Исследованы изменения спектров комбинационного рассеяния (КР) N 2 , H 2 и CO 2 в диапазоне 200−3800 cm −1 в зависимости от концентрации окружающих молекул CH 4 при фиксированном давлении среды 25 atm и температуре 300 K. Установлено, что в среде CH 4 спектральные характеристики чисто вращательных линий H 2 изменяются пренебрежимо мало, в то время как Q-ветви ферми-дублета СO 2 ν 1 /2ν 2 сужаются, а частотные сдвиги его высокочастотного компонента и полосы ν 1 N 2 уменьшаются. Помимо этого, в данных условиях отношение интенсивностей Q-ветви ферми-дублета CO 2 изменяется пропорционально концентрации окружающих молекул CH 4 . Полученные данные будут востребованы при диагностике состава природного газа с помощью спектроскопии КР. DOI: 10.21883/OS.2018.01.45350.158-17 ВведениеПриродный газ (ПГ) представляет собой многоком-понентную газовую смесь, широко используемую в качестве экологически чистого топлива и сырья для химической промышленности. Помимо CH 4 , доля кото-рого может достигать ∼ 95%, в состав ПГ входят его гомологи (C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 , C 5 H 12 и т. д.), а также неуглеводородные соединения (как правило, N 2 , CO 2 , H 2 ). Содержание этих компонентов в ПГ неодинаково для различных месторождений, поэтому его энергетиче-ская и химическая ценность может сильно различаться. В связи с этим определение компонентного состава ПГ имеет большое значение как для покупателей газа, так и для его поставщика.На сегодняшний день активно развивается метод ди-агностики состава ПГ, основанный на спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР) [1][2][3][4][5][6][7][8]. Данный метод обладает такими преимуществами, как возмож-ность проведения экпресс-анализа, бесконтактность, от-сутствие расходных материалов, а также одновременный контроль всех молекулярных компонентов среды, кон-центрация которых превышает порог чувствительности аппаратуры.Несмотря на относительно низкий уровень инфор-мативных сигналов, на сегодняшний день эксперимен-тально подтвержденная предельная чувствительность метода КР-газоанализа при диагностике ПГ составляет 0.002% [1]. В свою очередь, для повышения точно-сти данного метода необходимы данные, касающиеся изменения спектров КР основных компонентов ПГ в зависимости от условий, в которых они находятся непосредственно в анализируемой пробе ПГ. Ранее на-ми было установлено, что спектр КР основного ком-понента ПГ -метана, включая полосы (ν 1 , ν 2 , ν 3 , 2ν 2 и 2ν 4 ), имеет достаточно сильную зависимость от температуры [9] и давления [10]. На основании этого было сделано заключение, что для повышения досто-верности КР-газоанализ ПГ необходимо осуществлять при фиксированных значениях данных параметров. По-скольку в магистральных трубопроводах ПГ находится под давлением не менее 25 atm, то определение его состава с помощью КР-газоанализатора пробоотборного типа целесообразно проводить при давлении 25 atm для гарантированного обеспечения идентичных условий, в которых находятся компоненты ПГ. В свою очередь оптимальной температурой с точки зрения технической реализации является ∼ 300 K.Следую...
Поступила в редакцию 29.01.2018 г. В окончательной редакции 02.03.2018 г. Исследованы особенности спектров комбинационного рассеяния (КР) газообразных н-бутана, изобутана, н-пентана и изопентана при их нахождении в среде метана при давлении 25 atm. Установлено, что в данных условиях изменение конформационных равновесий данных молекул пренебрежимо мало, а наиболее значимые изменения в спектрах проявляются в диапазоне 2850−3000 cm −1 , где имеет место сдвиг полос, соответствующих валентным колебаниям групп CH 2 и CH 3 , в область меньших частот. Полученные данные будут востребованы при определении состава природного газа с помощью спектроскопии КР. ВведениеПриродный газ (ПГ) представляет собой многокомпо-нентную среду, преимущественно состоящую из метана, его гомологов (этан, пропан, бутаны, пентаны и т. д.) и неуглеводородных соединений, таких как азот, водород и диоксид углерода. Несмотря на широкое распростране-ние газовых хроматографов для определения состава ПГ, достаточно многообещающим на сегодняшний день вы-глядит применение газоанализаторов, основанных на спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) све-та [1][2][3][4][5][6][7][8]. Основными преимуществами КР газоанализато-ров являются высокая скорость измерений, отсутствие расходных материалов, а также возможность одновре-менного контроля всех молекулярных составляющих газовой среды, концентрация которых превышает порог чувствительности аппаратуры.Ввиду значительного перекрывания спектров КР раз-личных углеводородов для определения количественно-го состава ПГ наиболее эффективным является разло-жение его зарегистрированного спектра КР на спектры КР отдельных компонентов [1]. В связи с этим достовер-ность данного метода газоанализа напрямую зависит от соответствия спектров КР компонентов ПГ, являющихся базисными, тем, которые находятся непосредственно в ПГ. Ранее было установлено [9,10], что определение состава ПГ целесообразно проводить при фиксирован-ных значениях давления и температуры ввиду того, что данные параметры оказывают значительное влияние на спектр КР метана, который является доминирующим компонентом ПГ. Помимо этого было исследовано, как этан, пропан, азот, водород и диоксид углерода влияют на спектр метана, а метан влияет на их спектры [11][12][13].Настоящая работа является продолжением цитирован-ных работ и посвящена исследованию спектров КР га-зообразных н-бутана, изобутана (метилпропана), н-пен-тана и изопентана (2-метилбутана), находящихся в среде метана при давлении 25 atm.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.