Изотопный состав природного газа

В промышленности в концентрированном виде изотопы азота производятся путём разделения их природной изотопной смеси методами криогенной ректификации окиси азота (N0) [73, 74, 77-80] и химического изотопного обмена в двухфазных системах, составленных на основе либо азотной кислоты в жидкости и смеси окислов азота (преимущественно N0) в газе ( азотнокислый метод) [30, 77, 81-83], либо на основе водных растворов солей аммония в жидкости и аммиака в газе ( аммиачный метод) [30, 73, 84]. Азотнокислый метод в настоящее время является основным, однако перспективы масштабного с низкой себестоимостью производства изотопов азота рядом авторов связываются с развитием аммиачного метода [30]. При этом независимо от метода разделения изотопов азота основным средством снижения их себестоимости считается комбинирование процессов разделения изотопов с процессами производства традиционных химических продуктов по так называемой транзитной схеме в условиях действующих химических комбинатов [77, 83, 84]. Последняя схема предусматривает подачу в блоки разделения изотопов азота сырьевого потока с природным изотопным составом действующего химического производства и возврат из этих блоков отвальных (обеднённых целевым изотопом) потоков в то же или другое химическое производство, для которого изотопный состав этих изотопов безразличен. Такая организация производства изотопов азота позволяет решить ряд экологических проблем и снизить себестоимость изотопной продукции за счёт сокращения накладных, транспортных и складских расходов, а так- [c.204]

Масс-спектроскопический анализ позволяет изучать изотопный состав и изотопные разновидности молекул. На рис. 25 приводится масс-спектр углекислого газа. Из спектра видно, что природный (Х>2 состоит, главным образом, из молекул с массами (в атомных единицах) 44, 45 и 46. Очевидно, что массе 44 отвечает молекула масса 45 [c.110]

Изотопный состав природного газа Изотопный состав углерода метана [c.60]

Элементный и изотопный состав нефтей и природных газов [c.11]

Рис. 80. Изотопный состав углерода главных компонептов природных газов

Исследовалось разделение изотопов неона, криптона и ксенона при разряде в каждом из газов, разделение изотопов неона и криптона при разряде в смесях неон — криптон, разделение самих газовых смесей. Использовавшиеся в экспериментах газы имели природный изотопный состав. Пробы газов отбирались из катодного и анодного балластных объёмов после установления в них равновесной концентрации изотопов. Постоянная времени установления равновесной концентрации изотопов в балластных объёмах достигала 60 мин (Хе, р = 10 Тор, L — 170 мм, d = 3 мм, / = 10 А). [c.347]

Изотопный состав кислорода некоторых природных образований показан на рис. 47. Можно видеть, что наибольшим постоянством изотопного состава кислорода отличаются магматические породы Земли, Луны и каменные метеориты. Заметные колебания изотопного состава кислорода характерны для осадочных и метаморфических пород как продуктов седиментации в водной среде с последующим метаморфизмом. Однако наибольшие колебания изотопного состава кислорода отмечаются в летучих и подвижных веществах, в частности в природных водах, вулканических газах и органическом веществе. [c.393]

Масс-спектроскопический анализ позволяет изучать изотопный состав и изотопные разновидности молекул. На рис. 25 приводится масс-спектр углекислого газа. Из спектра видно, что природный (Х>2 состоит, главным образом, из молекул с массами (в атомных единицах) 44, 45 и 46. Очевидно, что массе 44 отвечает молекула СЮа масса 45 соответствует молекулам С 0 0 и С Ог масса 46 — молекуле 0= 0 0 (из приведенного в гл. 2 материала об изотопном составе легких элементов следует, что доля молекул С 0 0 и тем более 0 0 0 в природном углекислом газе должна быть пренебрежимо мала). [c.110]

В пользу доказательства эндогенного происхождения У В природных газов. часто используется повышенная концентрация в них гелия и водорода, хотя их присутствие еще не является показателем глубинного источника. Для установления связей газов с конкретными источниками необходимы четкие генетические метки в самих газах. В качестве критериев генезиса газов часто используется их изотопный состав. В табл. 4.3 приведены изотопные характеристики, присущие газам земной коры и мантии. Как видно, приведенные значения для большинства газов не однозначны. [c.192]

Рис. 81. Изотопный состав углерода в метане пз природных газов Италии (Коломбо, Газзаринии др., 1967).

Введение. Одной из наиболее заметных тенденций развития современной медицины являются опережающие темпы внедрения новых диагностических методов, в особенности неинвазивных, основанных на использовании последних достижений науки и техники. Среди таких методов следует отметить диагностический тест дыхания, сущность которого состоит в применении различных препаратов, меченых радиоактивными или стабильными изотопами. Препарат, принимаемый пациентом, претерпевает в организме изменения, связанные с протеканием биохимических реакций в разных органах. Спустя некоторое время препарат частично или полностью разлагается и выводится из организма. Содержащийся в препаратах углерод в процессе реакций обмена окисляется и выводится из организма через лёгкие в виде углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Если изотопный состав содержащегося в препарате углерода отличен от природного, то в углекислоте выдыхаемого [c.465]

Аналогичное можно сказать и о кислороде (естественное содержание тяжёлого изотопа кислорода 0 в атмосфере 0,2039%) и углероде (естественное содержание тяжёлого изотопа углерода в углекислом газе атмосферы — 1,107%). Различие изотопного состава названных элементов в различных природных соединениях связано с изотопным эффектом. Однако, если в экспериментах используются соединения с относительно высоким, по сравнению с естественным, содержанием тяжёлых изотопов, то влияние изотопного эффекта практически не скажется на результатах исследований. Метод метки химических соединений с использованием стабильных изотопов азота, кислорода и углерода базируется на измерении изотопного состава газов (N2, N0, N02, О2. СО и СО2), в который переводят исследуемый элемент. Изотопный состав измеряют с помощью масс-спектрометров или спектрально-изотопных анализаторов. При этом следующие термины и понятия используются для расчёта количества меченых стабильными изотопами препаратов при их трансформации в биологическом круговороте. [c.539]

Химический и изотопный состав некоторых природных газов Италии [c.130]

Состав изотопов углерода в метане из любого природного газа является результатом смешивания более легкого в изотопном отношении бактериального метана и более тяжелого метана, образующегося вместе с более высокомолекулярными углеводородами в результате химических процессов (при катагенезе. — Прим. ред.). [c.139]

Основным физическим методом, использованным при открытии изотопов стабильных элементов, стал метод катодных лучей, впервые применённый для анализа масс элементов Дж.Дж. Томпсоном — метод парабол [5. Исследуя газовую составляющую воздуха, Томпсон в 1913 году впервые наблюдал раздвоение на фотопластинке параболы, описывающей массы атомов инертного газа неона, что было невозможно объяснить присутствием в катодных лучах какой-либо с ним связанной молекулярной составляющей. Война прервала эти работы, но сразу с её окончанием Ф. Астон, работавший до войны с Томпсоном, вернулся к этой тематике и, критически пересмотрев метод парабол, сконструировал первый масс-спектрограф для анализа масс изотопов, имевший разрешение на уровне 1/1000 [6. В 1919 году он использовал новый прибор для исследования проблемы неона и показал, что природный неон является смесью двух изотопов — Ые-20 и Ме-22 [7], так что его химический атомный вес 20,2 (в единицах 1/16 массы кислорода), отличный от целого числа 20, можно объяснить, предполагая, что естественный неон — смесь двух изотопов, массы которых близки к целым числам, смешанных в пропорции 1 10. Тем самым Ф. Астон впервые убедительно экспериментально доказал принципиальное существование изотопов стабильных элементов, которое уже широко дискутировалось в то время в теоретических работах В. Харкинса в связи с проблемой целочисленности атомных весов [8]. Получив прямое подтверждение существования изотопов неона, Астон вскоре на том же приборе, развивая успех, показал сложный изотопный состав хлора, ртути, аргона, криптона, ксенона, ряда галогенов — иода, брома, нескольких элементов, легко образующих летучие соединения — В, 51, Р, 5, Аз, и ряда щелочных металлов — элементов первой группы таблицы Менделеева. Он также зафиксировал шкалу масс ядер, положив в её основу кислород (0-16) и углерод (С-12), в то время считавшихся моноизотопными, и провёл сопоставление их масс. К концу 1922 года им были найдены наиболее распространённые изотопы около трёх десятков элементов (см. табл. 2.1), за что 12 декабря 1922 года он получает Нобелевскую премию. Несколько раньше (1920) он, проанализировав первый экспериментальный материал, формулирует эмпирическое правило целочисленности атомных весов изотопов в шкале 0-16 [9]. В 1922 году в исследовании изотопов к нему присоединился А. Демпстер, предложивший свой вариант магнитного масс-спектро-метра с поворотом исследуемых пучков на 180 градусов [10]. Он открыл основные изотопы магния, кальция, цинка и подтвердил существование двух изотопов лития, найденных перед этим Ф. Астоном и Дж.П. Томпсоном (табл. 2.1). [c.39]

При использовании метода изотопного разбавления анализируемое вещество плавят в графитовом тигле с образцом, содержащим известное количество кислорода с изотопным составом, отличающимся от природного. В течение некоторого времени изотопная концентрация кислорода во всем объеме печи выравнивается. Отбирают пробу газа и определяют изотопный состав кислорода по пикам С 0 и С 0 с помощью масс-спектрометра. Ошибка определения при содержании кислорода Ы0 вес.% не более 30%, 5-10" вес.%—до 10%. Чувствительность метода ограничена флуктуациями величины поправки холостого опыта. [c.157]

В предыдущих разделах при выводе формул для расчетов термодинамических функций газов предполагалось, что молекулы данного газа тождественны, в частности состоят из одних и тех же изотопов элементов, образующих эти молекулы. В действительности большое число элементов имеет по два и более стабильных изотопа, причем в ряде случаев (например, С1, Вг и др.) относительное содержание менее распространенного изотопа значительно (см. Приложение 1) и им нельзя пренебречь. Содержание в природе различных стабильных изотопов одного элемента практически постоянно. Газы, состоящие из молекул, образованных элементами, имеющими несколько изотопов, также имеют практически постоянный состав, соответствующий процентному содержанию в природе соответствующих изотопов. Газы с таким составом называются природной смесью изотопных молекул. [c.127]

Достаточно детальное изучение изотопного состава углеводородных газов, в частности изотопов углерода, позволило установить ряд закономерносте 1 Как советским, так и зарубежными учеными было установлено, что условия образования природных соединений и их дальнейшая судьба находят отражение в изотопном составе элементов, т. е. изотопный состав несет информацию о генетической природе соединений. Однако, когда мы имеем дело с такими миграционноспособными ископаемыми, как нефть и газ, на изменение их изотопного состава влияют еще и другие факторы. [c.273]

Интересные данные были получены Р. Г. Панкиной при изучении изотопного состава серы в природных газах. Было показано, что утяжеленный состав сероводорода, близкий к изотопному составу сульфатов, омывающих залежь вод, может служить показателем масштаба микробиологической редукции сульфатов и, следовательно, концентраций сероводорода. Так, газ газовых, газоконденсатных и нефтяных залежей с высоким содержанием сероводорода (5—6 %), например на Оренбургском и Уртабулакском местоскоплениях, характеризуется величиной близкой к б 8 сульфатов вмещающих эвапоритов в пер- [c.274]

Решение ряда важных геологических и геохимических задач базируется на установлении глубины метаморфической превра-щвнности нефти. Под этим показателем обычно понимается суммарный результат постепенных химических изменений нефтяной системы, на которую влияют такие природные факторы, как температура, давление, возраст, каталитические свойства вмещающих пород и др. Для оценки степени превращенности предлагалось использовать разные характеристики нефтей и нефтяных компонентов плотность, смолистость, содержание низкокипящих фракций /I/, соотношения индивидуальных углеводородов и их групп /1-6 и др./, изотопный состав углерода нефти и метана, содержащегося в попутном нефтяном газе /7,8. и др./ и т.д. 8ти характеристики закономерно меняются в ходе геохимической эволюции нефтей, косвенно отражая направления, и результаты превращения нефтяных систем в условиях недр. [c.74]

На рис. 124 показаны также величины отношений числа ионов пропила С3Н7+, образующихся при бомбардировке электронами пропилена СзНе. к числу первичных ионов СзНб+ (кривая 1) и числа ионов OH5+ к числу образующихся в метане первичных ионов СН4+ (кривая 2) в зависимости от давления пропилена и, соответственно, метана. Как видно из рис. 124, получающиеся прямые не проходят через начало координат, что обусловлено наличием изотопов углерода в природных пропилене и метане. Действительно, отрезки, получающиеся на оси ординат при экстраполяции прямых, практически точно соответствуют относительному содержанию изотопных молекул С Сг На в природном пропилене — 3,3% и относительному содержанию молекул С Н в природном ме-рт.ст. тане—1,1%. Таким образом, вводя поправки на изотопный состав углерода, мы и в этих случаях получаем пропорциональность давлению соответствующего газа, из чего следует, что наблюдающиеся утяжеленные ионы, подобно ионам гидроксония, образуются в результате процессов. [c.436]

Геринг [941] измерил изотопный состав в аммоний- и нитрат-ионах в дождевой воде. Содержание изменялось от дождя к дождю, однако кинетический изотопный эффект между NHJ и N0 оставался постоянным. В другой работе по изучению колебаний в содержании в образцах из различных источников Геринг нашел, что максимальное отрицательное отклонение равно 1,3% (в азоте из образца метана), а максимальное положительное равно 1,21% (в содержимом желудка белой крысы) [940]. Содержание из образцов природного газа колебалось в пределах от —1,05 до 4-1,44% по сравнению с содержанием в атмосферном азоте. Систематические отклонения в изотопном составе в различных местах выхода природного газа свидетельствовали о наличии фракционирования, возникаюдего при миграции газа сквозь пористые структуры [942]. Азот из живого материала [1568] оказался легче, чем из каменного угля. [c.107]

Для поисков редких изотопов и установления верхних пределов распространенности гипотетических ядер были сконструированы специальные приборы. Экспериментально определенный изотопный состав элементов может быть использован для проверки гипотез о строении ядра, и точные таблицы распространенности изотопов жизненно необходимы ядерной физике. При рассмотрении разрешающей силы масс-спектрометра наложение, вызываемое пиком соседней массы, обычно выражают в процентах от высоты этого пика, причем наложение порядка 0,1% считается удовлетворительным. Однако когда один пик значительно превосходит соседний по интенсивности, влияние наложения становится более заметным и чувствительность обнаружения малого пика будет определяться не чувствительностью регистрирующей системы, а скорее этим наложением. Хвосты , связанные с пиками, в обычном аналитическом масс-спектрометре асимптотически стремятся к нулю с обеих сторон пика. Большей частью они вызываются разбросом пучка положительных ионов при столкновении с нейтральными молекулами газа. Однако на них оказывает влияние также разброс ионов в пучке по энергии и (при ионном токе 10 а) дефокусирующее действие объемного заряда [145]. Возможность использования любого прибора для измерения распространенности редких изотопов с любым массовым числом М определяется отношением ионного тока, соответствующего массе М, к ионному току, соответствующему массовому числу М . Приборы с простой фокусировкой, используемые обычно для подобных определений, позволяют получить величину этого отношения (чувствительность определения распространенности), равную 10 для массы 100 при наинизшей величине рабочего давления. Таким образом, наложение равно 1% распространенности изотопа, содержащегося в количестве 1 %. Один из путей повышения эффективной чувствительности определения распространенности заключается в концентрировании редких изотопов путем собирания положительных ионов с соответствующим массовым числом на одном масс-спектрометре и изучения концентрата на втором аналогичном приборе. Чувствительность определения распространенности, достигаемая в таком двухстадийном процессе, равна квадрату чувствительности, получаемой на одном приборе, так что мож но ожидать повышения этой величины до 10 . Такие результаты были получены путем последовательного соединения двух магнитных анализаторов масс на специальном приборе, построенном для изучения редких изотопов. У щели коллектора первого анализатора (дискриминирующая щель объединенной установки) ионы получают дополнительное ускорение и входят во второй анализатор. Необходимо отметить, что увеличение разрешающей силы на этой системе исчезающе мало. Первый такой прибор был построен Инграмом и Гессом [1011] энергия ионов в первом анализаторе была равна 1500 эв, а во втором — 10 ООО эв. Позднее Уайт и Коллинз 12162] построили установку, снабженную 20-ступенчатым электронным умножителем и очень чувствительным широкополосным детектором, что позволило получить высокую чувствительность определения распространенности. Этот прибор схематически изображен на рис. 30. Единственный природный изотоп, открытый за последнее десятилетие, был обнаружен при его помощи [2163] большое число элементов исследуется сейчас на наличие неожидаемых изотопов. Во многих случаях были установлены пределы существования данных изотопов, по порядку равные п-10 %. Например, для величин содержания Ыа и Ыа были установлены пределы, равные соответственно <1 10 % и<3-10 % прежний предел содержания этих изотопов был равен <2-10 %. [c.108]

Г у р е в и ч М. С. Изотопный состав аргона природных газов и его гидрогеологическое значение. Труды ВСЕГЕИ, т. 134. Изд-во Недра , 1968. [c.262]

Но и природные явления, как это обнаружено преемником осново-полож[ника современной геохимии академика В. И. Вернадского а1кадеми ном А. П. Виноградовым, приводят к заметным изменениям в изотопном составе кислорода природные процессы то обогащают кислород тяжелыми изотопами, то обедняют его-, вследствие чего атомный вес любого образца кислорода зависит от его происхождения. Так, молекулы переходят в парообразное состояние относительно легче, чем молекулы НаО и НаО . Поэтому в состав водяных паров, испаряющихся из моря, входит кислород с относительно меньшим содержанием тяжелых изотопов, чем кислород, остающийся в морской воде, и атомный вес кислорода, извлеченного из морской воды, несколько больше, чем атомный вес кислорода, извлеченного из речной воды. Наоборот, в состав атмосферного углекислого газа входит кислород, еще более обогащенный тяжелыми изотопами, т. е. с еще большим атомным весом, чем кислород, содержащийся в морской воде. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология