T(温度-压力)轨迹。其中,样品211-3经历了超高压变质作用,其压力峰期P-T条件为~540℃、~2.9GPa,石榴石-绿辉石-全岩Lu-Hf等时线年龄为326.9±1.3Ma;样品H76-10仅经历了高压变质作用,其压力峰期P-T条件为~490℃、~2.4GPa,石榴石-绿辉石-全岩Lu-Hf等时线年龄为306±11Ma。结合前人年代学数据,获得新疆西南天山超高压榴辉岩峰期变质作用时代为327~326Ma,高压榴辉岩峰期变质作用时代为316-306Ma。本文获得的超高压变质作用确切年龄326.9±1.3Ma,对于揭示古南天山洋深俯冲和闭合的时间具有重要意义。

sⅡ型水合物储氢研究进展

氢能作为一种来源广泛、清洁、零碳的绿色能源载体,是我国实现碳达峰、碳中和愿景的重要抓手。由于氢易燃、易爆、易扩散,如何安全、高效、经济储氢是氢能发展的技术挑战之一。水合物固态储氢则是在不同种类促进剂作用下,通过水分子间氢键作用而形成的三维笼型结构(如Ⅰ型、Ⅱ型、H型以及半笼型)“捕获”氢气分子。综合考量储氢密度和水合物生成稳定性,发现sⅡ型水合物促进剂相对最具有应用潜力。本文首先归纳现有sⅡ型水合物促进剂对氢气水合物生成热力学条件的影响规律,然后比较分析了不同促进剂体系氢气水合物的储氢性能以及晶体微观结构的变化,最后总结国内外目前发展趋势,为水合物储氢的工业化应用提供理论依据和指导。

Ag−Zr−Y体系相平衡的实验测定与热力学计算

利用XRD、SEM−EDS技术研究Ag−Zr−Y体系在800、600和500℃的相平衡。测定Y在Ag_(2)Zr和AgZr相以及Zr在Ag_(51)Y_(14)、Ag_(2)Y和AgY相中的溶解度。在这些相图的等温截面中未发现三元化合物的存在。根据本研究和文献报道的实验数据,采用CALPHAD相图计算方法对Ag−Zr−Y体系进行热力学评估。采用置换溶液模型描述熔体相以及亚点阵模型描述二元化合物。通过优化得到一套自洽且能准确描述Ag−Zr−Y体系的热力学参数。计算几个代表性的等温截面和液相面投影图,并构筑Ag−Zr−Y体系的希尔反应图。计算结果与实验数据相吻合。

Ag-Sn-Zr三元系的热力学模拟和凝固显微组织

采用关键实验和热力学模拟研究Ag–Sn–Zr三元系的相平衡。通过制备22个平衡合金,采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱测定Ag–Sn–Zr体系500、700和900℃的等温截面。通过制备8个铸态合金,研究合金的凝固行为。测定Zr、Sn和Ag在Ag–Sn、Ag–Zr和Sn–Zr体系中二元化合物的溶解度,未发现三元化合物存在。基于3个边际二元系的热力学描述及获得的相平衡数据,采用CALPHAD方法对Ag–Sn–Zr体系进行热力学优化,得到一套自洽的热力学参数。计算的等温截面与实验数据吻合较好。计算和构筑Ag–Sn–Zr体系在整个成分范围内的液相面投影图和希尔反应图,模拟Gulliver-Scheil非平衡条件下铸态合金的凝固行为。模拟结果与实验数据相一致。

考虑水合物结构转变的含氢气体水合物相平衡模型

工业中常见的含氢气体往往含有较多的轻烃,而不同轻烃组成的变化能够引起水合物结构类型的转变,这也是影响水合物热力学模型预测精度的重要原因之一。因此,本文首先针对轻烃混合气体,在Chen-Guo水合物模型中引入新的水合物结构参数(n_(i)^(I))并通过实验数据拟合得到其参数值,以判断和计算因气体组成变化而引起的sⅠ/sⅡ型水合物转变的热力学相平衡。在此基础上,将含氢气体中的氢气视为只能被水合物小孔(联结孔)吸附的惰性气体,提出一种考虑水合物结构转变的相平衡模型,以提高含氢气体的水合物相平衡预测精度。结果表明,该模型对不同轻烃气体的水合物相平衡条件预测平均相对误差由约5.6%降至2.1%,对不同含氢气体的水合物相平衡条件预测平均相对误差由约8%降至2.3%,模型预测精度明显提高,能够满足工程应用要求。

三元体系LiCl+CaCl_(2)+H_(2)O 348.2 K相平衡研究

为从深藏卤水中有效分离提取锂,采用等温溶解平衡法开展了348.2 K三元体系LiCl+CaCl_(2)+H_(2)O相平衡研究,测定了平衡液相组成及密度,采用Schreinemakers湿渣法和X射线粉晶衍射法确定了平衡固相组成。研究发现:348.2 K时,该体系为简单三元体系,无复盐形成,相图由1个三元共饱点、2条单变量曲线和2个结晶相区(CaCl_(2)·2H_(2)O,LiCl·H_(2)O)组成,属于水合物Ⅰ型相图。对比该三元体系273.2 K、283.2 K、298.2 K、323.2 K、348.2 K相图可知:在273.2 K和283.2 K下,体系中存在CaCl_(2)·6H_(2)O、CaCl_(2)·4H_(2)O、LiCl·CaCl_(2)·5H_(2)O和LiCl·2H_(2)O四种结晶形式,且温度升高复盐LiCl·CaCl_(2)·5H_(2)O结晶相区变大,单盐CaCl_(2)·6H_(2)O、CaCl_(2)·4H_(2)O和LiCl·2H_(2)O结晶相区变小;温度由283.2 K变化为298.2 K时LiCl·CaCl_(2)·5H_(2)O和CaCl_(2)·4H_(2)O结晶相区变大,CaCl_(2)·6H_(2)O结晶相区变小,同时LiCl·2H_(2)O失水变成LiCl·H_(2)O;温度由298.2 K变化为323.2 K时,氯化钙的结晶形式由CaCl_(2)·6H_(2)O、CaCl_(2)·4H_(2)O变为CaCl_(2)·2H_(2)O,复盐LiCl·CaCl_(2)·5H_(2)O结晶相区消失;温度由323.2 K变化为348.2 K时,CaCl_(2)·2H_(2)O结晶相区变大,LiCl·H_(2)O结晶相区变小。结果表明,高温下锂钙离子间相互作用关系简单,仅存在单盐结晶,利于锂钙共存氯化物型卤水中锂的分离提取。

铜复杂资源造锍熔炼过程中MgO对铜锍和二氧化硅饱和铁硅渣相平衡的影响

采用高温平衡实验及电子探针微区分析方法研究铜复杂资源中MgO对造锍熔炼平衡体系铜锍及熔炼渣成分(FeO_(x)-SiO_(2)-MgO)的影响。结果表明,在1300℃、p(SO_(2))=10kPa熔炼条件下,增加熔炼渣中MgO含量可降低渣中FeO的活度,进而降低渣中氧分压(p(O_(2)))、减少铜在渣中化学溶解损失量;同时,渣中FeO活度降低可促进铜锍中FeS氧化进渣,提高铜锍品位。在高硅渣型中,过量MgO易在渣中形成固相夹杂颗粒(Mg_(2)SiO_(4)-Fe_(2)SiO_(4)),导致渣黏度升高、增加渣中铜损失。当熔炼温度由1200℃升至1300℃及p(O_(2))为10-6kPa时,FeO_(x)-SiO_(2)-MgO渣中MgO的最大溶解量由3%增至8%(质量分数);渣中MgO含量增加时,可通过添加SiO_(2)熔剂调整渣型、升高熔炼温度,进而降低渣中固相析出物含量,改善熔渣性质。

变质相平衡在研究深熔岩石中的应用

下地壳岩石的深熔作用不仅与麻粒岩和花岗岩的形成具有紧密关联,而且在某些构造环境下会对地球动力学演化过程造成影响,因此,对深熔岩石的变质P-T条件的准确估算及对其熔融机制的限定具有重要意义。基于内洽性热力学数据库、THERMOCALC/Perple_X等程序以及适当的固溶体活度模型,变质相平衡模拟已逐渐成为变质岩石学的常规研究方法,广泛应用于推断天然岩石的矿物共生序列、估算岩石的变质P-T条件等。不仅如此,如果有适当的熔体活度模型,变质相平衡模拟还能估算深熔岩石的熔融温度、压力及熔体比例,以及限定其涉及的熔融反应,并计算熔体、转熔矿物及残余矿物的成分等。针对不同成分岩石,包括花岗质岩石、变泥质岩、变基性岩及橄榄岩在不同压力下产生的熔体,前人陆续提出了对应的活度模型,并且其有效性得到了相关实验数据的验证。随着近年来熔体活度模型的不断更新和完善,变质相平衡模拟有望成为研究自然界深熔岩石的常规方法,为相关的麻粒岩和花岗岩成因研究、相关地球动力学演化研究提供新的思路。

基于感应同步器的高速高精度位置测量技术

现有的基于感应同步器的鉴幅、鉴相位置测量法,由于其原理缺陷,不适合高速高精度的测量场合.为解决高速高精度位置测量问题,给出一种新型的基于感应同步器的位置测量方法———幅度细分法.感应同步器输出的感应信号是调幅信号且幅度很低,为采用幅度细分技术,需对其输出的感应信号无失真的放大.在阐述系统工作原理的基础上,给出了系统的结构,并对关键功能电路进行了实验及仿真研究.结果表明,此法从原理上克服了感应信号中动态分量对测量结果的影响,克服了现有测量法不适合高速高精度测量的缺点,具有测量精度高、时间间隔固定。

2-戊基蒽醌在TMB/TOP中溶解度的测定与关联

Amylanthraquinone (AAQ) is a novel,effective working carrier and a potential substitute of 2-ethylanthraquinone (EAQ) in hydrogen peroxide production process.In order to obtain the basic data for the process development,the equilibria method was used to experimentally measure the solubility of AAQ in the mixed organic solvents of trimethylbenzen(TMB) and trioctyl phosphate(TOP) with different volume ratios,at 298.15—323.15 K. It was found that the solubility of AAQ was ca . 3 times greater than EAQ at the same conditions. Finally,experimental data were correlated by the modified λ-h equation,in which a factor of the solvent composition was added.The results showed that the modified λ-h equation can be used to predict the solubility of AAQ in TMB/TOP system with an average relative deviation (ARD) of 5%.

高效液相色谱法测定沙棘籽渣中黄酮苷元含量

目的 检测沙棘籽渣中总黄酮苷元含量。方法 沙棘籽渣甲醇提取物酸水解后用HPLC测定 ,以甲醇 水 (6 0∶4 0 )为流动相 ,检测波长为 36 8nm ,流速为 1 0mL·min-1;结果 每 10 0g沙棘籽渣中槲皮素、山奈素、异鼠李素的含量分别为 18 5 8,12 2 5 0 ,2 7 6 4mg ,回收率分别为 99 4 7% ,10 3 70 % ,98 5 1% ,结论 用该方法测定沙棘籽渣的黄酮苷元含量具有简单、准确。

多层组合桨搅拌槽内气-液分散特性的研究

在直径为0.476m的椭圆底搅拌槽中,采用由六叶半椭圆管叶盘式涡轮桨(HEDT)及四叶宽叶翼型桨的上提(WHU)及下压(WHD)操作组合的六种不同的三层桨,研究了气-液两相体系中的通气功率变化及气含率特性,获得不同桨型的通气搅拌功率及气含率的关联式;结果表明,底桨为HEDT的组合桨通气功率下降幅度最小,相同输入功率时气含率最高,其次为WHD,WHU为底桨时气液分散性能最差。因此,适用于气液两相操作的优化组合桨应以HEDT为底桨。此研究结果可为工业用多层组合桨气液搅拌反应器的设计提供参考。

水盐体系相平衡研究进展

水盐体系相平衡与相图是无机盐化工的理论基础,对水盐体系相平衡的研究可为盐湖盐类资源的综合开发利用提供理论支持。从水盐体系相平衡实验和理论研究两个方面,综述了近期国内外相关研究进展及研究方法。重点介绍了稳定相平衡和介稳相平衡体系相图测定方法及特点,概述了相区间和结晶类型变化的影响因素;从热力学模型法、统计力学理论和分子模拟3个方面介绍了水盐体系相平衡的理论研究思路及基于液-固化学势平衡的研究现状,并讨论了3类方法在相平衡研究上的可能发展方向。最后总结了该领域的一些研究热点,并对水盐体系相平衡的研究趋势作了展望。