[发明专利]生成和测试含水气体流的方法

说明书

用于在自加压流动池16内产生含水气体溶液的方法包含在管线中混合位置12混合含水盐前体溶液7和含水酸前体溶液5以产生流体前体混合物13，流体前体混合物13通过入口管14引入自加压流动池16以产生含水气体。一旦在自加压流动池16内，前体混合物13与样品48发生反应。样品48和发生反应的含水溶液62都可以进行各种实时测试，例如电化学测试和管线中表征技术。这个方法允许准确和精确地保持含水盐前体7和含水酸前体5的浓度，同时允许在处理和测试产生的各种有毒含水气体流的提高安全性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月31日提交的第16/050,245号美国专利申请的权益。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及在含水液体流中生成和测试溶解气体的方法，并且更具体地涉及在压力容器下在管线中混合位置处混合含水酸前体溶液和含水盐前体溶液以生成溶解的含水气体，并且将含水混合物引入自加压流动池，然后将所研究的材料暴露于自加压流动池内的含水气体流。

背景技术

石油和天然气行业一直在努力应对二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S)等溶解气体的影响，当输送含有CO₂、H₂S或其混合物的液体和气体时，这些气体会导致管道降解和腐蚀。因此，了解CO₂和H₂S的腐蚀机理对于管道的保护非常重要，因为在不同条件下更深入了解这一机理有助于改善管道的维修。当对溶解的含水气体进行测试时，特别是当这些材料也有毒时，选择、控制和准确并精确地保持溶解的含水气体的浓度是有利的。在分析溶解的含水气体如何与样品相互作用时，浓度稳定性尤其重要，因为单一和混合气体的浓度可以不同地影响材料，并且改变一种气体而不影响其它溶解物质的浓度可能对其它方法具有挑战性。此外，必须安全地处理一些溶解的含水气体，以限制暴露于环境和人类。然而，目前产生溶解的含水气体的方法使得难以既保持溶解的含水气体的所需浓度，又难以限制腐蚀性和有毒气体物质的大气暴露，同时又允许实时电化学测量。

发明内容

因此，存在对产生和测试溶解的含水气体的方法的持续需求，这些方法在保持溶解的含水气体的浓度的同时，还限制有毒气体物质的大气暴露而无需气体原料。目前用于产生溶解的含水气体的方法满足了这些需求，并且在保持溶解的含水气体物质的浓度同时将职业和环境安全问题最小化方面显示出显著的改善。控制溶解的含水气体物质的浓度为处理有毒的溶解的含水气体物质(诸如H₂S)提供了更安全的方法，因为这些物质最初是使用危险性较小的含水盐前体溶液生成的，随后在完全密闭的设备内被中和。溶解的含水气体物质的受控浓度进一步提供了更稳定的测试条件，在这种条件下，可以在存在一种或多种溶解的气体物质的情况下对样品进行分析。

根据本公开的至少一个实施例，提供了一种用于生成含水气体流的方法。该方法包括制备含水酸前体溶液和含水盐前体溶液。含水酸前体溶液和含水盐前体溶液通过在管线中混合位置上游的独立入口泵进料。含水酸前体溶液和含水盐前体溶液在管线中混合位置组合以产生前体混合物，然后将其通过入口管引入到管线中混合位置下游的自加压流动池。两种前体混合物的组合导致反应以形成含水气体。入口管被密封机构包围，该密封机构保持自加压流动池内的压力。一旦将前体混合物引入自加压流动池，含水气体流产生与自加压流动池内产生的溶解气体量相关的压力水平。最后，含水气体流通过出口管从自加压流动池转移。出口管中的压力由相邻的压力调节器保持，该压力调节器可防止自加压流动池减压。

含水酸前体溶液可包含任何强酸，包括硫酸、碘化氢、溴化氢、高氯酸、氯化氢、氯酸、硝酸和其组合。含水盐前体溶液可包含任何盐，包括但不限于硫化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾和其组合。含水酸前体溶液和含水盐前体溶液均可具有从0M到饱和状态的浓度范围，并且优选在5μM与10M之间或在100μM与100mM之间。