Универсальный метод проектирования установок для разделения нефти и других сложных промышленных смесей предложили ученые Ярославского государственного технического университета (ЯГТУ) совместно с российскими коллегами, сообщает сайт РИА Новости. Применение метода поможет заметно сократить потери энергии на нефтехимических производствах, уверены исследователи. Результаты опубликованы в журнале Journal of Engineering Physics and Thermophysics.
Ректификация — промышленный метод получения веществ из многокомпонентных смесей. Установка для ректификации представляет каскад специальных колонн, внутри которых компоненты с высокой температурой кипения остаются в жидком состоянии, а компоненты с низкой — превращаются в пар и конденсируются. Как объяснили ученые ЯГТУ, главная сложность этой технологии в том, чтобы подобрать оптимальный порядок разделения смеси и режим работы каждой колонны.
На сегодняшний день на ректификацию нефти, в процессе которой получают первичные нефтепродукты, расходуется около 6 процентов всей энергии добываемой нефти, сообщили ученые. При этом, по их словам, до сих пор не был найден простой и надежный критерий для выбора оптимальных параметров ректификации, что, по мнению специалистов ЯГТУ, существенно увеличивает энергопотери нефтехимической промышленности.
Ученые ЯГТУ оптимизировали технологию ректификации, добившись снижения потерь энергии и предложив универсальный метод проектирования эффективных ректификационных систем.
"Существует много вариантов разделения многокомпонентных смесей в каскаде колонн ректификации, причем их число быстро нарастает: для двух компонентов вариант один, а для пяти – уже четырнадцать. При проектировании многоколонных систем ректификации важно найти простой признак для выбора схемы разделения, которая обеспечит минимум затрат энергии. Нам удалось сделать это первыми, обосновав методику не перебором вариантов, а применяя методы оптимизационной термодинамики", — рассказал доцент кафедры "Кибернетика" ЯГТУ Александр Балунов.
По словам ученых ЯГТУ, благодаря предложенному методу больше не потребуется перебирать возможные варианты схем разделения конкретной смеси и рассчитывать энергозатраты для каждого из них. Это позволит резко сократить объем вычислений при проектировании новых ректификационных систем и реконструкции старых.
Кроме этого, на основе методов оптимизационной термодинамики специалисты ЯГТУ также решили задачи о выборе предельной производительности колонны и оптимальной точке ввода сырья, о согласовании нагрузок в системе колонн и ряд других.
Исследование проводилось совместно с учеными Института программных систем им. А.К. Айламазяна РАН (ИПС РАН). В дальнейшем научный коллектив планирует применить методы оптимизационной термодинамики для снижения потерь энергии при отделении примесей металлов, обессоливании воды, разделении изотопов, мембранном разделении и других технологических процессах.
