Вышедшие номера
Компьютерное моделирование ламинарного течения химически реагирующей углеводородной жидкости для синтеза нефтехимических продуктов
Поляков С.В. 1, Кудряшова Т.А. 1, Тарасов Н.И. 1
1Институт 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.
  1. 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)
  2. P.B. Baxendell, R. Tomas. J. Pet. Technol., 13 (10), 1023 (1961). DOI: 10.2118/2-PA
  3. R.C. Reid, J.M. Prausnitz, T.K. Sherwood. The Properties of Gases and Liquids (McGraw Hill Book Company, 1981)
  4. О.Ю. Баталин, А.И. Брусиловский, М.Ю. Захаров. Фазовые равновесия в системах природных углеводородов (Недра, М., 1992)
  5. D.B. Ingham, I. Pop. Transport Phenomena in Porous Media (Pergamon Press, Elsevier Science, Oxford, 2002), v. 2
  6. M.K. Das, P.P. Mukherjee, K. Muralidhar. Modeling Transport Phenomena in Porous Media with Applications (Springer, NY., 2018)
  7. 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)
  8. I. Rybak, C. Schwarzmeier, E. Eggenweiler, U. Rude. Comput. Geosci, 25, 621 (2021)
  9. Yu Qi, Ch.-F. Cai, P. Sun, D.-W. Wang, H.-J. Zhu. Petroleum Sci., 20, 1978 (2023)
  10. V.A.F. Costa, L.A. Oliveira, B.R. Baliga, A.C.M. Sousa. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 45, 675 (2004)
  11. T.G. Elizarova. Quasi-Gas Dynamic Equations (Springer-Verlag, NY., 2009)
  12. Ю.В. Шеретов. Математические модели гидродинамики. Учебное пособие (Тверской гос. ун-т, Тверь, 2004)
  13. С.В. Поляков, М.А. Трапезникова, А.Г. Чурбанов, Н.Г. Чурбанова. N Препринт 71 (Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша, М., 2021)
  14. 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]
  15. R. Eymard, Th. Gallouet, R. Herbin. Handbook of Numerical Analysis (North Holland, Amsterdam, 2000), v. 7. DOI: 10.1016/S1570-8659(00)07005-8
  16. 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
  17. З.Р. Хайруллина, М.Р. Аглиуллин, И.Е. Алехина, Б.И. Кутепов. Вестник Башкирского ун-та, 25 (3), 495 (2020)
  18. 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