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.

1. Hippler M., Anal. Chem., 2015, vol. 87, no. 15, pp. 7803– 7809. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b01462

2. Sharma 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.55.10.104103

3. Sieburg 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-x

4. Zhu 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)10-3286-09

5. Gao 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)61135-1

6. Dabrowski 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.2019.02.003

7. Kiefer J., Seeger T., Steuer S., Schorsch S., Weikl M. C., Leipertz A., Meas. Sci. Technol., 2008, vol. 19, no. 8, 085408. https://doi.org/10.1088/0957-0233/19/8/085408

8. Petrov D. V., Matrosov I. I., Appl. Spectrosc., 2016, vol. 70, no. 10, pp. 1770–1776. https://doi.org/10.1177/0003702816644611

9. Булдаков 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.

10. Petrov 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/10.1117/12.2249299

11. Petrov 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.2019.03.006

12. Petrov D. V., Matrosov I. I., Zaripov A. R., Maznoy A. S., Appl. Spectrosc., 2020, vol. 74, no. 8, pp. 948–953. https://doi.org/10.1177/0003702820917222

13. Petrov D. V., Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc., 2018, vol. 191, pp. 573–578. https://doi.org/10.1016/j.saa.2017.10.058

14. Петров 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.2018.07.46258.26-18

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.