КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-77-10046
НазваниеНаучно-методические основы Рамановского анализа состава природного газа in situ
Руководитель Петров Дмитрий Витальевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук , Томская обл
Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-111 - Геология нефти и газа
Ключевые слова Рамановская спектроскопия, газоанализ, природный газ, метан, изотопный состав, квантово-химические методы расчета
Код ГРНТИ29.31.26
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на разработку методических основ прецизионного анализа состава природного газа посредством использования Рамановской спектроскопии. Данный метод позволяет одновременно контролировать все молекулярные соединения анализируемой газовой среды, содержание которых превышает порог чувствительности аппаратуры, при этом он обладает высокой селективностью и малой инерционностью, что позволяет проводить измерения в режиме реального времени in situ в газопроводе или газоносном пласте при использовании оптоволоконного зонда. Поскольку метан является доминирующим компонентом природного газа, то задача определения его состава с помощью данного метода сводится к определению на фоне его спектра интенсивностей других компонентов, концентрации которых на порядки ниже. Однако спектр метана изменяется при вариациях давления, температуры и молекулярного окружения и неучет этих эффектов существенно влияет на точность определения содержания других компонентов. Помимо этого необходимо учитывать, что спектр метана представляет собой сумму спектров всех его изотопологов, которые за счет иной конфигурации молекул несколько различаются. По этой причине за счет вариаций концентрации второго по распространенности изотополога 13CH4 будет изменяться регистрируемый Раман спектр метана, дополнительно влияя тем самым на определение содержания других молекул с концентрациями ниже 0.1%. В связи с этим в проекте предполагается разработка универсальной методики анализа учитывающей все данные особенности.
В ходе выполнения проекта будут проведены квантово-химические расчеты спектров молекул 12CH4 и 13CH4 в диапазоне 200-3800 см-1. Наряду с этим предполагается углубление знаний в области процессов перераспределения интенсивности между полосами метана, находящихся в условиях Ферми-резонанса (2v4, 2v2 и v1), а также определение коэффициентов уширений и сдвигов линий в условиях изменения давления и концентрации основных окружающих компонентов (C2H6, CO2, N2). Совокупность полученных данных позволит моделировать спектр метана для любых условий в которых он находится (температура, давление, окружение), что в свою очередь обеспечит основу для прецизионного определения всех молекулярных компонентов природного газа, в т.ч. 13CH4, с помощью Рамановской спектроскопии.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Петров Д.В.
Depolarization ratios of methane Raman bands as a function of pressure
Molecules, Volume 25, Issue 8 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25081951.
2.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Мазной А.С.
Application of Raman spectroscopy for determination of syngas composition
Applied Spectroscopy, V. 74. N 8. P. 948-953 (год публикации - 2020)
10.1177/0003702820917222
3.
Никитин А.В., Родина А.А. Томас К., Манцерон Л., Даумонт Л., Рэй М., Сунг К., Протасевич А.Е., Ташкун С.А., Чижмакова Я.С., Тютерев В.Г.
Line list of 12 CH4 in the 4300 - 4600 cm-1 region
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, V. 253,107061 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jqsrt.2020.107061
4.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С., Кобзев А.А.
Pressure dependence of peak position and shape of ν1 methane Raman band
Proceedings of SPIE, Vol. 11560. P. 115600E (год публикации - 2020)
10.1117/12.2575639
5. Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С. Сдвиг и изменение формы контура полосы ν1 спектра комбинационного рассеяния метана в зависимости от давления Материалы ХХVI Международного симпозиума «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы», С. A82-A85 (год публикации - 2020)
6.
Таничев А.С., Петров Д.В.
Simulation of ν2 Raman band of methane as a function of pressure
Journal of Raman Spectroscopy, 2022. V. 53. N 3. P.654-663 (год публикации - 2021)
10.1002/jrs.6145
7.
Я.С. Чижмакова, А.В. Никитин, Р.З. Мартинез, Д. Паредез-Роибас, Д. Бермехо, Е. Старикова, В. Г. Тютерев
Modelling of the 2ν1- ν1 and ν1 band transitions of 13CH4 using high resolution Raman spectroscopy measurements
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 107682 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jqsrt.2021.107682
8. А.С. Таничев, Д.В. Петров, И.И. Матросов Simulation of methane Raman spectra for natural gas analysis GeoRaman 2020. 14th International GeoRaman conferences. Book of Abstracts, P.73. (год публикации - 2020)
9. Петров Д.В., Таничев А.С., Матросов И.И. High resolution methane Raman spectrum in the range of 2900-2940 cm-1 as a function of pressure GeoRaman 2020. 14th International GeoRaman conferences. Book of Abstracts, P. 75 (год публикации - 2020)
10.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С., Костенко М.А., Нехорошев А.О.
Evaluation of the metrological characteristics of Raman analyzer of natural gas
Measurement techniques, V. 64. N. 3. P. 261-266 (год публикации - 2021)
10.1007/s11018-021-01927-z
11.
Костенко М.А., Петров Д.В., Попова М.А., Таничев А.С.
Detection of methane in the air using a laser Raman spectrometer
Proceedings of SPIE, V. 12086. 1208621. (год публикации - 2021)
10.1117/12.261402
12.
Петров Д.В.
Comment on Hydrogen and C2–C6 Alkane Sensing in Complex Fuel Gas Mixtures with Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy
Analytical chemistry, V. 93. N. 48. P.16282-16284 (год публикации - 2021)
10.1021/acs.analchem.1c03358
13.
Таничев А.С., Петров Д.В.
Depolarization ratio of the ν1 Raman band of pure methane and perturbed by N2 and CO2
Molecules, Vol. 27, №1, 144 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27010144
14.
Таничев А.С.
Method for fast modeling v2 Raman band of methane
Proceedings of SPIE, V. 11916. 1191608 (год публикации - 2021)
10.1117/12.2603359
15.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С.
Raman Natural Gas Analyzer: Effects of Composition on Measurement Precision
Sensors, Vol. 22, №9, P. 3492 (год публикации - 2022)
10.3390/s22093492
Публикации
1.
Петров Д.В.
Depolarization ratios of methane Raman bands as a function of pressure
Molecules, Volume 25, Issue 8 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25081951.
2.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Мазной А.С.
Application of Raman spectroscopy for determination of syngas composition
Applied Spectroscopy, V. 74. N 8. P. 948-953 (год публикации - 2020)
10.1177/0003702820917222
3.
Никитин А.В., Родина А.А. Томас К., Манцерон Л., Даумонт Л., Рэй М., Сунг К., Протасевич А.Е., Ташкун С.А., Чижмакова Я.С., Тютерев В.Г.
Line list of 12 CH4 in the 4300 - 4600 cm-1 region
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, V. 253,107061 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jqsrt.2020.107061
4.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С., Кобзев А.А.
Pressure dependence of peak position and shape of ν1 methane Raman band
Proceedings of SPIE, Vol. 11560. P. 115600E (год публикации - 2020)
10.1117/12.2575639
5. Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С. Сдвиг и изменение формы контура полосы ν1 спектра комбинационного рассеяния метана в зависимости от давления Материалы ХХVI Международного симпозиума «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы», С. A82-A85 (год публикации - 2020)
6.
Таничев А.С., Петров Д.В.
Simulation of ν2 Raman band of methane as a function of pressure
Journal of Raman Spectroscopy, 2022. V. 53. N 3. P.654-663 (год публикации - 2021)
10.1002/jrs.6145
7.
Я.С. Чижмакова, А.В. Никитин, Р.З. Мартинез, Д. Паредез-Роибас, Д. Бермехо, Е. Старикова, В. Г. Тютерев
Modelling of the 2ν1- ν1 and ν1 band transitions of 13CH4 using high resolution Raman spectroscopy measurements
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 107682 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jqsrt.2021.107682
8. А.С. Таничев, Д.В. Петров, И.И. Матросов Simulation of methane Raman spectra for natural gas analysis GeoRaman 2020. 14th International GeoRaman conferences. Book of Abstracts, P.73. (год публикации - 2020)
9. Петров Д.В., Таничев А.С., Матросов И.И. High resolution methane Raman spectrum in the range of 2900-2940 cm-1 as a function of pressure GeoRaman 2020. 14th International GeoRaman conferences. Book of Abstracts, P. 75 (год публикации - 2020)
10.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С., Костенко М.А., Нехорошев А.О.
Evaluation of the metrological characteristics of Raman analyzer of natural gas
Measurement techniques, V. 64. N. 3. P. 261-266 (год публикации - 2021)
10.1007/s11018-021-01927-z
11.
Костенко М.А., Петров Д.В., Попова М.А., Таничев А.С.
Detection of methane in the air using a laser Raman spectrometer
Proceedings of SPIE, V. 12086. 1208621. (год публикации - 2021)
10.1117/12.261402
12.
Петров Д.В.
Comment on Hydrogen and C2–C6 Alkane Sensing in Complex Fuel Gas Mixtures with Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy
Analytical chemistry, V. 93. N. 48. P.16282-16284 (год публикации - 2021)
10.1021/acs.analchem.1c03358
13.
Таничев А.С., Петров Д.В.
Depolarization ratio of the ν1 Raman band of pure methane and perturbed by N2 and CO2
Molecules, Vol. 27, №1, 144 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27010144
14.
Таничев А.С.
Method for fast modeling v2 Raman band of methane
Proceedings of SPIE, V. 11916. 1191608 (год публикации - 2021)
10.1117/12.2603359
15.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С.
Raman Natural Gas Analyzer: Effects of Composition on Measurement Precision
Sensors, Vol. 22, №9, P. 3492 (год публикации - 2022)
10.3390/s22093492
Публикации
1.
Петров Д.В.
Depolarization ratios of methane Raman bands as a function of pressure
Molecules, Volume 25, Issue 8 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25081951.
2.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Мазной А.С.
Application of Raman spectroscopy for determination of syngas composition
Applied Spectroscopy, V. 74. N 8. P. 948-953 (год публикации - 2020)
10.1177/0003702820917222
3.
Никитин А.В., Родина А.А. Томас К., Манцерон Л., Даумонт Л., Рэй М., Сунг К., Протасевич А.Е., Ташкун С.А., Чижмакова Я.С., Тютерев В.Г.
Line list of 12 CH4 in the 4300 - 4600 cm-1 region
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, V. 253,107061 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jqsrt.2020.107061
4.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С., Кобзев А.А.
Pressure dependence of peak position and shape of ν1 methane Raman band
Proceedings of SPIE, Vol. 11560. P. 115600E (год публикации - 2020)
10.1117/12.2575639
5. Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С. Сдвиг и изменение формы контура полосы ν1 спектра комбинационного рассеяния метана в зависимости от давления Материалы ХХVI Международного симпозиума «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы», С. A82-A85 (год публикации - 2020)
6.
Таничев А.С., Петров Д.В.
Simulation of ν2 Raman band of methane as a function of pressure
Journal of Raman Spectroscopy, 2022. V. 53. N 3. P.654-663 (год публикации - 2021)
10.1002/jrs.6145
7.
Я.С. Чижмакова, А.В. Никитин, Р.З. Мартинез, Д. Паредез-Роибас, Д. Бермехо, Е. Старикова, В. Г. Тютерев
Modelling of the 2ν1- ν1 and ν1 band transitions of 13CH4 using high resolution Raman spectroscopy measurements
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 107682 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jqsrt.2021.107682
8. А.С. Таничев, Д.В. Петров, И.И. Матросов Simulation of methane Raman spectra for natural gas analysis GeoRaman 2020. 14th International GeoRaman conferences. Book of Abstracts, P.73. (год публикации - 2020)
9. Петров Д.В., Таничев А.С., Матросов И.И. High resolution methane Raman spectrum in the range of 2900-2940 cm-1 as a function of pressure GeoRaman 2020. 14th International GeoRaman conferences. Book of Abstracts, P. 75 (год публикации - 2020)
10.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С., Костенко М.А., Нехорошев А.О.
Evaluation of the metrological characteristics of Raman analyzer of natural gas
Measurement techniques, V. 64. N. 3. P. 261-266 (год публикации - 2021)
10.1007/s11018-021-01927-z
11.
Костенко М.А., Петров Д.В., Попова М.А., Таничев А.С.
Detection of methane in the air using a laser Raman spectrometer
Proceedings of SPIE, V. 12086. 1208621. (год публикации - 2021)
10.1117/12.261402
12.
Петров Д.В.
Comment on Hydrogen and C2–C6 Alkane Sensing in Complex Fuel Gas Mixtures with Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy
Analytical chemistry, V. 93. N. 48. P.16282-16284 (год публикации - 2021)
10.1021/acs.analchem.1c03358
13.
Таничев А.С., Петров Д.В.
Depolarization ratio of the ν1 Raman band of pure methane and perturbed by N2 and CO2
Molecules, Vol. 27, №1, 144 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27010144
14.
Таничев А.С.
Method for fast modeling v2 Raman band of methane
Proceedings of SPIE, V. 11916. 1191608 (год публикации - 2021)
10.1117/12.2603359
15.
Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р., Таничев А.С.
Raman Natural Gas Analyzer: Effects of Composition on Measurement Precision
Sensors, Vol. 22, №9, P. 3492 (год публикации - 2022)
10.3390/s22093492