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《中国科学院研究生院(地质与地球物理研究所)》 2008年
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气—水—盐—矿体系相平衡耦合化学平衡及其在二氧化碳地质储存数值模拟中的应用

李德栋  
【摘要】: 本文建立了H2O-CO2-NaCl-CaCO3体系的相平衡耦合化学平衡模型,其适用范围为0至250°C,1至1000 bar,0至饱和的NaCl浓度。模型建立了气-液-固(方解石,岩盐)相平衡与液相中的H+, Na+, Ca2+, CaHCO3+, Ca(OH)+, OH-, Cl-, HCO3-, CO32-, CO2(aq)和CaCO3(aq)的之间的化学平衡作为温度、压力、NaCl和CO2的浓度的函数,并能够在一定的温压范围内将其准确地计算出来,且计算精度与实验相当。同时碳酸的第一和第二离解常数、方解石和岩盐的溶解度、气体CO2的溶解度、溶液的碱度和pH值都能够准确地计算出来。模型能够准确地计算并预测出碳酸离解常数和表观离解常数之差,并且在给定的T-P-m条件下可得到所有物种的浓度及活度,其中活度系数的计算采用了Pizter离子相互作用模型。采用了修正后的HKF方程来预测CaHCO3+和CaCO30(aq)的离解常数,评估相关参数并得到了计算方程。与前人的模型相比,上述模型覆盖了更大的温度、压力和组成的范围,其计算结果也更接近实验数据,其中在高压区域优势更明显。基于模型编写了计算机代码,开发出计算程序并实现了网络在线计算,计算网址为:www.geochem-model.org。模型与TOUGH2程序进行耦合,发挥了其在数值模拟方面的优势并改进了其在水岩反应方面的不足,开发出更为先进的模拟程序来研究CO2在深部咸水层中的地质储存问题。初步的模拟结果显示这种多元多相平衡模型与TOUGH2相结合在模拟CO2储存方面是可行的。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(地质与地球物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P59

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【引证文献】
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4 Toshihiro Tanaka;;Application of Thermodynamic Databases to Evaluation of Surface Properties of Alloys and Ionic Mixtures[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
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