Российские ученые научились вычислять температуру начала и конца кипения нефтепродуктов с точностью до 3°C
Из одного барреля нефти (159 литров) получают бензин, керосин, дизель, пластик, асфальт и даже помаду. Чтобы разделить сырье на эти компоненты, его нагревают: легкие вещества испаряются при низких температурах, тяжелые — при высоких. Границы между ними до сих пор определяли методом XIX века с погрешностью до 10–15 °C. При этом температуру начала кипения измерить сложно, а конца — часто невозможно. Из-за этого тяжелые фракции попадают в бензин, а легкие уходят в дизель или мазут. В результате заводы теряют сотни тысяч тонн сырья в год, а у водителей затрудняется запуск двигателя зимой и растет расход топлива. Российские ученые разработали новый математический метод, который рассчитывает эти показатели с точностью до 3 °C, позволяя инженерам корректно настраивать процесс и получать топливо стабильного качества.
Знаете ли вы, что из одного барреля нефти — примерно 159 литров — можно получить не только бензин, но и керосин для самолетов, дизельное топливо для грузовиков, пластик, парафин, асфальт и даже помаду? Нефть — это настоящий природный конструктор, внутри которого скрыто огромное богатство. Но чтобы добраться до каждого нужного продукта, эту сложную смесь нужно разобрать на части — отделить легкое от тяжелого. А для этого — нагреть.
У каждого нефтяного компонента своя температура кипения. Самые легкие превращаются в газ уже при 30–180 °C — из них получается бензин. Те, что потяжелее, закипают при 150–250 °C — это керосин. А при 200–350 °C начинают испаряться вещества, из которых делают дизельное топливо.
На заводах нефть нагревают в гигантских колоннах высотой с 20-этажный дом: легкие пары поднимаются вверх, тяжелые остаются внизу. Кажется, что процесс идет сам собой, но на деле фракции могут смешиваться. Чтобы этого избежать, нужно точно знать, при какой температуре заканчивается испарение одних компонентов и начинается испарение других.
Эти параметры до сих пор определяют способом, который разработали еще в XIX веке. Суть метода в том, что нефтепродукт нагревают в лабораторной колбе, фиксируют температуру, при которой выкипает определенный объем жидкости — например, 10%, 50%, 90%. Но у этого подхода есть принципиальные ограничения. Температуру начала кипения измерить точно почти невозможно: первые пузырьки появляются нестабильно, и приборы часто ошибаются. А температуру конца кипения во многих случаях вообще нельзя определить напрямую: легкие фракции, такие как бензин, испаряются слишком быстро еще до начала измерения, а тяжелые — дизель, мазут — начинают коксоваться при перегреве, не успев полностью перейти в пар.
В итоге самые важные показатели, которые определяют границы между бензином, керосином и дизелем, оказываются либо неточными, либо неизвестными. А надежными остаются только данные из середины процесса разгонки.
Однако если границы между фракциями не знать точно, тяжелые компоненты неизбежно попадают в бензин, а легкие — теряются в дизеле или уходят в мазут. Для завода это потери ценного сырья: сотни тысяч тонн в год. Но страдают от этого и автомобилисты: если тяжелые компоненты попадают в бензин, топливо хуже испаряется — зимой двигатель не заводится, а летом такие примеси не сгорают полностью, оставляя нагар и увеличивая расход.
Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха совместно со специалистами ООО «Промышленная кибернетика» разработали новый математический метод, который позволяет с точностью до 3 °C рассчитывать температуру начала и конца кипения нефтепродуктов. Это дает возможность инженерам правильно настраивать технологический процесс и получать топливо более стабильного качества. Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология».
— На заводе всегда точно знают, например, при какой температуре выкипает 10%, 50% и 90% топлива. Это надежные точки. А мы разработали математическую формулу, которая по ним вычисляет температуру начала и конца кипения, — рассказал Сергей Кобелев, студент магистратуры кафедры «Автоматизация технологических процессов» ПНИПУ, специалист ООО «Промышленная кибернетика».
Применив новый метод к реальным образцам керосина и дизеля, ученые впервые смогли рассчитать, при какой температуре на самом деле начинают появляться первые пары: для керосина это 144,1 °C, для дизеля — 202,3 °C. Также они вычислили температуру конца кипения — когда топливо полностью выкипает. Например, для бензина конец испарения недостижим из-за слишком быстрого перехода в пар, а для дизеля — из-за риска коксования при перегреве. Теперь же, благодаря математическому расчету, эти данные стали доступны.
— Кроме того, мы построили графики, которые показывают не просто объем выкипевшего топлива, а скорость этого процесса. Это позволило определить, насколько сильно керосин и дизель «перемешиваются» друг с другом в процессе перегонки. Чем больше их пересечение, тем больше примесей попадает из одной фракции в другую. Это значит, что колонна работает неэффективно, а качество топлива снижается, — добавила Асия Кобелева, доцент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Благодаря этим формулам инженеры могут самостоятельно рассчитывать температуру начала и конца кипения, используя только надежные данные из середины процесса, которые на заводе всегда известны точно. А построенные дифференциальные кривые наглядно показывают, насколько чисто колонна разделяет разные виды топлива.
Если традиционные приборы определяют эти параметры с погрешностью, которая может достигать 10–15 °C и более, то новый подход позволяет рассчитывать их с точностью до 3 °C. Для технологического процесса это колоссальная разница: ошибка в 10 °C на границе фракций может означать, что тысячи тонн бензина, керосина или дизеля ежегодно уходят не в тот продукт. Новый метод сводит такие потери к минимуму.
Следовательно, разработка ученых позволяет настраивать процессы нефтепереработки быстро, точно и с минимальными рисками получения брака. Это значит, что на нефтеперерабатывающих заводах специалисты смогут подбирать режим нагрева колонн, избегая потерь ценного сырья, когда легкие фракции ошибочно уходят в мазут. Для простых потребителей это означает более стабильное качество топлива на заправках: в бензин не будут попадать излишние тяжелые компоненты, ухудшающие запуск двигателя, а дизельное топливо сохранит нужные смазывающие свойства.
В долгосрочной перспективе предложенный метод может быть использован не только в нефтепереработке, но и в других отраслях промышленности, где требуется определение законов распределения, — от химической технологии до фармацевтики.
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 МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
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