Ученые Томского политехнического университета при поддержке программы Минобрнауки РФ «Приоритет 2030» провели исследования и получили максимально полный анализ количественных и качественных характеристик трех хлорорганических соединений. Это вредные вещества, которые встречаются в процессе промышленной добычи и транспортировки в трубопроводах нефти и газа.
Данные экспериментов ученых лягут в основу создания опытного образца спектрометра и воссоздания экспериментальных данных в лабораторных условиях. Конечная цель ученых — разработать анализатор для отслеживания уровня хлорсодержащих соединений. Он сможет продлить срок эксплуатации оборудования и сэкономить средства на ремонте.
Последние результаты исследований опубликованы в журналах International Journal of Molecular Sciences (Q1, IF: 5,6) и Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (Q1, IF: 4,4).
Хлорорганические соединения присутствуют в нефти, нефтепродуктах и химических реагентах. Они вызывают коррозию оборудования и «отравляют» катализаторы. Это приводит к сбою в работе оборудования и пагубно сказывается на работе производств в целом, а в случае трубопроводной транспортировки нефти это может привести к экологической катастрофе при его прорыве и колоссальным убыткам по устранению результатов происшествия. Ранее ученые Томского политеха разработали модели и программы для анализа спектров.
«В ходе общения с потенциальными заказчиками разрабатываемого анализатора были установлены десять основных хлорсодержащих соединений, которые встречаются при промышленной добыче нефти. На втором этапе работы мы проанализировали три таких соединения — хлорметан, дихлорметан и диоксид хлора. Вместе с зарубежными коллегами мы провели эксперименты в инфракрасном и субмиллиметровом диапазоне, основная задача которых заключалась в получении высокоточных параметров спектральных линий. На основании этих данных можно судить о содержании вещества в нефти и газе. Отмечу, что на сегодняшний день это максимально полный анализ этих соединений в исследуемых нами участках шкалы длин волн», — поясняет профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков.
В инфракрасной области ученые исследовали колебательно-вращательный спектр молекулы хлорметана в широком диапазоне от 600 обратных сантиметров до 1,5 тысячи, а также молекулы диоксида хлора типа асимметричного волчка в вырожденном электронном состоянии. В субмиллиметровом диапазоне политехники исследовали дихлорметан. Эксперименты проводились учеными Томского политеха в коллаборации со специалистами из университетов Брауншвейга и Кёльнa (Германия) и Университета г. Лилль (Франция).
«При исследовании молекул диоксида хлора нам удалось разработать принципиально новую модель, которая в итоге улучшила воспроизведение экспериментальных данных в тысячи раз, — добавляет Олег Уленеков. — По результатам всех исследований мы пришли к выводу, что будущее устройство анализатора будет работать с инфракрасным диапазоном. Это связано, в первую очередь, с задачей создания компактного устройства. При этом такие характеристики, как интенсивность и положение спектральных линий, будут отвечать тем задачам, которые стоят перед изделием».
Следующим этапом исследований станет разработка спектрометра на основе полученных данных, а также программного обеспечения для его работы. Параллельно ученые ТПУ продолжали исследование оставшихся семи хлорсодержащих соединений.
Источник информации и фото: пресс-служба Томского политехнического университета
