Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17 ноября
ТПУ
149

Математика поможет усовершенствовать глубокую переработку нефти

4.6

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.

Определение состава тяжелых нефтяных фракций в лаборатории ТПУ / ©Пресс-служба ТПУ

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.   

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Томский политехнический университет — старейший технический вуз в азиатской части России и один из лучших инженерных университетов страны. Входит в топ-10 национальных, топ-100 международных предметных рейтингов и участвует в программе «Приоритет 2030». ТПУ — признанный научный и образовательный центр мирового уровня в области атомной и водородной энергетики, добычи и транспорта нефти и газа, IT, неразрушающего контроля, энергетики и электротехники, электроники, нанотехнологий, биотехнологий. В нашей колонке рассказываем о последних результатах работы ученых Томского политеха. О самом главном — просто и интересно.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
9 часов назад
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

Сегодня, 09:22
Василий Парфенов

Аббревиатура ЖКХ хорошо знакома каждому россиянину. За ней скрывается целый спектр привычных образов. При этом цифровизация и применение искусственного интеллекта в этом контексте вспоминаются далеко не первыми. Сфера коммунальных услуг не чужда высоким технологиям, просто они не всегда заметны пользователю. Naked Science рассказывает, как искусственный интеллект, большие данные, нейросети и машинное обучение делают городскую инфраструктуру надежнее и эффективнее.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: