Vorhersage und experimentelle Bestimmung der Löslichkeit exotischer Schuppen bei hohen Temperaturen – Zinksulfid
Das Vorhandensein von „exotischem“ Maßstab wie Zinksulfid (ZnS), Bleisulfid (PbS) und Eisensulfid (FeS) in HP / HT-Reservoirs wurde identifiziert. „Exotische“ Zundermaterialien stellen eine neue Herausforderung in HP/HT-Reservoirs dar. Dies hat zur Entwicklung fortschrittlicherer Werkzeuge geführt, um ihr Verhalten unter extremen Bedingungen vorherzusagen. Ziel dieser Arbeit ist es, ZnS in die Gruppe der Skalenmaterialien aufzunehmen, die mit dem erweiterten UNIQUAC-Modell modelliert werden können.
Löslichkeitsdaten für ZnS sind in der offenen Literatur knapp. Um die verfügbaren Daten zu verbessern, untersuchen wir das experimentelle Verhalten der ZnS-Löslichkeit bei hohen Temperaturen. Die Bestimmung der Löslichkeit von ZnS erfolgt bei Temperaturen bis zu 250 ° C. Zinksulfid (99,99%) und Reinstwasser werden in einer Durchstechflasche in einer reduzierten Sauerstoffatmosphäre vorgelegt. Die Probe wird in ein kontrolliertes Bad gegeben und gerührt, bis das Gleichgewicht erreicht ist. Die Suspension wird bei gleicher Prozesstemperatur filtriert und sofort verdünnt. Anschließend wird die wässrige Lösung mittels optischer Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) als Analysetechnik analysiert. Die Konzentrationen von Zn2+ und S2− Ionen werden analysiert. Die experimentellen Daten werden zur Parameterschätzung im erweiterten UNIQUAC-Modell von Villafafila et al. (2005); (2006).
Die Fest-Flüssig-Phasengleichgewichte des Systems werden mit dem erweiterten UNIQUAC-Modell dargestellt. Dieses Modell wird aufgrund seiner Vielseitigkeit und der geringeren Anzahl von Parametern (zwei Parameter pro Art plus zwei Parameter pro Artpaar) ausgewählt, die im Vergleich zu anderen Modellen (Pitzers Modell) geschätzt werden müssen. Es wird beobachtet, dass die ZNS-Löslichkeit mit zunehmender Temperatur zunimmt. Diese Temperaturabhängigkeit wird durch das erweiterte HVAC-Modell sehr gut dargestellt. Das Modell ist in der Lage, experimentelle Daten innerhalb des experimentellen Fehlers vorherzusagen.
Die Übereinstimmung zwischen experimentellen Daten und dem erweiterten UNIQUAC-Modell zeigt, dass dieses thermodynamische Modell ein vielversprechendes Werkzeug ist, um das Auftreten von ZnS-Skalierung in HP / HT-Reservoirs zu bestimmen. Diese Methodik kann auf andere Skalierungsmaterialien (PbS, FeS) erweitert werden, wodurch das erweiterte UNIQUAC-Modell zu einem führenden Modell für die Vorhersage der Skalierung in HP / HT-Reservoirs wird.