авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Установка и ямр методика контроля содержания асфальтенов, смол и парафинов в нефтях и битумах при одновременном оптическом облучении

На правах рукописи

ГАЗИЗОВ ЭДУАРД ГАМИСОВИЧ УСТАНОВКА И ЯМР МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ АСФАЛЬТЕНОВ, СМОЛ И ПАРАФИНОВ В НЕФТЯХ И БИТУМАХ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ОПТИЧЕСКОМ ОБЛУЧЕНИИ 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет».

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Кашаев Рустем Султанхамитович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Усачев Александр Евгеньевич (Казанский государственный энергетический университет) кандидат физико-математических наук, доцент Аухадеев Фердинанд Лукманович (Казанский (Приволжский) федеральный университет)

Ведущая организация: Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Москва

Защита состоится 24 февраля 2012 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.082.01 при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу:

420066, Казань, ул. Красносельская 51, тел./факс (843) 562-43-30.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51, КГЭУ, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.082.01.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Казанского государственного энергетического университета, с авторефератом – на сайте http://www.kgeu.ru

Автореферат разослан « » января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.ф.-м.н. Р.И. Калимуллин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы наблюдается увеличение добычи тяжелых нефтей, природных битумов и растет интерес к их высокомолекулярным компонентам – асфальтенам, смолам и парафинам (АСП) в силу их потенциальных качеств как сырья ценных продуктов. Остро встает задача разработки экспресс-методов их контроля для оптимизации технологических процессов подготовки, транспортировки и переработки нефти. Существующие методы контроля и анализа дают сведения о составе, но не обладают достаточной оперативностью. Требуется разработка методик экспресс-контроля содержания АСП и аппаратуры для их реализации.

Такими возможностями обладает метод импульсного ядерного магнитного резонанса (ЯМР), в частности ЯМР-релаксометрия (ЯМРР), позволяющая проводить экспресс-анализ без химической подготовки пробы и в автоматизированном режиме. Однако АСП образуют структуры с ограниченной молекулярной подвижностью, что приводит к укорочениям времен спин-спиновой релаксации T2i и их выходу за диапазон возможностей измерений методом. Необходимо найти способы преодолеть это аппаратурное и методическое ограничение.

Идея решения проблемы, высказанная научным руководителем, заключается в облучении вещества видимым и ближним инфракрасным светом. Известно, что молекулы, из которых состоят асфальтены, смолы и парафины, селективно поглощают излучение. Так, полиароматические молекулы из пяти-шести колец, из которых в основном состоят ядра асфальтенов, поглощают c = 600-700 нм [1]. Поглощенная энергия приводит к росту частоты и амплитуд деформационных и валентных колебаний, поэтому к уменьшению времен корреляции B молекулярного движения и росту средних межпротонных расстояний rij. И то и другое по теории ЯМР-релаксации в области «высокотемпературного приближения» 0В 1 должно приводить к росту времен спин-спиновой релаксации T2i определенных i-х протонных фаз в соответствии с уравнением [2]:

T2i–1 = 34h2В/42rij6 (1) где = 2,675104 рад./секэ. Данное увеличение T2i позволяет расширить диапазон измерений и контроля АСП методом ЯМР-релаксометрии.

Для подтверждения данной гипотезы в диссертационной работе поставлены задачи разработки экспресс-методик контроля АСП на базе аппаратуры ЯМР-релаксометрии с облучением образцов, исследовать и дать объяснение явлению роста времен релаксации T2i при облучении.

Перечисленные аспекты определяют актуальность и важность поставленных и решаемых в работе задач.

Объект исследования. Образцы нефтей с плотностями = 867,5– кг/м, концентрацией асфальтенов Асф = 3,30 – 6,70%, смол С = 27,1 – 41, % и битума с Асф = 25,75%, С = 36,03 %, серы S = 3,12%.

Предмет исследования. Концентрация компонентов нефти асфальтенов, смол и парафинов.

Целью работы является: Разработка измерительной установки и способа экспресс-контроля концентрации АСП в нефтях и битумах с применением метода ЯМРР при одновременном воздействии облучения в видимой и ближней ИК-области спектра.

Основные задачи

диссертационной работы:

1. Провести сопоставительный анализ существующих методов исследования и найти наиболее значимые параметры для контроля асфальтенов, смол и парафинов методом ЯМР-релаксометрии.

2. Разработать установку на базе релаксометра ЯМР и источников излучения, использующую селективный разогрев молекул облучением на длине волны их поглощения в видимой и ближней ИК-области спектра.

3. Разработать методику экспресс-контроля концентрации асфальтенов, смол и парафинов в нефтях и битумах.

4. Исследовать влияние зависимостей времен спин-спиновой релаксации Т2i от температуры и времени воздействия облучения на селективность разработанных экспресс-методик контроля АСП.



Методы исследования: Метод ядерной магнитной резонансной релаксометрии.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов подтверждаются многократными проверками результатов экспериментов;

применением методов, установленные ГОСТ;

непротиворечивостью экспериментальных результатов известным теоретическим положениям;

корректной статистической обработкой данных.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые для контроля и анализа компонентов в нефтях и битумах предложено использование метода ЯМРР и облучения вещества в диапазоне поглощения света, определяемым компонентом.

2.Экспериментально установлены корреляции между релаксационными и концентрационными параметрами АСП нефти и битума.

3. Получены новые данные по структурно-динамическим параметрам ЯМР нефтей и битумов, определяющим их физико-химические свойства.

Практическая значимость работы:

1. Разработана методика экспресс-контроля АСП в нефтях и битумах на базе метода ЯМРР и облучения, повышающая оперативность, селективность и чувствительность контроля, основанная на корреляции между приростом времен спин-спиновой релаксации и концентрациями асфальтенов, смол и парафинов. На способ и устройство получен патент РФ на изобретение.

2. Разработана установка контроля и анализа АСП, включающая автоматизированный релаксометр ЯМР на частоту о = 9,2 МГц, термоблок и источники излучения. В релаксометре использован магнит из высокоэнергетического сплава NdFeB и многослойная катушка датчика, позволяющие увеличить частоту 0 и однородность переменного поля Н1 при малых габаритах и весе. С использованием ЭВМ автоматизирован процесс управления режимом и выбора параметров измерения, обработки данных с автоматическим определением времен релаксации и населенностей протонных фаз. В датчике ЯМР термоблока использованы микроохладители ТЭМО-7 на основе эффекта Пельтье. В качестве излучателей использованы He-Ne лазер и лампа ТРШ со светофильтром.





Разработка внедрена в ООО «Идея-Резонанс» (о чем имеется соответствующий акт), а также в учебном процессе КГЭУ по направлению «Приборы и методы контроля качества и диагностики».

На защиту выносятся:

1. Автоматизированная установка для реализации методики экспресс контроля АСП на основе релаксометра ЯМР, термоблока и источников излучения в видимой и ближней ИК-области спектра.

2. Методика экспресс-контроля содержания АСП в нефтях и битумах на основе применения метода ЯМР-релаксометрии при одновременном воздействии облучения в видимой и ближней ИК-области спектра.

3. Исследование и объяснение впервые обнаруженного явления прироста времен спин-спиновой Т2i релаксации протонов под действием облучения светом, а также влияния времени облучения t и температуры T на точность метода экспресс-контроля асфальтенов, смол и парафинов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XVI и XVIII Всероссийских научно-технических конференциях «Структура и динамика молекулярных систем», (Яльчик, 2009, 2011);

V и VI молодежных международных научных конференциях «Тинчуринские чтения» (Казань, 2010, 2011);

XXII и XXIII Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях в Михайловском артиллерийском университете (Казань, 2010, 2011);

17-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2011). Получены дипломы МЭИ и КГЭУ.

Публикации. Содержание диссертации изложено в 12 публикациях: в 2 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в Перечень ВАК, 1 патенте на изобретение РФ, 8 – в материалах докладов международных и всероссийских конференций.

Личный вклад соискателя. Аппаратура была разработана, изготовлена и настроена лично соискателем. Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов, обсуждении и обработке данных, написании статей, подготовке и представлении докладов на конференциях.

Диссертация соответствует области исследовании в п. 3 «Разработка, внедрение и испытания приборов, средств и систем контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, имеющих лучшие характеристики по сравнению с прототипами», п. 1 «Научное обоснование новых и усовершенствование существующих методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» и паспорта специальности 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, списка литературы из 164 наименований, 6 приложений;

изложена на страницах, содержит 37 рисунков и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В результате обзора было установлено, что влияние электромагнитного облучения в видимой и ближней ИК-области спектра на молекулярное движение в АСП методом ЯМР-релаксометрии изучено недостаточно.

Между тем асфальтены, смолы и парафины поглощают свет в этой области спектра и это должно влиять на ЯМР-параметры. Так, ароматические соединения поглощают свет, начиная с = 250 нм, и длина волны поглощения растет по мере роста числа бензольных колец (для антрацена = 600 нм при экстинкции lg = 4,1) [1]. Парафины также имеют ряд полос поглощения в широком диапазоне длин волн [3,4]. Поглощение света должно приводить к интенсификации их молекулярного движения и к изменению их структурно-динамических параметров. При изучении этого явления незаменим метод ЯМРР, поскольку изменение В и rij, вызванное возбуждением молекулярного движения лазерным излучением, ведет к увеличению интенсивности молекулярного движения, в результате чего В падает, rij растет. И то и другое ведет к росту T2i возбужденной i-й молекулы.

Однако аппаратурное и методическое обеспечение контроля компонентов нефти с использованием этой идеи отсутствует.

Положение 1, выносимое на защиту - автоматизированная установка для реализации методики экспресс-контроля АСП на основе релаксометра ЯМР, термоблока и источников излучения в видимой и ближней ИК-области спектра, состоящая из разработанных релаксометра ЯМР 09/РС, термоблока и источников излучения (рис. 1).

Рис. 1. Установка для контроля и анализа методом ЯМРР при облучении образцов в видимой и БИК-области спектра: а) Релаксометр ЯМР с температурным датчиком;

б) Не-Nе-лазер над датчиком ЯМР в магните Релаксометр ЯМР изготовлен в соответствии с документами Технические условия на Релаксометр ЯМР ТУ 25-4823764.0031-90.

Министерство приборостроения и Программа и методика испытаний Релаксометра ЯМР по ГОСТ 12997-94, утвержденная в НПО «Нефтепромавтоматика». Релаксометр имеет резонансную частоту о = 9, МГц, диаметр D ампулы датчика 30 мм, поле в зазоре магнита H0 = 2160 Гс с однородностью H0/H0 = 0,5·10-4. Габариты магнита 145х230х120 мм3.

Выходной каскад передатчика обеспечивает напряжение в импульсе 260 В.

Длительность 900-го импульса 7 мкс, а 1800-го – 14 мкс. Добротность катушки датчика Q = 30, ширина частотной полосы датчика f = 300 кГц.

Катушка намотана из полосы алюминиевой фольги (с количеством витков n= 3), что обеспечивает неоднородность высокочастотного поля H1 менее 2% в 75% ее объема. Приемник рассчитан на усиление сигналов спин-эхо от u ~ мкВ до ~ 12 В на выходе детектора. Время парализации приемного тракта, ограничивающего нижний диапазон измерений времен релаксации равен мкс при максимальном усилении. В динамическом диапазоне выходных сигналов 100 мВ – 12 В отклонение от линейности не более 1% при любом значении. Полоса пропускания приемника f = 800 кГц. Чувствительность не хуже 2 мкВ при отношении сигнал/шум = 2 на выходе. Критерий чувствительности К, по которому оценивалась амплитуда сигнала для релаксометра [3], составляет К = 02D3 [Мгц2см3] = 2285 Мгц2см3, что близко к чувствительности ближайшего зарубежного аналога Minispec pc 20i (ФРГ).

Настройка релаксометра осуществляется подстройкой частоты задающего генератора и регулировкой Н1 амплитуды радиочастотных импульсов. Сигналы спин-эхо усиливаются в приемнике релаксометра и оцифровываются в аналого-цифровом преобразователе (АЦП). Обработка информации с АЦП производится в компьютере программой «Antres2». В качестве программатора применен многоканальный генератор синхроимпульсов, управляемый компьютером в режиме реального времени.

Задание параметров: Т – периода запуска, – временного интервала между 900 и 1800 импульсами, N – числа 1800 импульсов, n – числа накоплений осуществляется через клавиатуру ЭВМ и поддерживается автоматически.

Минимальный интервал между импульсами = 100 мкс, максимальное количество импульсов N = 10000, число накоплений – до 100. Обмен между генератором синхроимпульсов и ЭВМ осуществляется контроллером, работающим по специальному протоколу обмена через параллельный интерфейс. Времена релаксации автоматически подсчитываются из кривых разложения логарифмов огибающих амплитуд спин-эхо на компоненты и выводятся на дисплей ЭВМ. Время измерения в среднем не более 2 минут.

Перед каждым измерением релаксометр поверяется. Систематические и дрейфовые погрешности, обусловленные изменением характеристик элементов аппаратуры, устраняются регулярной коррекцией по стандартным образцам, например по образцу раствора CuSO4 с известными амплитудами сигналов ЯМР и времен релаксации. Относительная погрешность измерения ЯМР-параметров (времен спин-спиновой релаксации Т2i, населенностей протонных фаз Pi) – о 2 %, но использование накопления снижает ошибку в n раз. Погрешность обработки данных при доверительной вероятности Рд = 0,95 составляет: од 3-4 %.

Для температурных измерений разработаны: а) температурный датчик на диапазон от +20 оС до + 200 оС, нагрев образца в котором осуществляется витой спиралью, встречно-параллельно натянутой на стеклотекстолитовый каркас;

б) температурный датчик ЯМР на диапазон -20 оС - + 100 оС на базе микроохладителей типа ТЭМО-7 на основе эффекта Пельтье. При обратной полярности в нем устанавливается отрицательная температура. Контроль температуры производится с помощью термопары с точностью 0,2 оС.

Источники оптического излучения – непрерывный He-Ne газовый лазер ЛНГ-111 на = 633 нм мощностью 25 мВт и источник на = 1825 нм, состоящий из лампы ТРШ 1500-2300 мощностью 1,8 Вт, и светофильтра.

Положение 2 - методика экспресс-контроля концентрации асфальтенов (Асф), смол (С) и парафинов (П) в нефтях и битумах на базе метода ЯМР релаксометрии при одновременном облучении в видимой и ближней ИК области спектра, которая была разработана на ряде образцов нефти и битума.

Во всех образцах обнаруживается полиэкспоненциальность огибающей сигналов спин-эхо с тремя временами Т2А, Т2В и Т2С релаксации, соответствующими протонам разной подвижности и отнесенными в соответствии с общепринятыми моделями к протонам дисперсионной среды, сольватной оболочки и ядра структурной единицы из компонентов нефти.

Определение концентрации компонентов нефти по ГОСТ Р 51858-2202, ГОСТ 2177-99 (ИСО 3405-88), ГОСТ 11851-85 не отличается высокой точностью (ошибка воспроизводимости достигает 8%) и длительно во времени (до 8 часов). Был предложен неразрушающий, оперативный способ экспресс-контроля концентраций асфальтенов, смол и парафинов, основанный на измерении прироста времен релаксации при облучении вещества в области спектра поглощения их АСП. Были установлены корреляции между значениями концентрации Асф, С, П и изменениями T*2А, T*2В и T*2С. По запатентованному способу осуществляют измерение времен релаксации Т2i без облучения и Т*2i при непрерывном облучении образца и вычисляют величину изменения времен релаксации по формуле:

Т*2i = (Т*2i - Т2i)/Т2i. (2) Концентрацию Ci асфальтенов, смол и парафинов определяют по формуле:

Ci k1i k 2i ( T2i ) k 3i. (3) На рис. 2. представлены полученные зависимости Т*2C от концентрации Асф при облучении лазером на длине волны = 633 нм. Они могут быть аппроксимированы с коэффициентом R2 = 0,998 соотношением:

T2* k1 /(1 k 2 Асф), (4) где k1 = 1,2 ± 0,1;

k2 = - 0,1423 ± 0,0007.

На рис. 3. приведена обнаруженная корреляции между суммарной С концентрацией смол и ростом Т*2В, которая описывается уравнением:

С k11 (T2B k 21 ), (5) Для бензольных СБ и спиртобензольных ССБ компонентов смол уравнения имеют вид:

С Б k12 (T2 B k 22 ), (6) ССБ k13 /(1 k 23 (Т 2 В )), (7) где k11 = 3,1±0,5;

k21 = -5,1±1,9;

k12 = 2,2±0,3;

k22 = - 5,2±1,7;

k13 = 4,9±0,5;

k23 = - 0,08±0,007.

Рис. 2. Зависимость прироста Т*2C фазы С в результате лазерного облучения на длине волны = 633 нм от концентрации асфальтенов (Асф) Рис. 3. Корреляция между концентрацией смол суммарных и увеличением времен релаксации Т*2В фазы В в результате облучения на длине = 633 нм На рис. 4. представлена корреляция между концентрацией парафинов (П) и увеличением времен релаксации Т*2А фазы А при облучении на = 1825 нм. Зависимость c R2 = 0,998 аппроксимируется уравнением:

П k1 k 2 (k3 ) T 2A, (8) где k1 = 13,4±0,7;

k2 = 17,2±0,8;

k3 = 0,67±0,04.

Рис. 4. Корреляция между концентрацией парафинов (П) и увеличением времен релаксации Т*2А фазы А в результате облучения на = 1,825 мкм Во всех случаях время измерения составляет 1-2 минуты. Погрешности измерений концентраций АСП методом ЯМР представлены в таблице 1.

Табл. 1. Абсолютные погрешности по ГОСТ и методу ЯМРР с облучением Компоненты Асфальтены Парафины Смолы Время измерения (мин) Абсолютная погрешность ±0,6% ±0,3% ±0,1% по ГОСТ 8.563- Абс. погрешность по ±0,37% ±0,2% ±0,47% 2- ЯМРР с облучением Таким образом, точность измерения методом ЯМР близка к ГОСТ, но занимает в 200 раз меньше времени.

Положение 3, выносимое на защиту – исследование и объяснение явления прироста времен спин-спиновой Т2i релаксации протонов под действием облучения светом и влияние времени облучения и температуры на точность экспресс-контроля асфальтенов, смол и парафинов.

Явление прироста Т*2i времен спин-спиновой Т2i релаксации протонов под действием облучения светом в области его поглощения асфальтенами, смолами и парафинами нами обнаружено экспериментально в протонных фазах А, В и С нефтей и битумов с разными концентрациями асфальтенов, смол и парафинов. Как это принято в научной литературе [5,6], фазы отнесены к дисперсионной среде из легких углеводородов (фаза А), смолам (В) и асфальтенам (С). При воздействии облучения на длинах волн = 633 нм (Не-Ne лазер) и = 1825 нм обнаружен прирост времен релаксации протонных фаз Т2А, Т2В и Т2С на Т*2А = (Т*2А - Т2А)·100%/Т2А, Т*2В = (Т*2В Т2В)·100%/Т2В, Т*2С = (Т*2С - Т2С)·100%/Т2С.

На рис. 5. представлены значения T2i и населенностей протонных фаз PA, PB и PC в зависимости от времени t облучения нефтей с разными концентрациями парафина на длине волны = 1825 нм.

Рис. 5. Зависимости населенностей протонных фаз РА, РВ и РС (кривые 1-3) и времен релаксации Т2А, Т2В и Т2С (кривые 4-6) в нефти с добавкой парафина от времени облучения на длине волны = 1,825 мкм Из рис. 5. видно, что при облучении происходит рост времен релаксации Т2А, Т2В и Т2С. Максимальный эффект прироста Т*2i наблюдается в первые несколько десятков секунд облучения и в дальнейшем падает.

На рис.6 представлена температурная зависимость Т2А, Т2В и Т2С.

Рис. 6. Температурные зависимости времен спин-спиновой релаксации Т2А, Т2В и Т2С в битуме до (кривые 1-3) и при воздействии (кривые 4-6) лазерного облучения на длине волны = 633 нм Из рис. 6 видно, что с ростом температуры увеличиваются времена релаксации Т2А и Т2В, испытывая при этом локальные резкие изменения.

Следовательно, методически правильно будет минимизировать время, а также четко фиксировать температуру измерения в экспресс-методике контроля асфальтенов, смол и парафинов.

Приросты времен релаксации Т*2А, Т*2В и Т*2С при воздействии облучения могут найти объяснение в рамках поведения населенностей трехуровневой системы (мазера), где 1-й и 2-й уровни – результат Зеемановского взаимодействия спинов с магнитным полем B0, а третий с населенностью n3 соответствует уровню Е3 для оптической накачки с длиной волны облучения. Динамика уровней описывается уравнениями:

dn1/dt = – (1/2)[(Т12-1 + Т13-1)n1 + Т21-1n2 + Т31-1n3] – (n1 – n3)W13, (9) dn2/dt = – (1/2)[-Т12-1n1 + (Т21-1 + Т23-1)n2 –Т32-1n3] – (n2 – n3)W13, (10) dn3/dt = – (1/2)[( Т31-1 + Т32-1) n3] – (n3 – n1)W13, (11) dn12/dt = dn1/dt– dn2/dt = – (1/2)[(Т13-1n1 + Т23-1n2] – (n1 – n2)W13. (12) где Тij и Wij – времена и вероятности релаксационных переходов.

Решением уравнения (12) для изменения намагниченности M(t)нак будет:

M(t)нак = M(0)exp{– (1/2)[(Т13-1n1 + Т23-1n2] – (n1 – n2)W13} (13) То есть по сравнению с обычной релаксацией постоянная времени для M(t)нак возрастает на величину (не меньшую Т2* = 10-3 с – среднего времени метастабильного состояния на третьем энергетическом уровне мазера):

Т2* = {(1/2)[(Т13-1n1 +(n1 – n2)W13} (14) Явление может быть использовано для определения концентрации АСП, повышения чувствительности аппаратуры ЯМР к изменениям концентраций АСП в нефтях и битумах, изучения динамики изменения ЯМР параметров через увеличение измеряемых времен релаксации при облучении компонентов нефти в области их поглощения в видимой и ближней ИК области спектра.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Разработана и создана установка для экспресс-контроля ЯМР параметров, состоящая из релаксометра ЯМР, температурного датчика и источников излучения в видимой и ближней ИК-области спектра.

2. Впервые обнаружено явление прироста времен релаксации протонов молекул асфальтенов, смол и парафинов под действием светового облучения нефтей и битумов в видимой и ближней ИК-области спектра их поглощения.

3. Экспериментально обоснован способ экспресс-контроля содержания асфальтенов, парафинов и смол в нефтях и битумах на основе ЯМР релаксометрии при воздействии на образцы облучением в видимой и ближней ИК-области спектра, основанный на изучении корреляции между приростом времен спин-спиновой релаксации и концентрациями асфальтенов, смол и парафинов. Получен патент на способ и устройство оперативного контроля фракций органических соединений в их смесях.

Список цитируемых источников 1. Справочник химика. 2-е издание, переработанное и дополненное. Т.

IV Изд. «Химия». М.:, Ленинград. 1965. с. 796.

2. Сюняев Р.З., Сафиева Р.З., Пурэвсурэн С. // Нефтепереработка и нефтехимия, 2004. №3. С.18-25.

3. Евдокимов И.Н., Лосев А.П. Применение УФ-видимой абсорбционной спектроскопии для описания природных нефтей.

Нефтегазовое дело. 2007. http://www.ogbus.ru 4. Чижик, В.И. Ядерная магнитная релаксация / В.И.Чижик // С.-Пб.

Изд. С.-Пб. Университета.- 2004. – С.388.

5. Сафиева Р.З. Физико-химия нефти. Физико-химические основы технологии переработки нефти. М.: «Химия». 1998. – 448 с.

6. Кашаев Р.С. Структурно-динамический анализ импульсным методом ЯМР. Казань. Изд. «Грандан». 1999. – 129 с.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Газизов Э.Г. Влияние облучения в видимой и инфракрасной областях спектра на параметры ядерной магнитной релаксации протонов в нефтепродуктах / Кашаев Р.С., Газизов Э.Г. // Минск: Журнал прикладной спектроскопии. 2010. Т. 77. №3. С. 347-354.

2. Газизов Э.Г. Оперативный контроль компонентов битума и нефти методом ядерного магнитного резонанса при воздействии облучения в видимой и инфракрасной области спектра / Кашаев Р.С., Газизов Э.Г. // Казань: Известия Высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2010.

№7-8. С. 46-61.

3. Газизов Э.Г. Способ и устройство оперативного контроля фракций органических соединений в их смесях: пат. 2411508 Рос. Федерация: МПК G01N24/08 / Кашаев Р.С., Темников А.Н., Идиятуллин З.Ш., Газизов Э.Г.;

заявл. 19.10.2009. Опубл.: 10.02.2011 Бюл. № 4.

4. Газизов Э.Г. Installation for oil/water emulsions production controlled by nuclear magnetic relaxometer / Каshaev R.S., Gazizov E.G., Faschiev N.R. // 5-th International EGE Energy Symposium and Exhibition (IEESE-5). Pammukale Universiti (Turkey), 2010. Р.83.

5. Газизов Э.Г. Effect of irradiation in visual and infrared spectral regions on nuclear magnetic relaxation parameters of oil components / Каshaev R.S., Gazizov E.G. // International Journal of Applied and Fundamental Research.

Materials of Int. Conference. Paris, 2010. P.9.

6. Газизов Э.Г. Приемопередатчик релаксометра ядерного магнитного резонанса / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С., Идиятуллин З. Ш., Темников А.Н. // Материалы докладов 17-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика».

М.: МЭИ, 2011. С. 84-86.

7. Газизов Э.Г. Разработка анализатора структуры, состава и динамики молекулярных фаз нефтей, топлив и природных битумов на основе метода ЯМР при воздействии лазерного облучения / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С. // Материалы докладов XVI Всероссийской научной конференции «Структура и динамика молекулярных систем». Йошкар-Ола: МарГУ. 2009. С.55.

8. Газизов Э.Г. Исследование изменений ЯМР-параметров под воздействием излучения в видимой и ИК-области спектра / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С. // Материалы докладов XVIII Всероссийской научной конференции «Структура и динамика молекулярных систем». Казань: КГУ.

2011. С.37.

9. Газизов Э.Г. Определение смолистых соединений в тяжёлых нефтях и природном битуме / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С. // Материалы докладов XXII Всероссийской межвузовской научно-технической конференций. Казань:

КГУ, 2010. C. 82-83.

10. Газизов Э.Г. Способ определения в нефтях и нефтепродуктах парафиновых соединений / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С. // Материалы докладов V Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ. 2010. C. 69.

11. Газизов Э.Г. Релаксометр ядерного магнитного резонанса на резонансной частоте 9,2 МГц для анализа структуры, состава нефти, топлив и природных битумов / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С. // Материалы докладов VI Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения».

Казань: КГЭУ. 2011. C. 65-66.

12. Газизов Э.Г. Температурная зависимость времен протонной магнитной релаксации в тяжелых углеводородах при воздействии лазерного облучения на длине волны = 532 нм / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С. // Материалы докладов XXIII Всероссийской межвузовской научно технической конференции Казань: КГУ, 2011. C. 67-68.

Подписано к печати 27.12.2011 г. Формат 60х84/ Гарнитура «Times» Вид печати РОМ Бумага офсетная Физ. печ. л. 1,0 Усл. печ. Л. 0,94 Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № Типография КГЭУ 420066, Казань, Красносельская,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.