Ученые Томского политеха создают уникальные математические модели химических процессов переработки нефти. Они станут базой отечественного программного обеспечения в области проектирования, моделирования и оптимизации процессов преобразования углеводородного сырья в экологичное топливо высокого качества. Исследование специалистов Инженерной школы природных ресурсов ТПУ проводится в рамках программы «Приоритет 2030» и при поддержке Российского научного фонда.
Октановое число — одна из основных характеристик бензинов. Чем оно выше, тем выше класс экологической безопасности топлива. Более высокое октановое число формируется за счет изменения состава топлива. Добиться этого можно, преобразуя с помощью катализаторов исходные углеводороды нефти в другие, более экологичные, типы соединений.
Разработка технологии получения нового топлива — процесс наукоемкий. Проведение необходимых экспериментов на нефтеперерабатывающих предприятиях, которые являются крупнотоннажными объектами, невозможно. Математические модели являются надежным инструментом для расчета процесса химической переработки сырья без экспериментальных исследований на реальных установках. Они позволяют предварительно просчитать варианты эксплуатации объекта, выбрать оптимальный и уже потом апробировать на практике.
«Проект Томского политеха — часть глобальной работы по созданию импортозамещающей моделирующей системы в сфере нефтепереработки. На основе математических моделей мы создадим программное обеспечение, без которого не обойтись современным нефтеперерабатывающим предприятиям, эксплуатирующим различные технологии получения топлива.
Сегодня используются в основном зарубежные пакеты прикладных программ. Мы разрабатываем базу для создания их российского аналога», — рассказывает руководитель проекта, профессор отделения химической инженерии ТПУ Елена Ивашкина.
Получение нового вида топлива включает комплекс процессов по переработке сырья. Разработать модель нужно для каждого из них с учетом использования разных технологий, оборудования, катализаторов и условий эксплуатации. В основу модели ложатся данные лабораторных экспериментальных исследований, позволяющие установить закономерности процесса.
Проект томских ученых ведется с 2019 года при поддержке Российского научного фонда. В этом году научная группа получила грант на продолжение исследования.
«На первом этапе проекта были разработаны математические модели двух основных методов глубокой переработки нефти — технологии каталитического крекинга и алкилирования. В рамках продолжения исследования мы займемся доработкой моделей с учетом новых важных факторов. Это, например, содержание серы, которая влияет на экологичность конечного продукта, а также выполним моделирование других процессов получения топлива», — отмечает Елена Ивашкина.
Усовершенствованные модели помогут оптимизировать процесс производства бензинов и дизельного топлива. В частности, позволят более рационально использовать ресурсы сырья и катализаторов на нефтеперерабатывающих заводах, что в конечном итоге положительно скажется на себестоимости топлива.