Компьютерное моделирование ламинарного течения химически реагирующей углеводородной жидкости для синтеза нефтехимических продуктов
Поляков С.В.
1, Кудряшова Т.А.
1, Тарасов Н.И.
11Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва, Россия

Email: polyakov@imamod.ru, kudryashova@imamod.ru, nikita_tarasov@imamod.ru
Поступила в редакцию: 29 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 26 июня 2025 г.
Принята к печати: 26 июня 2025 г.
Выставление онлайн: 5 декабря 2025 г.
Рассмотрена проблема нефтепереработки, связанная с производством морозостойких дизельных топлив. В качестве объекта исследования выбрана технология производства изомера гексадекана в лабораторной установке, основанная на термическом стимулировании каталитической реакции. Материалом катализатора служит пористый алюмофосфат. Представлено численное решение прямой задачи изомеризации с учетом геометрии установки. Предложена оригинальная комплексная трехмерная математическая модель, включающая квазигидродинамическую систему уравнений для расчета течения жидкой среды и уравнения конвекции-диффузии - реакции для расчета динамики концентраций исходного сырья и продуктов реакции. При численной реализации модели применены методы расщепления по физическим процессам и конечных объемов. Использована процедура распараллеливания на основе метода разделения областей. Ключевые слова: переработка нефти, каталитические реакции изомеризации, квазигидродинамика, конвекция-диффузия, трехмерное компьютерное моделирование.
- F.H. Poettman, P.G. Carpenter. The Multiphase Flow of Gas, Oil, and Water through Vertical Flow Strings with Application to the Design of Gas-Lift Instal-lations (Drilling and Production Practice, NY., 1952, Document ID: API-52-257)
- P.B. Baxendell, R. Tomas. J. Pet. Technol., 13 (10), 1023 (1961). DOI: 10.2118/2-PA
- R.C. Reid, J.M. Prausnitz, T.K. Sherwood. The Properties of Gases and Liquids (McGraw Hill Book Company, 1981)
- О.Ю. Баталин, А.И. Брусиловский, М.Ю. Захаров. Фазовые равновесия в системах природных углеводородов (Недра, М., 1992)
- D.B. Ingham, I. Pop. Transport Phenomena in Porous Media (Pergamon Press, Elsevier Science, Oxford, 2002), v. 2
- M.K. Das, P.P. Mukherjee, K. Muralidhar. Modeling Transport Phenomena in Porous Media with Applications (Springer, NY., 2018)
- S. Whitaker. Volume averaging of transport equations, Chapter 1. In J.P. Du Plessis (editor). Flow in Porous Media (Computational Mechanics Publications, Southampton, UK., 1997)
- I. Rybak, C. Schwarzmeier, E. Eggenweiler, U. Rude. Comput. Geosci, 25, 621 (2021)
- Yu Qi, Ch.-F. Cai, P. Sun, D.-W. Wang, H.-J. Zhu. Petroleum Sci., 20, 1978 (2023)
- V.A.F. Costa, L.A. Oliveira, B.R. Baliga, A.C.M. Sousa. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 45, 675 (2004)
- T.G. Elizarova. Quasi-Gas Dynamic Equations (Springer-Verlag, NY., 2009)
- Ю.В. Шеретов. Математические модели гидродинамики. Учебное пособие (Тверской гос. ун-т, Тверь, 2004)
- С.В. Поляков, М.А. Трапезникова, А.Г. Чурбанов, Н.Г. Чурбанова. N Препринт 71 (Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша, М., 2021)
- С.В. Поляков, В.О. Подрыга, Н.И. Тарасов, К.Ф. Коледина. Теоретические основы химической технологии, 58 (5), 638 (2024). DOI: 10.31857/S0040357124050104 [S.V. Polyakov, V.O. Podryga, N.I. Tarasov, K.F. Koledina. Theor. Foundations Chem. Eng., 58 (6), 1900 (2024). DOI: 10.1134/S0040579525600950]
- R. Eymard, Th. Gallouet, R. Herbin. Handbook of Numerical Analysis (North Holland, Amsterdam, 2000), v. 7. DOI: 10.1016/S1570-8659(00)07005-8
- Р.З. Зайнуллин, К.Ф. Коледина, А.Ф. Ахметов, И.М. Губайдуллин. Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело", 6, 78 (2018). DOI: 10.17122/ogbus-2018-6-78-97
- З.Р. Хайруллина, М.Р. Аглиуллин, И.Е. Алехина, Б.И. Кутепов. Вестник Башкирского ун-та, 25 (3), 495 (2020)
- S.V. Zazhigalov, V.A. Shilov, V.N. Rogozhnikov, D.I. Potemkin, V.A. Sobyanin, A.N. Zagoruiko, P.V. Snytnikov. Chem. Eng. J., 442 (1), 136160 (2022). DOI: 10.1016/j.cej.2022.136160