Газета Национального исследовательского Томского политехнического университета

Основана
15 марта 1931 года

16+

Newspaper of National Research Tomsk Polytechnic University

Founded
on March 15, 1931

Архив номеров Поиск

От нефти до бензина

Разработка ученых ТПУ создает ресурсоэффективные «рецепты» нефтепереработки

СОВРЕМЕННЫЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА БЕНЗИНА НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕМ ПРЕДПРИЯТИИ МОЖНО СРАВНИТЬ С КУЛИНАРНЫМ МАСТЕРСТВОМ. ПРИ ЭТОМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОНЕЧНОГО ПРОДУКТА НЕОБХОДИМО БОЛЕЕ 20 РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, А ВСЕ ИНГРЕДИЕНТЫ ИМЕЮТ РАЗЛИЧНЫЕ, ПОСТОЯННО МЕНЯЮЩИЕ СВОЙСТВА. ИМЕННО ПОЭТОМУ ПРЕДСКАЗАТЬ СВОЙСТВА ПОЛУЧИВШЕГОСЯ ПРОДУКТА ОЧЕНЬ СЛОЖНО, А КОНЕЧНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ЗАЧАСТУЮ НЕ СОВПАДАЕТ С ЗАПЛАНИРОВАННЫМ. УЧЕНЫЕ КАФЕДРЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТОПЛИВА И ХИМИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА СОЗДАЛИ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС, КОТОРЫЙ, АНАЛИЗИРУЯ ИСХОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ, ПОЗВОЛЯЕТ СОЗДАТЬ ТОЧНЫЕ РЕЦЕПТЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕНЗИНОВ НА КАЖДОЙ СТАДИИ И ПОЛУЧИТЬ ПРОГНОЗИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ, ТЕМ САМЫМ ИЗБЕЖАТЬ ПЕРЕРАСХОДА РЕСУРСОВ.

Программный комплекс, созданный политехниками, позволяет получать бензин любого качества, в том числе высокооктановый.

Одна цель — разные средства

— Процесс переработки нефтепродуктов в бензин с октановыми числами 92, 95, 98 — тот самый, которым заправляются все автомобили, — достаточно сложный, он связан с большим количеством химических превращений. Одна из проблематик этих процессов состоит в том, что при смешивании нескольких углеводородных потоков различных составов, они проявляют неаддитивность в свойствах. То есть если смешать бензин с октановым числом 92 с равным количеством бензина с октановым числом 96, то мы не можем гарантированно получить бензин со средним значением — 94. Это значение может получиться самым разным, поскольку молекулы углеводородов взаимодействуют друг с другом, так как имеют разный дипольный момент, что всегда дает разный результат. Такое взаимодействие может как увеличить, так и уменьшить октановое число, — рассказывает доцент кафедры химической технологии топлива и химической кибернетики Игорь Долганов. Как поясняет молодой ученый, разницу между запланированным октановым числом и тем, что получается в результате процесса нефтепереработки, предприятиям приходится компенсировать путем добавления синтетических присадок, что снижает его безопасность для двигателя и окружающей среды, а также значительно повышает стоимость бензина.

Программный комплекс, разработанный учеными кафедры, на основе математических расчетов и накопленного эмпирического материала способен точно рассчитать рецептуру приготовления бензина с нужным октановым числом из заданных исходных продуктов. — Аналогов программному комплексу, разработанному на нашей кафедре, в России пока не существует. Особенность нашей программы в том, что она учитывает нестационарность протекания процессов нефтепереработки, то есть малейшие изменения состава сырья и активности катализаторов на стадиях, предшествующих процессу компаундирования, — отмечает Игорь Долганов.

Кроме того, программа позволяет вовлечь в процесс приготовления бензина низкокачественные нефтепродукты, которые постоянно присутствуют на нефтеперерабатывающих заводах, но неохотно ими используются. Программный комплекс, созданный в ТПУ, способен подобрать такие «рецепты» приготовления бензина, которые позволяют использовать даже компоненты низкого качества. Это не только понизит себестоимость бензина, но и позволит более полно использовать низкокачественные потоки в процессе производства.

Прогноз на день, месяц и год

— Моделирование процессов нефтепереработки — это та фундаментальная часть нашей работы, которая уже проделана. А ее прикладное значение — это помощь нефтеперерабатывающим предприятиям в их работе. С одной стороны, использование нашей программы позволит им создавать более качественный продукт, с другой — сделать свое производство ресурсоэффективным, — рассказывает ассистент кафедры химической технологии топлива и химической кибернетики Мария Киргина. — Работа любого нефтеперерабатывающего предприятия тщательно планируется. Такое планирование проводится на год вперед, на месяц, на каждый день. Но, как правило, запланированные результаты, и то, что получается в итоге, очень сильно отличаются. Наш научный коллектив настаивает на том, что рецептуру производства бензина на предприятии нужно менять каждый день в зависимости от мельчайших изменений свойств сырья. На практике же рецептуру меняют раз в месяц, а то и реже.

По словам ученых кафедры, они сотрудничают как с крупнейшими российскими нефтеперерабатывающими предприятиями, так и с множеством небольших заводов. Так, среди партнеров: ОАО «Киришинефтеоргсинтез», Омский нефтеперерабатывающий завод, АО «Сызранский НПЗ», Ачинский нефтеперерабатывающий завод, Ангарская нефтехимическая компания и другие. Для этих предприятий политехники проводят расчеты с использованием разработанной в вузе модели.

— Например, наше недавнее сотрудничество с Сызранским НПЗ показало, что использование нашей технологии за счет точных расчетов позволяет проводить более точное планирование. Благодаря этому заводу удалось точно прогнозировать свойства полученных продуктов, предугадать ряд ошибок и таким образом уменьшить перерасходы и затраты, — говорит Мария Киргина. Партнерство с нефтеперерабатывающими предприятиями также позволяет ученым ТПУ использовать эмпирические данные для совершенствования своего программного комплекса.

— Совершенствование модели происходит постоянно. Сейчас появляются новые виды нефти, увеличивается глубина ее переработки, все больше и больше специфических продуктов вовлекаются в процесс производства бензина. Например, когда в 2013 году мы начали работу с Омским заводом, это было первое предприятие, на котором мы столкнулись с вовлечением продуктов каталитического крекинга в производство бензинов. Установки для его проведения очень дорогие, поэтому в России этот процесс есть не на многих заводах, в то время как в Америке это основной процесс производства. Тогда у нас появился новый продукт, для которого нам пришлось провести отдельные расчеты, корректировку нашей модели. Сейчас таких новых процессов становится все больше, — поясняет Мария Киргина.

В планах научного коллектива кафедры сделать программный комплекс «самообучающимся», а также расширить его возможности до прогнозирования производства других видов топлива: дизельного и даже ракетного.

Елизавета Муравлева

Справка

Моделированием процессов переработки углеводородного сырья научный коллектив кафедры химической технологии топлива и химической кибернетики ТПУ занимается более 20 лет. Основателем этой научной школы был профессор Анатолий Васильевич Кравцов. Сейчас научным направлением руководит профессор Эмилия Дмитриевна Иванчина.