izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-3-67-71izmertech-2011Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯPHYSICOCHEMICAL MEASUREMENTSОценка метрологических характеристик рамановского газоанализатора природного газаEvaluation of the metrological characteristics of Raman analyzer of natural gashttps://orcid.org/0000-0002-5854-3150ПетровД. В.PetrovD. V.

Дмитрий Витальевич Петров

Томск

Dmitry V. Petrov

Tomsk

dpetrov@imces.ruМатросовИ. И.MatrosovI. I.

Иван Иванович Матросов

Томск

Ivan I. Matrosov

Tomsk

mii@imces.ruЗариповА. Р.ZaripovA. R.

Алексей Рамильевич Зарипов

Томск

Alexey R. Zaripov

Tomsk

alexey-zaripov@rambler.ruТаничевА. С.TanichevA. S.

Александр Сергеевич Таничев

Томск

Aleksandr S. Tanichev

Tomsk

tanichev_aleksandr@mail.ruКостенкоМ. А.KostenkoM. A.

Матвей Александрович Костенко

Томск

Matvey A. Kostenko

Tomsk

matvey_mtv97@mail.ruНехорошевА. О.NekhoroshevA. O.

Алексей Олегович Нехорошев

Томск

Alexey O. Nekhoroshev

Tomsk

muskvaorion@gmail.comИнститут мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Национальный исследовательский Томский государственный университетРоссияInstitute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; National Research Tomsk State UniversityRussian FederationИнститут мониторинга климатических и экологических систем СО РАНРоссияInstitute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202128092023036771Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2011

Рассмотрены методы анализа состава природного газа. Описаны преимущества метода рамановской спектроскопии по сравнению с газовой хроматографией. Изучены метрологические характеристики рамановского газоанализатора, разработанного в Институте мониторинга климатических и экологических систем. Проведена серия измерений характеристик трёх имитаторов природного газа с различной концентрацией компонентов газовых смесей. Показано, что рамановские газоанализаторы способны обеспечить высокую точность измерений, близкую к точности газовых хроматографов при анализе компонентов с низкой молярной долей (0,001–0,010 %). Отмечено, что при анализе компонентов с молярной долей в диапазоне 0,01–100,00 % точность предлагаемого рамановского газоанализатора превзошла точность газовых хроматографов.

The advantages of the Raman spectroscopy method in comparison with gas chromatography in the analysis of the composition of natural gas are described. The metrological characteristics of a Raman gas analyzer developed at the Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences have been studied. A series of measurements were carried out on three natural gas simulators with different concentrations of components. It is shown that Raman gas analyzers are capable of providing high measurement accuracy, close to that of gas chromatographs when analyzing components with a low molar fraction (0.001–0.010 %). It is noted that when analyzing components with a molar fraction in the range of 0.01–100.00 %, the accuracy of the proposed Raman gas analyzer surpassed the accuracy of gas chromatographs.

природный газметанрамановская спектроскопиягазоанализnatural gasmethaneRaman spectroscopygas analysisReferencesHippler M., Anal. Chem., 2015, vol. 87, no. 15, pp. 7803– 7809. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b01462Hippler M., Anal. Chem., 2015, vol. 87, no. 15, pp. 7803– 7809. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b01462Sharma R., Poonacha S., Bekal A., Vartak S., Weling A., Tilak V., Mitra C., Opt. Eng., 2016, vol. 55, no. 10, 104103. https://doi.org/10.1117/1.OE.55.10.104103Sharma R., Poonacha S., Bekal A., Vartak S., Weling A., Tilak V., Mitra C., Opt. Eng., 2016, vol. 55, no. 10, 104103. https://doi.org/10.1117/1.OE.55.10.104103Sieburg A., Knebl A., Jacob J. M., Frosch T., Anal. Bioanal. Chem., 2019, vol. 411, no. 29, pp. 7399–7408. https://doi.org/10.1007/s00216-019-02145-xSieburg A., Knebl A., Jacob J. M., Frosch T., Anal. Bioanal. Chem., 2019, vol. 411, no. 29, pp. 7399–7408. https://doi.org/10.1007/s00216-019-02145-xZhu H., Zhou L., Chang H., Sun X., Spectrosc. Spectr. Anal., 2018, vol. 38, no. 10, pp. 3286–3294. https://doi.org/10.3964/J.ISSno.1000-0593(2018)10-3286-09Zhu H., Zhou L., Chang H., Sun X., Spectrosc. Spectr. Anal., 2018, vol. 38, no. 10, pp. 3286–3294. https://doi.org/10.3964/J.ISSno.1000-0593(2018)10-3286-09Gao Y., Dai L.-K., Zhu H.-D., Chen Y.-L., Zhou L., Chinese J. Anal. Chem., 2019, vol. 47, no. 1, pp. 67–76. https://doi.org/10.1016/S1872-2040(18)61135-1Gao Y., Dai L.-K., Zhu H.-D., Chen Y.-L., Zhou L., Chinese J. Anal. Chem., 2019, vol. 47, no. 1, pp. 67–76. https://doi.org/10.1016/S1872-2040(18)61135-1Dabrowski K. M., Kuczynski S., Barbacki J., Wlodek T., Smulski R., Nagy S., J. Nat. Gas Sci. Eng., 2019, vol. 65, pp. 25–31. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2019.02.003Dabrowski K. M., Kuczynski S., Barbacki J., Wlodek T., Smulski R., Nagy S., J. Nat. Gas Sci. Eng., 2019, vol. 65, pp. 25–31. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2019.02.003Kiefer J., Seeger T., Steuer S., Schorsch S., Weikl M. C., Leipertz A., Meas. Sci. Technol., 2008, vol. 19, no. 8, 085408. https://doi.org/10.1088/0957-0233/19/8/085408Kiefer J., Seeger T., Steuer S., Schorsch S., Weikl M. C., Leipertz A., Meas. Sci. Technol., 2008, vol. 19, no. 8, 085408. https://doi.org/10.1088/0957-0233/19/8/085408Petrov D. V., Matrosov I. I., Appl. Spectrosc., 2016, vol. 70, no. 10, pp. 1770–1776. https://doi.org/10.1177/0003702816644611Petrov D. V., Matrosov I. I., Appl. Spectrosc., 2016, vol. 70, no. 10, pp. 1770–1776. https://doi.org/10.1177/0003702816644611Булдаков М. А., Королев Б. В., Корольков В. А., Матросов И. И., Петров Д. В., Тихомиров А. А. Анализ природного газа методом спектроскопии спонтанного комбинационного рассеяния света // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 7. С. 27–32.Buldakov M. A., Korolkov V. A., Matrosov I. I., Petrov D. V., Tikhomirov A. A., Korolev B. V., J. Opt. Technol., 2013, vol. 80, no. 7, pp. 426–430. https://doi.org/10.1364/JOT.80.000426Petrov D. V., Matrosov I. I., Proceedings of SPIE, 22nd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 29 November 2016, Tomsk, Russian Federation, 2016, vol. 10035, 1003523. https://doi.org/10.1117/12.2249299Petrov D. V., Matrosov I. I., Proceedings of SPIE, 22nd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 29 November 2016, Tomsk, Russian Federation, 2016, vol. 10035, 1003523. https://doi.org/10.1117/12.2249299Petrov D. V., Matrosov I. I., Zaripov A. R., Maznoy A. S., Spectrochim. Acta – Part A Mol. Biomol. Spectrosc., 2019, vol. 215, pp. 363–370. https://doi.org/10.1016/J.SAA.2019.03.006Petrov D. V., Matrosov I. I., Zaripov A. R., Maznoy A. S., Spectrochim. Acta – Part A Mol. Biomol. Spectrosc., 2019, vol. 215, pp. 363–370. https://doi.org/10.1016/J.SAA.2019.03.006Petrov D. V., Matrosov I. I., Zaripov A. R., Maznoy A. S., Appl. Spectrosc., 2020, vol. 74, no. 8, pp. 948–953. https://doi.org/10.1177/0003702820917222Petrov D. V., Matrosov I. I., Zaripov A. R., Maznoy A. S., Appl. Spectrosc., 2020, vol. 74, no. 8, pp. 948–953. https://doi.org/10.1177/0003702820917222Petrov D. V., Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc., 2018, vol. 191, pp. 573–578. https://doi.org/10.1016/j.saa.2017.10.058Petrov D. V., Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc., 2018, vol. 191, pp. 573–578. https://doi.org/10.1016/j.saa.2017.10.058Петров Д. В., Матросов И. И., Зарипов А. Р. Спектры комбинационного рассеяния н-бутана, изобутана, н-пентана и изопентана в среде метана // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 125. № 7. С. 9–13. https://doi.org/10.21883/OS.2018.07.46258.26-18Petrov D. V., Matrosov I. I., Zaripov A. R., Opt. Spectrosc., 2018, vol. 125, no. 1, pp. 5–9. https://doi.org/10.1134/S0030400X18070226

The authors declare that there are no conflicts of interest present.