Фундаментальные математические модели процессов переработки нефтяного сырья в высокооктановые бензины и дизельное топливо

Конкретная задача, на решение которой направлен проект – создание импортозамещающей системы технологического моделирования процессов и аппаратов технологий переработки нефти, которая будет включать в себя математические модели всех базовых химических процессов получения высокооктановых компонентов бензинов экологического класса 5 (каталитический риформинг, изомеризация, каталитический крекинг, алкилирование изобутана олефинами) и компаундирования топлив. Такая система будет учитывать неаддитивность смешения углеводородных потоков и вовлекаемых в компаундирование присадок и добавок с выдачей рекомендации по корректировке рецептуры приготовления бензина для оптимального расхода компонентов. Будут проведены численные и экспериментальные исследования процессов химического реагирования углеводородов в каталитических реакторах с получением компонентов высокооктановых бензинов и их компаундирования. Но основе полученных результатов будет создан банк прогностических математических моделей процессов получения компонентов высокооктановых бензинов (каталитический риформинг, изомеризация, каталитический крекинг, алкилирование изобутана олефинами) и компаундирования топлив. Будут актуализированы математические модели процессов каталитического риформинга и изомеризации пентан-гексановой фракции углеводородов, что позволит провести численные исследования и разработать рекомендации по повышению детонационной стойкости риформата и изомеризата. Будет усовершенствована математическая модель процесса каталитического крекинга путем описания превращений серосодержащих соединений с целью прогнозирования показателей качества бензинов крекинга по содержанию общей серы. Будут проведены экспериментальные и численные исследования и установлены эффекты, возникающие при смешении углеводородных смесей, а именно синергетический эффект по показателю детонационной стойкости, проявляющийся в ди- и поликомпонентных смесях оксигенатов. На основе полученных результатов будет выполнено математическое моделирование процесса компаундирования бензинов на основе учета влияния полярности и неаддитивноси детонационных свойств компонентов бензиновой смеси, вызванных межмолекулярными взаимодействиями. Это повысит ресурсоэффективность производства, в случае сырья с низким октановым потенциалом – избежать выхода некондиционных партий продукции; в случае сырья с высоким октановым потенциалом – сэкономить ценные продукты. Будут проведены экспериментальные и численные исследования, на основании которых разработаны расчетные методы по определению длительности индукционного периода, что позволит оптимизировать процесс приготовления моторных топлив, а также поспособствует прогнозированию оптимальных объемов рецептур смешения компонентов для получения бензинов требуемого качества по данному показателю. Будут проведены исследования по оценке равномерности распределения детонационной стойкости по фракциям в случае смешения различных топливных композиций, на основании которых будет разработана методика расчета коэффициента распределения детонационной стойкости по фракциям, значение которого близкое к 1 позволяет обеспечить стабильную работу двигателя автомобиля. Это позволит разработать новые составы многофункциональных компонентов к автобензинам, на основе оксигенатов и алкилатов, повышающие эксплуатационные и экологические свойства моторных топлив. Таким образом, в результате выполнения проекта будет решена многокритериальная задача повышения ресурсоэффективности процессов получения высокооктановых бензинов, как на стадиях химического реагирования углеводородов в каталитических реакторах, так и на стадии смешения углеводородных смесей. С этой целью будут разработаны новые и усовершенствованы существующие математические модели, реализованные на единой платформе, представляющей собой импортозамещающую систему технологического моделирования процессов и аппаратов технологий переработки нефти.