[发明专利]一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法

说明书

本发明涉及一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置和方法。测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置包括：COsubgt;2/subgt;供给装置、反应装置、取样器和核磁共振仪；COsubgt;2/subgt;供给装置与反应装置连接，COsubgt;2/subgt;供给装置用于向反应装置加入COsubgt;2/subgt;，反应装置用于制备溶解达到平衡的COsubgt;2/subgt;‑地层水溶液；取样器与反应装置连接，核磁共振仪用于对取样器中的COsubgt;2/subgt;‑地层水溶液检测扩散系数。采用上述装置可以在高温高压条件下测定COsubgt;2/subgt;在地质封存中的溶解特性，具有测量精确度高、准确性好、检测速度快、可实现连续测量不同温度压力条件下COsubgt;2/subgt;在地层水中的溶解度等优点。

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法。

背景技术

目前，国内外常用的二氧化碳在高温高压水中溶解度测定方法根据不同方法的特性，可分为直接测试法和间接测试法；根据其装置及原理差异，可分为静态法、循环法、泡点露点法、流动法、动力学法、原位光谱法和激光拉曼法。静态法：在已抽真空的反应釜中加入己脱气的料液，釜内通入气体并揽拌，保持平衡一段时间的恒温（平衡温度），以使釜内气液两相实现平衡，获得平衡压力。该方法的基本原理是：不同状态下气体的摩尔数之差计算气体的溶解度。循环法：向含有试样的平衡釜中通入溶质气体，利用循环泵使气液两相在恒温下循环，获得气液平衡时的温度和压力，对此时的气相进行色谱分析来计算气体的溶解度。泡点露点法：通过加（减）压，使反应釜中确定量的料液和气体融合并平衡，在保持恒温的状态下逐渐减（加）压，通过视窗观察第一个气泡（液滴）生成时的温度和压力，即得到反应釜中液体（气体）混合物的泡点（露点）。将不同比例组成下液体（气体）混合物的泡点（露点）联结，即可得到液相线（气相线）。即可间接测定气体的溶解度。流动法：预加热混合器中同时注入气体物料和液体物料，在确定的出口温度下进入反应釜中形成平衡的气、液两相，分别由反应釜上、下部取出平衡的气相、液相并冷凝，进而进行取样、分析。动力学法：不发生任何化学反应的完全物理吸收为前提，立足于动力学基础模型，由瞬时速率和瞬时浓度回归求解气体的溶解度。原位光谱法：将放有适量溶质的反应釜的温度调至待测温度后通入CO₂，借助磁力揽拌器使溶质与CO₂充分接触。溶质将在不断升高的压力下逐渐溶解，与CO₂形成混合物。在确定的压力条件下，定时对混合物的吸光度进行测定，直至吸光度固定不变，溶质与CO₂实现溶解平衡。激光拉曼法：在一定时间段内检测和计算体系 CO₂和纯水的峰高比，通过所测数值比较，判断体系是否达到热力学平衡。

但是这些方法在测量溶解度都有自己的短板：静态法需耗费大量的时间来实现平衡状态；循环法为了减小误差必须保证气相在进行色谱分析之前不受设备内部冷凝或者过热等现象的影响；泡点露点法操作难度大，难以判断反应釜内混合物是否达到泡点（露点）；流动法难以连续精确的计量，须配备输送气料的压缩机和输送液料的泵，实验成本较高；原位光谱法具有精度高、取样简易及保持系统平衡的优点，但目前尚未清楚超临界二氧化碳的密度变化是否会影响光谱的吸收。

因此，建立一套具有数据精确度高、检测速度快、可实现连续测量高温高压下二氧化碳在地层水中的溶解度的测试方法，对二氧化碳封存技术的发展具有重要意义。

发明内容

鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法。采用上述装置和方法可以在高温高压条件下测定CO₂在地质封存中的溶解特性，具有测量精确度高、准确性好、检测速度快、可实现连续测量不同温度压力条件下CO₂在地层水中的溶解度等优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置，包括：CO₂供给装置、反应装置、取样器和核磁共振仪；