天然气组分的水合常数、水合热及理论溶解度

摘要

天然气在水中的溶解度是天然气地球化学定量研究中的基础参数。欲应用理论公式计算天然气组分在水中的溶解度，关键在于建立天然气组分的水合平衡常数与温度的关系。本文利用天然气组分的溶解度数据，标定了甲烷、乙烷、丙烷、Ｎ２、ＣＯ２和Ｈ２Ｓ的水合常数与温度的关系，从而建立了上述组分的理论溶解度公式。经验证，至少在下述分压范围内，上述气体的溶解度计算值与实测值基本吻合：甲烷≤６０ＭＰａ；乙烷≤５ＭＰａ；丙烷≤３ＭＰａ；Ｎ２≤５０ＭＰａ；ＣＯ２≤５ＭＰａ；Ｈ２Ｓ≤５ＭＰａ。天然气的水合热是研究气水合物形成的重要参数。研究表明，天然气组分的水合反应符合一般的化学反应规律。根据计算，上述气体的水合热分别为：甲烷，－１７．７４１；乙烷，－１０．４７１；丙烷，－９．４４１；ＣＯ２，－１７．５２０；Ｎ２，－１５．４１８；Ｈ２Ｓ，－１１．８４５（负号表示水合反应为放热反应，水合热的单位：ｋＪ／ｍｏｌ）。从理论上证明了当压力趋向无穷大时，气体的溶解度趋向一极限值。