高含硫天然气中单质硫扩散实验研究

发布时间：2017-10-03 00:39

  本文关键词：高含硫天然气中单质硫扩散实验研究

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【摘要】：根据单质硫运移方式发现,单质硫不但会以固态形式运移,而且还会在高含硫天然气中进行扩散运移。目前,现有的气体扩散系数理论模型具有一定的局限性,仅限于低温低压；对于高温高压的条件,只能在理论扩散方程基础上通过反推法来获得扩散系数,这些数据并没有得到更多的实验数据验证。因此,研究高温高压下单质硫在高含硫天然气中的扩散十分重要。在国内外研究分子扩散的基础上,本文首先进行了高含硫天然气中单质硫在不同压力、温度下的溶解度实验研究；其次,在单质硫溶解度实验基础上,进行了高温高压下单质硫在高含硫天然气中的扩散实验研究；最后,建立能够计算预测高温高压下单质硫在高含硫天然气中的扩散系数方程。本文主要取得了以下几方面的认识：(1)本文建立了一套物理溶解的方法来测试不同压力、温度下单质硫的溶解度,得到了扩散实验前的单质硫溶解度数据,为研究单质硫的扩散实验提供了基础数据。(2)分别测试了不同温度、压力条件下,单质硫在四种(N2、H2S、C02、CH4)气体中的溶解度。研究了温度、压力、气体组分对单质硫溶解度的影响；研究表明：在相同温度、压力下,单质硫在H2S中的溶解度最大,其次是CO2,最小的是N2。(3)本文建立了一套高温高压下单质硫的扩散系数测试方法；通过测定高温高压下两容器中单质硫的浓度变化,计算出高温高压下单质硫在天然气中的扩散实验数据。(4)扩散系数计算果表明,单质硫的扩散系数受到了体系温度、压力及气体组分的影响。研究表明在相同的压力条件下,单质硫的扩散系数随温度的增加而增大；在相同的温度条件下,单质硫的扩散系数随压力的增加而降低。(5)将实验数据与理论计算数据进行对比分析,结果发现：在高压下,实验数据与富勒(Fuller)理论经验公式、马克斯韦尔.吉利兰(Gilliland)的半经验公式计算的数据误差较大,其误差范围为10%～20%；通过修正后其误差小于2%。因此,该方程能够计算的高温高压下单质硫的扩散系数,其误差更小,结果更加准确、
【关键词】：高含硫天然气 单质硫 溶解度 扩散系数 实验
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE983
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究目的及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-15
• 1.2.1 单质硫沉积机理研究现状8-11
• 1.2.2 单质硫溶解度研究现状11-13
• 1.2.3 分子扩散系数研究现状13-15
• 1.3 主要研究目标、内容及技术路线15-16
• 1.3.1 主要研究目标15
• 1.3.2 主要研究内容15
• 1.3.3 技术路线15-16
• 1.4 完成主要工作及创新点16-18
• 1.4.1 完成主要工作16-17
• 1.4.2 创新点17-18
• 第2章 高含硫天然气中单质硫沉积扩散研究18-23
• 2.1 高含硫天然气中单质硫的沉积机理18-20
• 2.1.1 高含硫气井井筒中单质硫的来源18
• 2.1.2 高含硫天然气中单质硫的沉积机理18-20
• 2.2 高含硫天然气中单质硫的扩散机理20-22
• 2.2.1 单质硫在井筒的传质扩散过程20-22
• 2.2.2 单质硫在高含硫气体中的扩散系数22
• 2.3 小结22-23
• 第3章 高含硫天然气中单质硫溶解度实验研究23-34
• 3.1 单质硫的溶解度实验测试23-25
• 3.1.1 实验样品准备23
• 3.1.2 实验流程及测试方法23-25
• 3.2 单质硫的溶解度实验测试结果25-32
• 3.2.1 单质硫在N_2中的溶解度实验25-27
• 3.2.2 单质硫在H_2S中的溶解度实验27-29
• 3.2.3 单质硫在CH_4中的溶解度实验29-30
• 3.2.4 单质硫在CO_2中的溶解度实验30-32
• 3.3 小结32-34
• 第4章 高含硫天然气中单质硫扩散实验研究34-48
• 4.1 单质硫的扩散实验测试34-37
• 4.1.1 实验样品准备34
• 4.1.2 实验流程及测试方法34-37
• 4.2 单质硫的扩散实验测试结果37-46
• 4.2.1 单质硫在N_2中的扩散实验37-39
• 4.2.2 单质硫在H_2S中的扩散实验39-41
• 4.2.3 单质硫在CH_4中的扩散实验41-43
• 4.2.4 单质硫在CO_2中的扩散实验43-46
• 4.3 小结46-48
• 第5章 单质硫的扩散实验数据与理论模型对比48-59
• 5.1 分子扩散系数理论算法48-49
• 5.2 分子扩散系数理论数据与实验数据对比49-57
• 5.2.1 单质硫在N_2中的扩散系数对比结果49-51
• 5.2.2 单质硫在H_2S中的扩散系数对比结果51-53
• 5.2.3 单质硫在CH_4中的扩散实验对比结果53-55
• 5.2.4 单质硫在CO_2中的扩散系数对比结果55-57
• 5.3 小结57-59
• 第6章 结论与建议59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 建议59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果66

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本文编号：962215