Новости отрасли

Ученые Пермского Политеха разработали новый математический метод, позволяющий с точностью до трех градусов рассчитывать температуру начала и конца кипения нефтепродуктов. Это дает возможность правильнее настраивать технологический процесс и получать топливо более стабильного качества. Об этом Информагентство «Девон» узнало из сообщения ПНИПУ. В разработке приняли участие специалисты компании «Промышленная кибернетика».
На нефтеперерабатывающих заводах нефть нагревают в гигантских колоннах высотой с 20-этажный дом. Легкие пары поднимаются вверх, а тяжелые остаются внизу. Самые легкие компоненты нефти превращаются в газ уже при 30–180 градусах по Цельсию — из них получается бензин. Те, что потяжелее, закипают при 150–250 градусах. Из них делают керосин.
При 200–350 градусах начинают испаряться вещества, из которых делают дизельное топливо. Но 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. Нефтепродукт нагревают в лабораторной колбе и фиксируют температуру, при которой выкипает определенный объем жидкости.
Но 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. Тяжелые фракции (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 попадут в бензин, а легкие — теряются в дизеле или уходят в мазут. В этом случае нефтеперерабатывающие заводы теряют сотни тысяч тонн сырья в год. Если тяжелые компоненты попадают в бензин, топливо хуже испаряется. Зимой двигатель не заводится. Летом такие примеси не сгорают полностью, оставляя нагар и увеличивая расход.
«На заводе всегда точно знают, например, при какой температуре выкипает 10%, 50% и 90% топлива, — рассказал студент магистратуры кафедры автоматизации технологических процессов ПНИПУ, специалист ООО «Промышленная кибернетика» Сергей КОБЕЛЕВ. — Это надежные точки. Мы разработали математическую формулу, которая по ним вычисляет температуру начала и конца кипения».

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 градус, для дизеля — 202,3 градуса.
В Пермском политехническом университете вычислили температуру конца кипения. Например, для бензина конец испарения недостижим из-за слишком быстрого перехода в пар, а для дизеля — из-за риска коксования при перегреве. Благодаря математическому расчету, эти данные стали доступны.
«Мы построили графики, которые показывают не просто объем выкипевшего топлива, а скорость этого процесса, — добавила доцент кафедры химических технологий ПНИПУ Асия КОБЕЛЕВА. — 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».
Дифференциальные кривые наглядно показывают, насколько чисто колонна разделяет разные виды топлива.
Данный метод можно использовать не только в нефтепереработке, но и в других отраслях — от химической технологии до фармацевтики.
Источник: ИА Девон