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稳定碳同位素的动力学模拟研究浅析

发布时间:2021-09-10      点击次数:31
   稳定碳同位素动力学分馏模型的理论基础主要是:
  1.基于瑞利分馏理论,早期的模型主要基于这个理论;
  2.化学反应动力学理论。瑞利分馏理论最早用于描述蒸发-凝结过程,液相与蒸汽相之间的同位素分馏效应。瑞利分馏理论认为液相与蒸汽相的同位素比值与分馏系数(α)、剩余液相的比例(f)及原始液相的同位素比值(Rl0)有关,可以通过瑞利方程进行计算。天然气碳同位素瑞利分馏模型(以下简称瑞利模型)认为干酪根生气过程,同位素的分馏效应与蒸发过程同位素分馏效应相似,即天然气碳同位素比值(Rg)与原始生气干酪根碳同位素比值(Rk0),干酪根生气转化率及同位素分馏系数有关。
  对于重碳和轻碳气体组成的生成动力学以总气的生成动力学参数为基础,频率因子(A)一般采用总气的频率因子或假定重碳与轻碳频率因子比值为固定值(如A*/A=1.02),活化能和原始组成比例参数不同学者的确定方法不同,但总体可以分为三种类型:
  一是假定所有平行反应原始碳同位素相同(即原始轻碳和重碳组成相同),重碳与轻碳生成活化能的差值(dEa)相同;
  二是假定所有平行反应原始碳同位素相同,重碳与轻碳生成活化能的差值(dEa)与总气生成活化能有关,如通过量子计算认为dEa与总气生成活化能为“S”型函数关系;
  三是假定重碳与轻碳的生成活化能相同,各平行反应的原始碳同位素不同。
  理论上,第三种是最灵活的方法,可涵盖第二种方法的确定结果。而且一种方法在低温和高温阶段对实验数据的拟合效果较差,而第二种方法在高温阶段对实验数据的拟合效果较差。
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