Ученые из ярославского государственного технического университета (ЯГТУ) совместно с российскими коллегами разработали универсальный метод проектирования установок для разделения нефти и других сложных промышленных смесей, который поможет сократить потери энергии.
На нефтехимических производствах используется метод ректификации — это способ получения веществ из многокомпонентных смесей. Это выглядит как несколько колонн: внутри них компоненты с высокой температурой кипения, которые остаются в жидком состоянии, а компоненты с низкой — превращаются в пар и конденсируются. Главная сложность этой технологии в том, чтобы подобрать оптимальный порядок разделения смеси и режим работы каждой колонны.
На этот процесс затрачивается около 6% всей энергии добываемой нефти, отмечают авторы работы. Однако способа, который бы оптимально подбирал паратемты при ректификации, не было найдено. Поэтому исследователи решили предложить свой уникальный алгоритм, который поможет сэкономить на производстве.
«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», — сообщил Александр Балунов, доцент кафедры «Кибернетика» ЯГТУ.
Изобретенный метод поможет производству эфективнее рассчитывать энергозатраты и сократит 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.
