技术特征：
1.一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取系统，其特征在于，包括：气体提取罐(1)，其内装载液相可溶酸性气体；注射泵(7)，用于对所述气体提取罐(1)通过管线向所述注射泵(7)供给的液相可溶酸性气体增压；预饱和容器(16)，其内装载盐水溶液，所述注射泵(7)通过管线供给的增压液相可溶酸性气体与所述盐水溶液在所述预饱和容器(16)中混合为酸性气体预饱和溶液；反应容器(19)，包括壳体，包括形成在所述壳体内部的容置空间；温度控制装置，设置在所述容置空间中，用于形成所述反应容器的温度可控环境；搅拌装置，设置在所述容置空间中，用于搅拌所述预饱和容器通过管线供给给所述反应容器中的酸性气体预饱和溶液而形成酸性气体饱和溶液；ph检测的电极，设置在所述容置空间中，所述ph检测的电极包括至少两种不同类型的电极，不同类型的电极对应检测所述反应容器在不同环境温度范围下所述反应容器中酸性气体饱和溶液的ph。2.如权利要求1所述的一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取系统，其特征在于，所述气体提取罐(1)与所述注射泵(7)连接，所述气体提取罐(1)与所述注射泵(7)之间设有第一三通阀(5)，所述气体提取罐(1)通过第一管线与所述第一三通阀(5)的第一端口连接，所述气体提取罐(1)与所述第一三通阀(5)之间依次设有第一针阀(2)和止回阀(3)，所述第一三通阀(5)的第二端口通过第二管线与所述注射泵(7)的一端连接，所述第一针阀(2)具有通液态酸性气体打开状态和关闭状态，当所述第一针阀(2)在液态酸性气体打开状态时，所述气体提取罐(1)内的液态酸性气体通过所述第一管线、所述第一三通阀(5)和所述第二管线流入所述注射泵(7)中；所述注射泵(7)的另一端通过第四管线与所述预饱和容器(16)的一端连接，第四管线上设置第三针阀(12)、指示压力泄压阀(14)、压力传感器(13)；所述预饱和容器(16)另一端通过第五管线与进排水口连接，所述预饱和容器(16)第三端通过第六管线与所述反应容器(19)连接，所述预饱和容器(16)与进排水口之间设有第四针阀(17)，所述第四针阀(17)具有盐水打开和关闭状态，当所述第四针阀(17)为盐水打开状态时，盐水通过第五管线进入所述预饱和容器(16)中，所述预饱和容器(16)用于将注入的盐水与所述注射泵(7)通过所述第五管线供给来的增压液态酸性气体混合为酸性气体预饱和溶液；所述预饱和容器(16)与所述反应容器(19)之间设有第五针阀(18)，当所述第五针阀(18)打开时，所述预饱和容器(16)与所述反应容器(19)之间连通，所述预饱和容器(16)内的酸性气体预饱和溶液通过所述第六管线注入所述反应容器(19)中。3.如权利要求2所述的一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取系统，其特征在于，所述反应容器(19)的另一端通过第七管线与进料口连接，所述反应容器(19)的另一端还通过第八管线与出料口连接，所述反应容器(19)与进料口之间设有第七针阀(22)，所述第七针阀(22)为具有通标定溶液或酸性气体打开状态和关闭状态，所述第七针阀(22)在标定溶液或酸性气体打开状态，标定溶液或酸性气体通过所述第七管线向所述反应容器(19)提供标定溶液或酸性气体。
4.如权利要求3所述的一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取系统，其特征在于，所述第一三通阀(5)的第三端口通过第三管线与排气进水口连接，所述第一三通阀(5)与排气进水口之间设有第二针阀(4)。5.如权利要求4所述的一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取系统，其特征在于，所述第四管线上还设置排放真空支线，所述排放真空支线包括第二三通阀(11)、排水口、指示泄压阀(9)和真空泵(10)，所述第二三通阀(11)的第一端口通过第一三通管道与所述第四管线连接，所述第二三通阀(11)的第二端口与排水口连接，所述第二三通阀(11)的第二端口连接第二三通管道的第一端口，所述第二三通管道的第二端口与所述真空泵(10)连接，所述第二三通管道的第三端口与所述指示泄压阀(9)连接，当所述第三针阀(12)打开时，所述注射泵(7)与所述预饱和容器(16)之间相互连通，所述第四管线上还设置净化支线，所述净化支线通过第三三通阀(15)与所述第四管线连接。6.如权利要求5所述的一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取系统，其特征在于，所述第一三通阀(5)与所述注射泵(7)之间设有第一断流止回阀(6)，所述第一断流止回阀(6)用于防止液态酸性气体倒流。7.一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取方法，其特征在于，使用权利要求6所述的测量系统，包括如下步骤：s1.电极标定和校准阶段；s2.准备阶段；s3.密封检验和清理阶段；s4.预混合准备阶段：对所述气体提取罐(1)通过管线向所述注射泵(7)供给的液相可溶酸性气体增压；s5.预混合阶段：增压液相可溶酸性气体与盐水溶液在预饱和容器(16)中混合为酸性气体预饱和溶液；s6.饱和溶液形成阶段：所述反应容器(19)中搅拌酸性气体预饱和溶液形成酸性气体饱和溶液；s7.ph值测量阶段：使用不同类型的电极对应检测所述反应容器(19)在不同环境温度范围下所述反应容器中酸性气体饱和溶液的ph；s8.清理阶段。8.根据权利要求7所述的一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph获取方法，其特征在于，s1.电极标定和校准阶段：实验开始前分别对ph测量的玻璃电极和氧化锆电极以及ag/agcl参考电极采用低ph和高ph两种标定液进行标定和校准，通过低ph标定液对玻璃电极和氧化锆电极进行标定和校准时，开启第七针阀(22)，由第七管线通入低ph标定液对ph测量的玻璃电极和氧化锆电极进行标定和校准，在标定和校准完成后，开启第八针阀(23)，通过第八管线排出低ph标定液，通过高ph标定液对玻璃电极和氧化锆电极进行标定和校准时，开启第七针阀(22)，由第七管线通入高ph标定液对ph测量的玻璃电极和氧化锆电极进行标定和校准，在标定和校准完成后，开启第八针阀(23)，通过第八管线排出高ph标定液；其中，标定液可以选择专业的ph标定溶液，也可以根据自己的需求配制标定溶液，在进行标定时n2压力略高于液体沸点即可，使用n2作为加压介质，在环境温度下，在16mpa的压力下对低ph
和高ph两种标定液进行测量，之后在对玻璃电极在低压条件下进行校准；s2.准备阶段：在标定和校准完成后关闭第二针阀(4)、第四针阀(17)、第六针阀(21)、第七针阀(22)和第八针阀(23)密封整个系统，设置指示泄压阀(9)的指示压力0.35mpa，指示压力泄压阀(14)的指示压力18.6mpa；s3.密封检验和清理阶段：打开第七针阀(22)和第八针阀(23)，关闭第五针阀(18)，形成反应容器(19)的独立密封空间，去除反应容器(19)内剩余的其他气体后关闭第七针阀(22)和第八针阀(23)；然后开启第二针阀(4)通入he气体，使用he气体对整体系统的密封性进行检验，气密性检查完毕后，开启真空泵(10)吸出he气体，he气体吸出完成后关闭真空泵并通过第二针阀(4)通入超纯水，使用超纯水清理装置的第二管线、第三管线、注射泵(7)、第四管线、预饱和容器(16)、第六管线及反应容器(19)，清理完成打开第八针阀(23)排出超纯水，排出超纯水后打开净化支线，使氮气由净化支线经过第三三通阀(15)通入系统，使用n2对系统各部分进行吹扫干燥，吹扫完成后关闭第八针阀(23)和第二针阀(4)；s4.预混合准备阶段：关闭第三针阀(12)，打开第一针阀(2)，通过注射泵(7)来吸入气体提取罐(1)内的液态酸性气体，使用注射泵(7)对酸性气体进行加压；由此，第二针阀(4)、第三针阀(12)的关闭形成了气体提取罐(1)和注射泵(7)的独立的密封空间；使用注射泵(7)对酸性气体进行加压的同时，打开第四针阀(17)，关闭第五针阀(18)，此时第三针阀(12)处于关闭状态，由此形成了预饱和容器(16)的独立密封空间，盐水溶液通过第四针阀(17)向预饱和容器(16)内注入；s5.预混合阶段：酸性气体在注射泵(7)中加压完成且预饱和容器(16)内盐水溶液注入完成后，打开第三针阀(12)，关闭第四针阀(17)，停止向预饱和容器(16)供应盐水溶液，并将注射泵(7)和预饱和容器(16)连通，且形成注射泵(7)和预饱和容器(16)连通的共同独立密封空间，使加压后的液态酸性气体进入预饱和容器(16)中，与预饱和容器(16)内的盐水溶液进行混合形成酸性气体预饱和溶液，预混合过程中时刻监测压力感应器(13)的读数，在压力感应器(13)的读数小于4.5mpa时，手动调整压力，保证酸性气体与待测溶液充分接触，相互溶解；s6.饱和溶液形成阶段：打开第五针阀(18)向反应容器(19)注入预饱和容器(16)中的酸性气体预饱和溶液，在反应容器(19)内使用磁力搅拌棒搅拌溶液进一步让酸性气体与盐水溶液充分混合，维持酸性气体盐溶液的饱和状态，同时观察注射泵(7)的压力及压力传感器(13)的读数，保证酸性气体充分溶解于待测液，最终使盐溶液为饱和酸性气体的溶液；其中，使用磁力搅拌棒进行搅拌时，在压力传感器(13)的压力小于10mpa时需要搅拌至少4小时，在压力传感器(13)的压力大于10mpa时需要搅拌至少24小时；s7.ph值测量阶段：搅拌完成后，开启电加热器对反应容器(19)进行加热，形成不同的温度范围，在不同温度范围下，用保温层对其保温，等温度、压力稳定系统达到相平衡时，使用ph计对酸性气体饱和溶液ph值进行测量，在测量酸性气体饱和溶液的ph值时，时刻监测反应容器(19)内温度计的读数，在温度计读数小于90℃时使用玻璃电极测量ph值，在温度计读数大于90℃时使用氧化锆电极测量ph值；s8.清理阶段：在完成一次测量后，先打开第六针阀(21)和背压调节装置(20)，对反应容器(19)进行缓慢降压，当反应容器(19)内压力为常压后，再打开第二针阀(4)、第四针阀(17)，第七针阀(22)、第八针阀(23)和真空泵(10)，进行装置的排气排水。
9.一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph预测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预测方法，在设置的参数条件下获取co2饱和cacl2水溶液ph预测值；根据权利要求1-6中任一项所述测量系统，在与所述预测方法实施相同的参数条件下，获取co2饱和cacl2水溶液ph测量值，根据所述ph测量值校验所述ph预测值的准确性；所述预测方法包括：步骤一、分析co2饱和cacl2水溶液ph影响因素，根据经验公式建立pitzer计算模型；步骤二、根据pitzer计算模型，通过获得压力数据以及相关以温度为变量的经验公式，获得co2的分压数据，其经验公式如下；p为施加的压力，单位为mpa，t1值为647.096，单位为k，温度t的区间为2298.15k-425.15k，施加的压力p的区间为0.2-15mpa；步骤三、将获得co2的分压数据转化为可以导入phreeqc中的co2压力系数，其公式如下；其中是co2的分压数据，p0是标准大气压力，取值为0.010325mpa；步骤四、根据相关数据对pitzer计算模型的相互作用参数进行优化，使用优化过后的pitzer计算模型获得co2饱和cacl2溶液的预测数据；步骤五、在phreeqc内设置相关参数，包括温度、溶液种类、co2分压系数；步骤六、重新设置相关参数，进行下一个参数条件下co2饱和cacl2溶液ph的预测。10.根据权利要求9所述的一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液ph预测方法，其特征在于，步骤一中所述co2饱和cacl2水溶液的ph影响因素包括温度因素、压力因素及离子因素，所述温度因素为co2饱和cacl2水溶液的温度，所述压力因素为co2分压，所述离子因素为cacl2水溶液的浓度；步骤四中所述的针对于对pitzer模型的相互作用参数的优化，对其中的β
mx(0)
和β
mx(1)
中b0、b3项，ψ
ijk
中的b0项修改优化，在phreeqc中，pitzer系数p与温度的函数相关，一般形式如下:所述相互作用参数的优化包括：首先，考虑由单盐数据拟合而来的β
mx(0)
、β
mx(1)
β
mx(2)
参数，通过对β
mx(0)
、β
mx(1)
β
mx(2)
中b0、b1、b2、b3、b4、b5经验参数的修正使得预测结果接近实验数据，由试错法多次尝试，多次修改相关经验系数b0、b1、b2、b3、b4、b5，使用修改过后的数据库运行程序得出结果进行比对，逐步将预测结果向实验结果逼近：其次，考虑co2溶解，根据对θ
ij
、ψ
ijk
相关经验系数b0、b1、b2、b3、b4、b5进行修改，通过多次试错，多次运行后的结果比对，表明ψ
ijk
的优化效果较好，后续只针对ψ
ijk
进行优化，将最终结果与初始数据库结果进行比对。
技术总结
一种高温高压条件下饱和酸性气体的溶液pH获取系统、方法及预测方法，包括气体提取罐，其内装载液相可溶酸性气体；注射泵，用于对气体提取罐通过管线供给来的液相可溶酸性气体增压；预饱和容器，其内装载盐水溶液，注射泵通过管线供给的增压液相可溶酸性气体与盐水溶液在预饱和容器中混合为酸性气体预饱和溶液；反应容器，包括壳体和容置空间；温度控制装置，设置在容置空间中；搅拌装置，设置在容置空间中；pH检测电极，设置在容置空间中，pH检测电极包括至少两种不同类型的电极，用于检测反应容器在不同环境温度范围下的酸性气体饱和溶液的pH。本发明能够在高温高压的条件下高精度测量饱和酸性气体的盐水溶液或纯溶液的pH值。量饱和酸性气体的盐水溶液或纯溶液的pH值。量饱和酸性气体的盐水溶液或纯溶液的pH值。
技术研发人员：美合日阿依
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2023/3/7