毕业论文（设计）CO2正癸烷正十二烷的界面张力实验研究.docVIP

CO2/正癸烷/正十二烷的界面张力实验研究 摘要：本文利用悬滴法界面张力实验系统对CO2/正癸烷(1)/正十二烷(2)在3种不同配比下的界面张力进行了实验研究，其中正癸烷的质量分数w1分别为0.3009、0.5003和0.6935，温度和压力范围分别为303.15~383.15 K和0.10~1.56 MPa。利用共获得105组实验数据，采用三种不同的关联模型对获得的实验数据进行了拟合。CO2/正癸烷/正十二烷界面张力实验值与三种模型计算值的绝对偏差平均值分别为0.19 %、0.13 %和0.33 %。 关键词: CO2；烷烃；界面张力； 0 引言 CO2捕集与封存（CCS）与提高原油采收率（EOR）相结合是一种同时缓解环境与能源双重压力的新途径，界面张力是重要的流体热物理性质和界面性质参数，能够直接影响CO2在油藏地质中的封存效果和多孔介质多相流动特性，获得精确可靠的CO2/烷烃界面张力数据为进一步建立通用性和较高精度的CO2/原油体系界面张力预测模型提供可靠的数据支持。 目前，CO2/烃类体系界面张力的实验研究主要集中在正构烷烃(C4~C15)纯质的二元体系，环烷烃和芳香烃二元体系的实验数据非常少。因此，需要拓展已有数据的温度范围和纯质烃的种类，进一步获得同种类或不同种类烃的三元体系界面张力数据。直链烷烃正癸烷和正十二烷是两种主要的烷烃，常被模拟作为原油和航空煤油替代物。目前关于CO2/正癸烷(1)/正十二烷(2)界面张力的实验研究文献还未见报道。因此，本文采用悬滴法对CO2/正癸烷/正十二烷混合物的界面张力进行实验研究，为其进一步的研究提供可靠的热物性数据。 1 实验 1.1实验样品 实验所用正癸烷及正十二烷均由阿拉丁公司提供，纯度均大于99 %，二氧化碳由济宁协力特种气体有限公司提供，纯度≥99.999 %。样品配制采用的天平由SHIMADZU公司提供，精度为0.01g，混合物质量配比的误差为±0.2 %。 1.2实验方法 界面张力测量采用悬滴法，悬滴法利用测定处于重力与表面张力平衡状态的液滴外形，获得待测液体的表面张力。本文采用的表面张力测量实验系统如图所示，主要由实验测试本体、温度控制及测量系统和图像采集及数据处理系统等组成。其中，实验本体的作用是布置固定毛细管、观察窗和铂电阻温度计；温度控制及测量系统是为了维持温度的稳定性和均匀性，准确采集温度数据；图像采集及数据处理系统能够获取清晰可靠的液滴外形轮廓，并实现数字化处理及计算。 采用甲苯和正更烷对实验系统的可靠性进行了检验[]，本文数据与文献数据的最大绝对偏差不超过±0.2mN?m-1，说明本文系统对表面张力的实验测量比较准确可靠，可以满足表面张力的高精度测量要求。 1.试样瓶；2.平流泵；3.温度控制器；4.光源；5.观察窗；6.实验本体； 7.Fluke2100温度控制器；8.F500测温仪；9.计算机；10.CMOS高分辨率相机；11.毛细管 图悬滴法表面张力实验系统示意图 2 实验结果与分析 对CO2/正癸烷(1)/正十二烷(2)在3种不同配比下的界面张力进行了实验研究，其中正癸烷的质量分数w1分别为0.3009、0.5003和0.6935，温度和压力范围分别为303.15~383.15 K和0.10~1.56 MPa，每20 K进行一次测量，共获得105组实验数据，实验结果列于表1。其中，气相采用CO2纯质密度，数据均来源于NIST REFPROP 9.0[]，液相采用正癸烷/正十二烷混合物密度数据，采用GERG-2008方程[]计算。 表 1 CO2/正癸烷/正十二烷的界面张力实验数据 T/K p/MPa △ρ/kg?m-3 σ/ mN?m-1 T/K p/MPa △ρ/kg?m-3 σ/mN?m-1 w1=0.3009 303.15 0.10 734.00 24.16 323.15 0.10 719.15 21.50 0.31 730.51 23.55 0.31 715.96 21.01 0.51 727.05 22.97 0.51 712.74 20.67 0.79 721.99 21.91 0.81 707.79 19.98 1.00 718.13 21.33 1.01 704.45 19.64 1.30 712.46 20.42 1.30 699.43 18.99 1.50 708.69 19.87 1.50 695.94 18.59 343.15 0.11 704.18 20.03 363.16 0.12 688.88 18.20 0.30 701.32 19.64 0.31 686.36 17.93 0.50 698.33 19.22 0.50 683.63 17.68