Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-366-374
УДК 543.421/.424; 66.914
Оценка количественного состава ингибиторов гидратообразования по их инфракрасным спектрам
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Кожевина Ю.С., Носенко Т.Н., Успенская М.В. Оценка количественного состава ингибиторов гидратообразования по их инфракрасным спектрам // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 3. С. 366–374. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-366-374
Аннотация
Введение. Предложен метод для определения концентраций активных компонентов в ингибиторе термодинамического типа действия по его инфракрасному спектру. Актуальность метода обусловлена его экспрессностью и высокой степенью селективности в сравнении с традиционными подходами определения количественного состава растворов органических соединений. Метод. В работе предложено использовать метод инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье. Метод позволяет определять концентрации веществ в растворах. Однако определение концентраций веществ в смесях, содержащих более трех компонентов, усложняется особенно в растворах органических соединений в силу наличия перекрывающихся областей колебаний характеристических групп. Для решения задачи определения концентрации веществ в многокомпонентных растворах использован регрессионный метод проекции на латентные структуры, который относится к хемометрическим методам анализа и получил распространение как метод количественного прогнозирования. Выборка для построения калибровочных зависимостей в рамках используемого метода включала в себя спектры растворов, полученные в режиме нарушенного полного внутреннего отражения. Основные результаты. Построены модели для определения концентраций веществ в четырехкомпонентном водно-спиртовом растворе. Определяемые вещества: вода, метанол, этанол, этиленгликоль. Подтверждена эффективность работы построенных моделей с обучающей выборкой, включающей спектры образцов с минимальной предварительной обработкой — корректировкой базовой линии. Определен оптимальный набор обучающей выборки для получения результата с минимально возможной погрешностью при условии компонентности образцов в обучающей выборке, не превышающей n – 1, где n — определяемое количество веществ. Обучение модели на выборке, состоящей из инфракрасных спектров двух- и трехкомпонентных растворов, обеспечивает предсказание концентрации веществ с погрешностью до 10 %. Обсуждение. Предложенный метод позволит проводить экспресс-анализ состава термодинамических ингибиторов гидратообразования. Результаты работы могут найти применение в нефтепромысловой химии для оценки ингибирующей способности ингибиторов гидратообразования, используемых для предотвращения образования газогидратов при добыче, подготовке или транспортировке углеводородного сырья.
Ключевые слова: ингибиторы гидратообразования, газогидраты, инфракрасная спектроскопия, метод проекции на латентные структуры, хемометрические методы анализа
Благодарности. Работа была выполнена при поддержке Центра химической инженерии Университета ИТМО.
Список литературы
Благодарности. Работа была выполнена при поддержке Центра химической инженерии Университета ИТМО.
Список литературы
- Makogon Y.F. Natural gas hydrates – A promising source of energy // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2010. V. 2. N 1. P. 49–59. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2009.12.004
- Якуцени В.П. Газогидраты – нетрадиционное газовое сырье, их образование, свойства, распространение и геологические ресурсы // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2013. Т. 8. № 4. С. 2.
- Запорожец Е.П., Шостак Н.А. Особенности гидратообразования одно- и многокомпонентных газов // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2016. Т. 15. № 20. С. 232–239. https://doi.org/10.15593/2224-9923/2016.20.3
- Запорожец Е.П., Шостак Н.А. Гидраты: монография. Краснодар: Издательский дом - Юг, 2014. 460 с.
- Грицишин Д.Н., Квон В.Г., Истомин В.А., Минигулов Р.М. Технологии предупреждения гидратообразования в промысловых системах: проблемы и перспективы // Газохимия. 2009. № 10. С. 32–40.
- Ворожцова Ю.С., Носенко Т.Н., Успенская М.В. Определение типа действия ингибиторов гидратообразования по их инфракрасным спектрам // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23. № 4. С. 669–675. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-4-669-675
- Semenov A.P., Medvedev V.I., Gushchin P.A., Vinokurov V.A. Kinetic inhibition of hydrate formation by polymeric reagents: Effect of pressure and structure of gas hydrates // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2016. V. 51. N 6. P. 679–687. https://doi.org/10.1007/s10553-016-0658-5
- Запорожец Е.П., Шостак Н.А. Расчет эффективности одно- и многокомпонентных антигидратных реагентов // Записки Горного института. 2019. Т. 238. С. 423–429. https://doi.org/10.31897/PMI.2019.4.423
- Полуэктов П.О., Исаков А.Н., Горшунова С.В., Трекина Н.П. Спектрофотометрический метод определения метилурацила // Современные технологии: актуальные вопросы, достижения и инновации: cборник статей XXIX Международной научно-практической конференции. 2019. С. 14–16.
- Cornejo-Báez A.A., Peña-Rodríguez L.M., Álvarez-Zapata R., Vázquez-Hernández M., Sánchez-Medina A. Chemometrics: a complementary tool to guide the isolation of pharmacologically active natural products // Drug Discovery Today. 2020. V. 25. N 1. P. 27–37. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2019.09.016
- Challa S., Potumarthi R. Chemometrics-based process analytical technology (PAT) tools: applications and adaptation in pharmaceutical and biopharmaceutical industries // Applied Biochemistry and Biotechnology. 2013. V. 169. N 1. P. 66–76. https://doi.org/10.1007/s12010-012-9950-y
- Kugeiko M.M., Baravik A.A. Determination of the concentration of CO2 and H2O vapor under conditions of overlapping spectral lines // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2127. P. 012042. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2127/1/012042
- Шелпакова А.С. Применение методов множественной линейной регрессии и проекции на латентные структуры в спектрофотометрическом анализе многокомпонентных смесей: лекарственных и витаминных препаратов: диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Омск, 2010. 162 с.
- Силаев Д.В. Спектрофотометрический анализ многокомпонентных систем с использованием хемометрических алгоритмов: диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Саратов, 2023. 138 с.
- Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов. М.: Недра, 1974. 208 с.
- Nasrifar K., Moshfeghian M. Computation of equilibrium hydrate formation temperature for CO2 and hydrocarbon gases containing CO2 in the presence of an alcohol, electrolytes and their mixtures // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2000. V. 26. N 1-4. P. 143–150. https://doi.org/10.1016/s0920-4105(00)00028-0
- Bishnoi P.R., Dholabhai P.D. Equilibrium conditions for hydrate formation for a ternary mixture of methane, propane and carbon dioxide, and a natural gas mixture in the presence of electrolytes and methanol // Fluid Phase Equilibria. 1999. V. 158–160. P. 821–827. https://doi.org/10.1016/s0378-3812(99)00103-x
- Paez J.E., Blok R., Vaziri H., Islam M.R. Problems in gas hydrates: practical guidelines for field remediation // Proc. of the SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference. 2001. https://doi.org/10.2118/69424-ms
- Бык С.Ш., Макогон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980. 296 с.
- Краснов А.А., Клименок Б.В. Исследование кинетики процессов клатрации методом изохрон // Нефтехимия. 1973. Т. 13. № 4. С. 592–595.
- Маленко Э.В. Исследование условий образования и разрушения гидратов природного газа и изучение ингибирующего влияния неэлектролитов: диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. М., 1979. 168 с.
- Barrer R.M., Ruzicka D.J. Non-stoichiometric clathrate compounds of water. Part 4. Kinetics of clathrate phases // Transactions of the Faraday Society. 1962. V. 58. P. 2262–2271. https://doi.org/10.1039/tf9625802262
- Yousif M.H., Dorshow R.B., Young D.B. Testing of hydrate kinetic inhibitors using laser light scattering technique // Annals of the New York Academy of Sciences. 1994. V. 715. N 1. P. 330–340. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1994.tb38845.x
- Soper A.K., Finney J.E. Hydration of methanol in aqueous solution // Physical Review Letters. 1993. V. 71. N 26. P. 4346–4349. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.4346
- Клименко Л.С., Нехорошев С.В., Нехорошева А.В., Нехорошева Д.С., Тагизаде Х.Б. Аналитический контроль метилового спирта в водных средах методом ИК-спектроскопии // Научный медицинский вестник Югры. 2018. № 3(17). С. 35–40. https://doi.org/10.25017/2306-1367-2018-17-3-35-40
