Математика поможет усовершенствовать глубокую переработку нефти
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Великобритании разработали математические модели технологии глубокой переработки нефти. Они созданы для прогнозирования процесса каталитического крекинга — важного процесса в нефтяной отрасли, когда из остатков переработки нефти и мазута получают высокооктановый компонент бензина и другие полезные продукты. Уникальность моделей заключается в том, что они учитывают сложные физико-химические закономерности реакторных процессов. На их базе будет создано отечественное программное обеспечение в области проектирования, моделирования и оптимизации процессов преобразования углеводородного сырья в полезные нефтепродукты. Это позволит прогнозировать сложный процесс нефтепереработки на всех уровнях.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки «Приоритет 2030» и при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Процесс каталитического крекинга проводят в лифт-реакторе. Этот аппарат имеет сложную конструкцию. Математическое моделирование позволяет прогнозировать при помощи цифровых инструментов процесс химической переработки без экспериментальных исследований на реальных установках.
Исследователи уже построили три модели, которые решают разные задачи в области технологии каталитического крекинга. Одна из них — гидродинамическая 3D-модель лифт-реактора. Она позволяет моделировать «поведение» потоков сырья внутри аппарата большой единичной мощности с учетом гидродинамики, распределения скоростей, температур и других важных показателей.
«Уникальность разработанной гидравлической модели в том, что при ее составлении были учтены не только физика процесса, но и химическая кинетика. Такую комплексную задачу в России мало кто решает. В перспективе данная модель может использоваться для разработки новых конструкций аппаратов каталитического крекинга», — отмечает руководитель проекта, профессор отделения химической инженерии ТПУ Елена Ивашкина.
Также ученые разработали 3D-модель сопутствующего аппарата-регенератора, в котором проводят окислительную регенерацию закоксованного катализатора из лифт-реактора. Каталитический крекинг протекает с использованием катализаторов, представляющих собой микросферические пористые частицы. В процессе переработки тяжелого сырья они покрываются коксом, в результате чего блокируется активная поверхность катализатора и происходит его дезактивация.
Регенератор выжигает кокс с поверхности катализатора, тем самым продляя срок его службы. С использованием разработанной 3D-модели проведено моделирование гидродинамики внутри аппарата с учетом химической реакции окислительного выжига кокса. Еще одна задача, которую удалось выполнить ученым в рамках проекта — моделирование процесса на зерне катализатора, то есть в поре сферической микрочастицы.
«Катализ и химические превращения протекают с участием активных центров катализаторов. Используя математическую модель процесса, мы можем решать задачу выбора катализаторов и прогнозирование их работы. То есть определять, какой катализатор наиболее эффективен для переработки того или иного вида сырья на той или иной установке.
Масштабность проекта заключается в том, что мы провели моделирование сложного процесса нефтепереработки от микроуровня — активных центров катализатора до макроуровня — работы аппарата и технологической схемы процесса», — поясняет Елена Ивашкина. В планах ученых — проведение прикладных исследований по разработке технических решений, направленных на совершенствование технологий нефтепереработки.
Telegram 
Дзен 
VK Компания Nikon объявила победителей ежегодного конкурса Small World in Motion 2026 года. Жюри отобрало лучшие видеоролики и таймлапсы, снятые через микроскоп. Предлагаем вам посмотреть работы, объединившие науку и искусство.
Благодаря свинцу, входившему в состав чернил, ученые, возможно, смогут прочитать давно утраченные тексты античных философов на обугленных папирусных свитках, переживших извержение Везувия. Новый метод уже позволил сделать это на точных имитациях древних свитков.
Бивень мамонта был для людей каменного века важным материалом с собственным рисунком, способным повлиять на замысел изображения. Археологи выяснили, что создатели фигурок с Мезинской стоянки (Украина) использовали естественные линии внутри бивня как основу для выгравированных зигзагов.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно