控制超臨界水中酸堿性和擴散速率的熱力學理論研究.pdf

1、超臨界水(Supercritical water,SCW)可用于許多化學反應的反應媒介和反應物,其巨大的應用前景受到廣泛關注,然而SCW反應器腐蝕問題限制了其在工業(yè)上的廣泛應用。在超臨界狀態(tài)下,SCW具有極高的反應活性,是許多化合物的良好溶劑,也是一種強氧化劑,由于SCW的強腐蝕性導致SCW反應器的使用壽命明顯縮短。到目前為止,影響SCW反應器腐蝕機理仍然不明確。
　　本文主要研究超臨界水及超臨界水中化合物(HCl、NaCl)的解

2、離及擴散過程,進一步探索影響超臨界水反應器的腐蝕因素。本文主要分為兩部分:第一部分為通過 MD模擬和熱力學性能的研究計算水在不同溫度和壓力下的物理化學性質,包括水的解離常數(pKw)、熵值、焓值、濃度、體積、分子幾何結構和粒子的擴散等,了解水的腐蝕性,尤其是超臨界區(qū)水的腐蝕性;第二部分通過 MD模擬和熱力學性能的研究計算化合物(HCl、NaCl)在超臨界水中的解離和擴散,包括pKa、濃度、體積、分子幾何結構和粒子的擴散等,了解化合物在水

3、中的腐蝕性,尤其是在超臨界水中的腐蝕性,以確定影響超臨界水反應器的腐蝕因素。
　　實驗結果表明:在25MPa、50MPa和100MPa下,512個粒子體系的MD模擬數據與試驗所得數據相一致,驗證512個粒子的模擬體系的正確性。隨著壓力的升高,純水的pKw的最大值向高溫區(qū)移動,且最大值降低,酸性降低,對容器的腐蝕性減小。隨著溫度的增加,純水的MSD上升;可知在高壓、低溫下,水分子和解離離子的擴散系數最低,對容器的腐蝕性較小。HCl和