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 Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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