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Roles of Carbon Dioxide and Methane in the Dissolution of Elemental Sulfur in Natural Gas
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2022-11-03 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c02968 Yuan Wei 1 , Li Wang 2 , Nong Li 2 , Long Wen 2 , Xiangyu Huo 1 , Li Zhang 1 , Mingli Yang 1
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2022-11-03 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c02968 Yuan Wei 1 , Li Wang 2 , Nong Li 2 , Long Wen 2 , Xiangyu Huo 1 , Li Zhang 1 , Mingli Yang 1
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Sulfur deposition usually occurs in the development of high-sulfur gas reservoirs, threatening the production efficiency and mining safety by blocking the pore throats. Prediction on the solubility evolution of elemental sulfur in the sour gases is fundamental for controlling over sulfur deposition. It has been well-recognized that H2S is the main solvent in the sour gases. However, it remains unclear how the other components affect the sulfur dissolution in H2S. The solubility evolution of elemental sulfur (S8) in the binary mixtures (H2S and CO2), ternary mixtures (H2S, CO2, and CH4), and mixtures up to five components is studied using molecular dynamics simulations under varying temperature, pressure, and component. On the basis of reproducing the experimentally observed dramatic solubility reduction, the antisolvent role of CO2 and CH4 in the sulfur dissolution is revealed. The solubility reduction stems from not only the low solubility in CO2 and CH4 but also the competitive interaction of CO2 and CH4 with H2S, and the latter is decisive. Our findings would be useful for the establishment of the sulfur dissolution/deposition model, which is essential for the development of high-sulfur natural gas reservoirs.
中文翻译：
二氧化碳和甲烷在天然气中元素硫溶解中的作用
硫沉积多发生在高含硫气藏开发过程中，堵塞孔喉，威胁生产效率和开采安全。预测酸性气体中元素硫的溶解度演变是控制硫沉积的基础。众所周知，H 2 S是酸性气体中的主要溶剂。然而，目前尚不清楚其他组分如何影响硫在 H 2 S 中的溶解。元素硫 (S 8 ) 在二元混合物（H 2 S 和 CO 2）、三元混合物（H 2 S、CO 2 , 和 CH 4)，并在不同的温度、压力和成分下使用分子动力学模拟研究多达五种成分的混合物。在重现实验观察到的溶解度急剧下降的基础上，揭示了CO 2和CH 4在硫溶解中的反溶剂作用。溶解度降低不仅源于在CO 2和CH 4中的低溶解度，还源于CO 2和CH 4与H 2 S的竞争性相互作用，后者是决定性的。我们的研究结果将有助于建立硫溶解/沉积模型，这对于高含硫天然气藏的开发至关重要。
更新日期：2022-11-03
中文翻译：
二氧化碳和甲烷在天然气中元素硫溶解中的作用
硫沉积多发生在高含硫气藏开发过程中，堵塞孔喉，威胁生产效率和开采安全。预测酸性气体中元素硫的溶解度演变是控制硫沉积的基础。众所周知，H 2 S是酸性气体中的主要溶剂。然而，目前尚不清楚其他组分如何影响硫在 H 2 S 中的溶解。元素硫 (S 8 ) 在二元混合物（H 2 S 和 CO 2）、三元混合物（H 2 S、CO 2 , 和 CH 4)，并在不同的温度、压力和成分下使用分子动力学模拟研究多达五种成分的混合物。在重现实验观察到的溶解度急剧下降的基础上，揭示了CO 2和CH 4在硫溶解中的反溶剂作用。溶解度降低不仅源于在CO 2和CH 4中的低溶解度，还源于CO 2和CH 4与H 2 S的竞争性相互作用，后者是决定性的。我们的研究结果将有助于建立硫溶解/沉积模型，这对于高含硫天然气藏的开发至关重要。
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