Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Методы атомного спектрального анализа качественного и количественного в настоящее время разработаны значительно лучше, чем молекулярного, и имеют более широкое практическое применение. Атомный спектральный анализ используют для анализа самых разнообразных объектов. Область его применения очень широка: черная и цветная металлургия, машиностроение, геология, химия, биология, астрофизика и многие другие отрасли науки и промышленности. [17]
Методы атомного спектрального анализа, качественного и количественного, в настоящее время разработаны значительно лучше, чем молекулярного, и имеют более широкое практическое применение. Атомный спектральный анализ используют для анализа самых разнообразных объектов. ТЭбласть его применения очень широка: черная и цветная металлургия, машиностроение, геология, химия, биология, астрофизика и многие другие отрасли науки и промышленности. [18]
Для определения азота применяются методы как атомной, так и молекулярной спектроскопии, причем первые из них наиболее распространены. Методы атомного спектрального анализа основаны на излучении или поглощении света атомами азота. В оптических методах ( эмиссионные, атомно-флуоресцентные, пламенно-фотометрические, атомно-абсорбционные) регистрируются атомные спектры азота в видимой и УФ-областях. [19]
Среди спектральных методов исследования молекулярный спектральный анализ также занимает особое место. Он отличается значительно большим разнообразием приемов по сравнению с атомным спектральным анализом , и требует значительно большей аккуратности и тщательности при проведении исследования. [20]
Данцер [69] также отмечает, что большая ее часть, в особенности в атомном спектральном анализе , является балластом. Некоторая часть избыточной информации является необходимой для исключения ошибок, но это не относится ко всем тысячам спектральных линий. [22]
По природе взаимодействующего с электромагнитным излучением вещества спектральный анализ подразделяется на атомный и молекулярный. Следует помнить, что в отношении их возможностей справедливы замечания, аналогичные сделанным выше в разделе масс-спектрометрических методов анализа: атомный спектральный анализ , в отличие от молекулярного, позволяет определить только суммарный изотопный состав пробы без идентификации той или иной молекулярной формы вещества, в которой находится данный изотоп. [24]
Задачи контроля состава в производстве химических — волокон часто близки к тем, которые характерны для контроля производства полимерных материалов; в связи с этим во многих случаях необходимы и аналогичные СО. Примером специфических потребностей являются образцы для анализа циклоалка-нов и их производных, смесей аренов, а также для контроля качества кордных и других волокон по показателю содержание золы методом эмиссионного атомного спектрального анализа . [25]
Наоборот, спектры молекул являются такими же индивидуальными характеристиками молекул, как спектры атомов являются индивидуальными и неповторимыми характеристиками атомов. Разница в спектрах не количественная, а качественная, и изучение спектров молекул может быть положено в основу молекулярного спектрального анализа, подобно тому как со времен Кирхгофа и Бушей а знание атомарных спектров составило базу атомного спектрального анализа . [26]
Совсем недавно — лет десять назад — еще приходилось разъяснять преимущества спектрального анализа нефтяных и других органических продуктов перед классическими химическими методами. Атомный спектральный анализ общепризнан и широко применяется на всех стадиях добычи, переработки и применения нефтепродуктов. [27]
Но при кажущейся простоте такого метода им на практике пользоваться невозможно. Самый главный недостаток этого метода заключается в том, что постоянные графики внесут в результаты анализа значительно большие ошибки, чем это может быть за счет различной вязкости. Ведь не зря практически во всех методах атомного спектрального анализа предусмотрено ежедневное построение градуировочных графиков. [29]
Важным этапом в проведении изотопного анализа является правильный выбор типа используемого спектра. С одной стороны, он определяется поставленной задачей. Если, например, в задачу анализа входит определение молекулярной формы вещества, содержащего интересующий изотоп, нельзя пользоваться каким-либо методом атомного спектрального анализа . Однако выбор спектра может быть связан и с характеристиками имеющегося в распоряжении пользователя прибора. [30]
Источник
Спектрометр для исследования нефти и нефтепродуктов
Выбор оптимальных технологий переработки нефти, расчет мощности оборудования, решение задач геологоразведки и добычи требуют знания химического и фракционного состава нефти и нефтепродуктов. Современные физико-химические методы позволяют определять не только элементный, но и индивидуальный и групповой состав смесей.
Однако стандартизованные методы исследований отличаются трудоемкостью и длительностью процесса, что представляет определенные неудобства. Альтернативой и дополнительным источником информации служат спектральные методы. К ним относятся ультрафиолетовая (УФ) и инфракрасная (ИК) спектроскопия, которые находят широкое применение в нефтехимии.
Инфракрасная спектроскопия
Метод основан на исследовании спектров поглощения, находящихся в ИК области. Идентификация осуществляется по набору полос инфракрасного спектра, которые являются индивидуальной характеристикой.
Область применения
ИК-спектрометры позволяют решать разнообразные аналитические задачи при исследовании нефти и нефтепродуктов:
- Определение типа и ароматизированности нефтей.
- Получение качественных и количественных показателей структурных фрагментов средней молекулы.
- Характеристические полосы позволяют рассчитать среднее содержание метиленовых групп в алкильных цепях.
- Возможность приблизительной оценки степени разветвленности алифатических цепей, которая имеет связь с октановым числом.
- Исследование гетероатомных молекул.
- Регистрация соединений, содержащих серу и кислород.
Стандартизованные методы основаны на деструкции, трудоемки и требуют больше времени. ИК-спектрометрия дает возможность оперативно получать информацию о веществе без его разложения. Метод позволяет определять серу и кислород даже во фракции, которая состоят из сотен различных соединений.
Приборы
Для анализа нефти и нефтепродуктов используют одно- и двухлучевые спектрометры, а также ИК-спектрометры с Фурье преобразованием.
В однолучевых приборах получение спектра происходит в два этапа, и заключается в измерении:
- пропускания чистого растворителя;
- пропускания раствора образца в растворителе.
Это позволяет определить разность оптических плотностей, и, следовательно, плотность анализируемого вещества на определенной длине волны.
В двухлучевом спектрометре монохроматическое излучение проходит через кювету с растворителем и образцом параллельными лучами. Сравнение интенсивностей осуществляет приемник.
Спектроскопия в ультрафиолетовом и видимом диапазоне
Эти виды спектроскопии позволяют исследовать вещество в УФ и видимой области спектра. В основе методов лежит регистрация интенсивности поглощенного электромагнитного излучения, которое прошло через анализируемую пробу. Исследование зависимости интенсивности от длины волны в ультрафиолетовом и видимом диапазоне позволяет получить информацию о веществе.
Область применения
УФ-спектроскопия — перспективный метод для нефтехимии, так как открывает следующие возможности:
- Контроль состава при ведении технологических процессов.
- Определение аренов в в фракциях нефти.
- Проведение оценки качества продуктов.
- Идентификация сырых нефтей.
- Экологический контроль загрязнения окружающей среды нефтепродуктами.
- Анализ полиеновых и ароматических структур.
- Анализ продуктов термической переработки.
- Оценка качественного и количественного состава фракций.
УФ-спектрометры отличаются высокой чувствительностью, поэтому способны определять следовые количества аренов в неароматических соединениях. Кроме этого, усредненные спектральные данные ароматических ядер позволяют определить содержание таких углеводородов, как бензольные, нафталиновые и фенантреновые.
УФ-спектроскопия — экспрессный метод, скорость проведения анализа в котором значительно превосходит стандартизированные методы.
Приборы
Современные спектроскопы обладают внушительными возможностями, постоянно совершенствуются, и используют последние достижения техники. Эти приборы имеют существенные отличия от своих предшественников. Несмотря на то, что в них используются голографические решетки и мощная компьютерная техника, принципиальное устройство приборов остается неизменным. Тем не менее, технологический прорыв дает ряд преимуществ перед более ранними конструкциями.
Схема УФ-спектрометра
К достоинствам современных спектроскопов относят:
- За счет использования голографических решеток снижается рассеивание и улучшается монохроматизация света, что приводит к повышению чувствительности.
- Возможность проведения исследований спектра в широком диапазоне.
- Высокая информативность.
- Автоматизация расчетов и смены проб.
- Способность проводить запись спектра с определенной периодичностью.
Спектроскопия комбинационного рассеяния
Рамановская (Raman) или спектроскопия комбинированного рассеяния (КР) — метод исследования вещества, в основу которого положено явление неупругого (рамановского) рассеяния монохроматического света. Этот метод широко используется для анализа соединений с неполярными группами. КР- и ИК-спектроскопия дополняют друг друга, что позволяет получить более полную информацию при исследовании образца.
Область применения
КР-спектрометрия позволяет — мощный аналитический инструмент, который дает возможность:
- Проводить исследования строения вещества.
- Идентифицировать изомеры.
- Обнаружения слабо- и неполярных групп.
- Исследовать полимеры.
Современные приборы использует лазерную технику, и работают под управлением компьютера. В отличие от ИК-спектрометров имеется возможность использования воды в качестве растворителя. Масса исследуемого образца составляет всего несколько миллиграммов.
Применение основных спектрометрических методов в нефтехимии
Для анализа нефти и нефтепродуктов используются следующие виды методы спектрометрии:
- Инфракрасная. Исследование функциональных групп и структурные исследования молекул.
- Ультрафиолетовая и видимая. Анализ соединений с ненасыщенными связями и поляризуемыми группами.
- Ядерного магнитного резонанса. Изучает строение молекул, которые содержат определенные атомы.
- Электронного парамагнитного резонанса. Исследует свободные радикалы и другие парамагнитные частицы.
- Дисперсия оптического вращения и круговой дихроизм. Проведение стереохимических исследований молекул.
- Масс-спектрометрия. Проведение структурных исследований. Позволяет определить молекулярную массу.
Спектроскопия незаменима при необходимости установления строения исследуемого вещества. Основное преимущество методов: возможность быстрого получения информации при исследования малого количества вещества.
Источник
Анализ химического состава нефти и ее производных с помощью ИК-спектрометра
Для того, чтобы использовать наиболее эффективный способ нефтепереработки, решать проблемы, возникающие в процессе добычи «черного золота», его транспортировки и хранения, необходим знать химическую структуру этого сырья. Существуют множество инструментальных методов, посредством которых и осуществляется этот процесс. К ним относятся: молекулярное исследование сырья на основе Газожидкостная хроматография (ГЖХ, — ред.), Инфракрасная спектрометрия (ИКС, — ред.), Масс-спектрометрия и т.д. Подобные анализы позволяют получить фактическую информацию о составе нефти и, соответственно, сформулировать ее качественные характеристики и перспективу использования, в том числе с коммерческой точки зрения.
Метод ИКС является технологией, которая использует принцип отражения инфракрасных лучей, а также их поглощения и распространения через вещество. Инфракрасная спектрометрия показывает все колебательные связи с участием атома водорода. На основе обобщённого исследовательского материала специалистами были подготовлены информационные таблицы, в которых указаны частотные диапазоны полос. Все они соответствуют определенным фрагментам.
Посредством этого метода по функциональным признакам формируются группы. Инфракрасное исследование нефти является универсальным способом определения химического состава вещества. Его можно применять к жидким, газообразным, твердым, а также органическим и неорганическим структурам. Но надо учитывать, что по отношению к последним веществам ИКС показывает недостаточно выраженные спектры.
Структура нефти, ее фракции и производные (нефтепродукты) включают в себя большое количество углеводородных веществ, а также органических соединений. Все это ведет к сложным проявлениям характеристических полос, которые имеют устойчивое их искажение, как по форме, так и по интенсивности. На основании таких данных очень тяжело интерпретировать результаты. Более того, проведение количественного анализа скорости поглощения в ИКС с содержанием группы структурного фрагмента делается практически невозможным.
Именно поэтому для исследования химической структуры нефти, а также ее производных применяются методы, которые основаны на определении структурного фрагмента углеводородного вещества (желательно одной и той же гомологической цепочки), гетеросоединений, смолистых и асфальтеновых веществ, а также их содержания, отношения друг к другу и застывания, которая также была самая высокая,
Специалистами были проведены исследование нефти, взятой с нескольких месторождений, расположенных в России и в Казахстане.
Для каждого из образцов были получены инфракрасные спектры, которые расположены в диапазоне 400-4000 см-1. Был использован ИК-Фурье-спектрометр, определен химический состав и на основании соотношения полос (характеристических) рассчитались спектральные коэффициенты. Сопоставляя инфракрасные спектры исследуемого вещества, применяя определенные полосы поглощения были сделаны следующие выводы: в нефти обнаружены ароматические вещества, а в парафиновых углеводородах метиленовые и метиловые группы. Эта информация, в частности, коэффициент ароматичности, позволяет определить тип нефти.
Абсолютно стандартные методы способны связать полученные данные (расчётные) с физическими и химическими параметрами нефти или ее производных.
Нефть из Восточно-Сарутаюского нефтяного месторождения оказалась самой высокомолекулярной, с содержанием парафинов в твердом виде в 33,8% и с температурой застывания (которая также оказалась самой высокой) в +33С. Кроме того анализ показал в нефти присутствие значительного количества алкановых соединений -66,08%. Также в этой марке углеводорода оказалось самый высокий показатель алифатичности. Этот вид нефти по всем параметрам является метановым. «Черное золото» из другого месторождения по содержанию алкановых веществ недалеко ушло от предыдущего образца – их в нем 61,75%. По-другому обстоит дело с парафинами твёрдого вида. Их содержание не только меньше (почти в 5 раз), чем у нефти из Восточно-Сарутаюского месторождения, но и еще они обладают достаточно высокой степенью распределения. Что касается смолисто-асфальтеновых веществ, то их, наоборот, больше, причем поскольку они являются своеобразными депрессорами природного типа, то соответственно в совокупности с другими факторами это ведет к более низкой вязкости нефти.
Нефть, расположенная в таких месторождениях, как Южно-Филипповское, Каламкас и Медынское море имеет в своем составе преимущественно углеводородные нафтеновые соединения. Это подтвердили исследования по инфракрасным спектрам. Тем не менее качественные характеристики этих продуктов друг от друга принципиально отличаются. Так, например, температура, при которой нефть твердеет, превращаясь в застывшее вещество, составляет +3, +12 и +22С соответственно. Причиной этому мог бы быть любой из многочисленных факторов, влияющих на свойства нефти, но специалисты полагают, что скорее всего это вызвано наличием в ней депрессоров (нативных). По остальным параметрам можно сделать следующий вывод:
- Минимальное количество смолисто-асфальтеновых соединений, что соответственно провоцирует и самую высокую температуру продукта, находится в месторождении, расположенном в Медынском море.
- Содержание в нефти АСБ (в его суммарном значении) в Каламкас и Южно-Филипповском месторождении практически о одинаково 16,3 и 15,5% соответственно.
- Более высокая ароматичность нефти (величина Сар) присутствует в Южно-Филипповском месторождении.
Величина Сар показывает насколько нефтяные асфальтено-смолистые вещества находятся в устойчивом коллоидном положении. Чем этот показатель выше, тем оно более значительней. Прямо пропорциональное значение этому процессу имеет и сопутствующий депрессорный эффект. Так, на примере Южно-Филипповского месторождения, нефть которого имеет температуру застывания меньше 9 С, можно проследить, что при уменьшении значения Сар существует вероятность агрегирования асфальтеновых веществ – они становятся более крупными и в перспективе могут совсем выйти из системы вещества.
Таким образом, ИКС является методом, который позволяет исследовать на молекулярном уровне структуру нефти достаточно быстро и эффективно.
Источник
Атомный спектральный анализ нефтепродуктов
Как устроено мое собственное тело? Почему желудок не пожирает сам себя? Зачем нужна иммунная система? Макс и Молли, герои книги «Тайны анатомии», как и все дети, задаются этими вопросами. Только в отличие от обычных детей из реального мира, читающих энциклопедии, расспрашивающих родителей и учителей. (Подробнее)
Какие геометрические объекты лежат в основе Мироздания? Что нового внесли бурно прогрессирующие последние полвека математика и физика в обыденные представления о геометрии, излагаемые в школьных и институтских учебниках? Эта небольшая книга дает первые представления о математических. (Подробнее)
Широкое внедрение алгебраических методов в теоретическую физику не является новостью. Калибровочные поля и их интерпретация на языке расслоенных пространств, суперсимметричные расширения полевых теорий, возникновение теорий Великого объединения, струнных моделей, квантовой петлевой гравитации —. (Подробнее)
Человечество на перепутье. В начале XXI века сошлись кризисы практически всех временных масштабов. Ситуация очень сложная. Предыдущего опыта преодоления кризисных ситуаций в новых условиях явно недостаточно. Ускоренным технологическим развитием и цифровой трансформацией общества ситуация лишь. (Подробнее)
В настоящей книге дается широкая информация о анатомии и мимике лица человека — важном объекте наблюдения врача. Описаны признаки, позволяющие судить о физическом состоянии, настроении, характере пациента, а также в результате изучения анатомических параметров лица и мимики — законы его. (Подробнее)
Первый том Кембриджской истории капитализма содержит подробный рассказ о развитии капитализма с самых ранних его этапов. Начиная с его далеких истоков в Древнем Вавилоне, главы тома одна за другой прослеживают его путь до «земли обетованной» капитализма в Америке. Авторы из разных. (Подробнее)
Исследований по психологии отцовства, особенно на русском языке, на сегодняшний день явно недостаточно. Отношения с отцом ключевым образом влияют на формирование психики, но эта тема до сих пор тщательно обходится стороной не только в литературе, но и в практике консультирования и психотерапии. (Подробнее)
В центре внимания выдающейся немецко-американской представительницы психоанализа Карен Хорни глубинные мотивационные конфликты личности, обусловливающие все те психологические трудности, которые она встречает во взаимоотношениях с другими людьми и в сфере собственных переживаний.
Перед читателями — фундаментальный университетский курс по теоретической физике, созданный известным немецким физиком Вольфгангом Нольтингом, профессором Университета имени Гумбольдта. Курс нацелен на то, чтобы в компактном виде изложить студентам самый важный материал по основам теоретической физики. (Подробнее)
Вниманию читателей предлагается классический труд выдающегося ученого, лауреата Нобелевской премии, академика АН СССР И.П.Павлова, в котором были сведены результаты его научных работ за 20 лет, собраны опубликованные в разных периодических изданиях доклады, речи, лекции и статьи по тем или. (Подробнее)
Для получения полной информации о книгах
нужно указать страну доставки
Вашего возможного заказа:
Источник