Спектры Комбинационного Рассеяния Азота, Диоксида Углерода И Водорода В Окружении Метана

Abstract

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...

Спектры Комбинационного Рассеяния Н-Бутана, Изобутана, Н-Пентана И Изопентана В Среде Метана

“…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].…”