Теплоэнергетики Томского политеха нашли способ эффективнее распылять мазутное топливо
#наукаИРТТЭК

Ученые Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов и Инженерной школы энергетики Томского политеха провели исследования фрагментации капель мазутного топлива и определили оптимальные характеристики его состава и условий для эффективного вторичного измельчения. В перспективе это может продлить срок службы котельного и теплового оборудования, уменьшить количество сжигаемого топлива за счет оптимизации процессов его распыления, а значит сэкономить средства и уменьшить антропогенные выбросы.

«В России на сегодняшний момент семь ТЭС, которые работают на мазутном топливе, и более 3 000 котельных и станций, использующие его, как резервное топливо для запуска котлов. Большое количество морских судов также работает на мазуте. При неправильных параметрах работы системы, когда есть избыток или недостаток воздуха, топливо, как правило, не успевает сгорать и долетает до стенок оборудования. Из-за этого на них образуется сажевый нагар, что может в будущем привести к локальному перегреву стенки. Чтобы избежать этого необходимо учитывать параметры распыления капель мазутного топлива», — поясняет доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Никита Шлегель.

По словам ученого, на сегодняшний день существует два вида распыления мазутного топлива. Это первичное измельчение, когда топливо распыляется в пневмо-фарсуночное устройство, и вторичное измельчение, когда капли топлива соударяются в аэрозольном потоке либо со стенками оборудования, либо с твердыми частицами. В исследовании они рассматривали последний тип, поскольку он позволяет добиться минимальных размеров капель при минимальных энергетических затратах.

Политехники провели эксперименты по соударению водо-мазутного топлива с твердой подложкой и проверили, как на него влияют температура топлива и стенок оборудования, концентрация воды в составе, размеры капель и скорость их распыления.

Физики подтвердили возможность значительного увеличения срока службы ядерного топлива для атомных станций малой мощности
#наукаИРТТЭК

Исследователи Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха изучили, как влияет изменение наружного диаметра ТВЭЛ — тепловыделяющего элемента ядерного реактора, содержащего само ядерное топливо — на теплофизические характеристики атомных станций малой мощности, при переходе на торий-урановое топливо. Используя математическое моделирование, ученые рассчитали длительность работы ядерного топлива и его глубину выгорания. Исследование показало, что торий-урановое топливо с увеличенным диаметром ТВЭЛ позволяет увеличить срок службы ядерного топлива на 75 %. В перспективе эти данные позволят модернизировать реакторы малой мощности для работы на труднодоступных отдаленных территориях.

Ученые Томского политеха предложили увеличить срок службы торий-урановых топливных композиций — самого оптимального типа топлива для работы таких станций —  за счет увеличения диаметра ТВЭЛов. Политехники провели теплофизические расчеты, подтверждающие возможность модернизации реактора для увеличения срока службы и выгорания топлива. Это экономически важные параметры ядерных энергоблоков, увлечение которых повышает конкурентоспособность реакторов.

При исследовании  рассматривались перспективные композиции по воспроизводящим и делящимся нуклидам. В первом случае в состав топлива входили торий-232 и уран-235 в разных пропорциях, во втором  — торий-232 и уран-233, также в разных пропорциях.  Расчеты проводились для КЛТ-40С — малого модульного водо-водяного реактора тепловой мощностью 150 МВт. Используя метод математического моделирования, ученые оценивали работу реактора при разном составе топлива и разном диаметре ТВЭЛ.

Ученые из России с помощью лазера улучшили работу датчиков утечки опасных газов
#наукаИРТТЭК

Российские ученые разработали методику, которая позволяет повысить чувствительность промышленных и лабораторных датчиков утечки углекислого газа, метана и различных продуктов нефтепереработки при помощи лазерной обработки пленок из селенида свинца, используемых для улавливания этих газов. Об этом сообщила в среду пресс-служба петербургского Университета ИТМО.

"Наш метод позволит упростить мониторинг вредных выбросов в атмосферу и контролировать безопасность на предприятиях, в научных лабораториях, где имеют дело с опасными газами - углекислым и метаном. Это особенно важно в нефтегазовой промышленности и на местах добычи полезных ископаемых, например, в угольных шахтах", - пояснила младший научный сотрудник Института лазерных технологий ИТМО Анастасия Ольхова, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют исследователи, созданный ими датчик выбросов опасных газов основан на базе тонких пленок из селенида свинца. Эти пленки способны улавливать излучение, которое вырабатывается в результате взаимодействий между молекулами углекислого газа, метана, продуктов переработки нефти и свечением встроенного в детектор источника инфракрасных волн.

В Пермском Политехе разработали уникальный метод прогнозирования добычи нефти
#наукаИРТТЭК

Прогнозирование темпов добычи нефти — важнейший параметр для инженеров-нефтяников. Этот процесс весьма сложен и занимает много времени поскольку необходимо проводить ежедневный непрерывный мониторинг производительности скважин.

Ученые Пермского Политеха совместно с зарубежными коллегами разработали уникальную математическую модель для прогнозирования нефтедобычи, изучая поведение потока углеводородов через дроссели, которые отвечают за регулирование давления подачи нефти из пласта.

Технология поможет оценить остаток сырья, присутствующий в продуктивных пластах, оптимизировать производственные операции, управлять пластами и планировать бизнес.

«Полностью замкнутый химический цикл»: российские учёные создали экологически чистую технологию получения лития
#наукаИРТТЭК

Российские учёные из ГЕОХИ РАН создали новую технологию получения редкого металла лития из руды или пластовых рассолов — растворов, которые обнаруживаются в процессе добычи нефти.

Обычно для получения лития применяется серная кислота, что приводит к образованию большого объёма отходов и загрязнению окружающей среды. Учёные нашли подход, при котором реакция идёт по замкнутому циклу, применяемые реактивы используются многократно и не образуют опасных побочных продуктов.

Эта технология позволит значительно снизить издержки при получении лития — металл играет важную роль для целого ряда промышленных отраслей.

Модель учёных Сколтеха упростит разработку нефтяных месторождений
#наукаИРТТЭК

Исследователи из Сколтеха представили модель, которая упростит планирование разработки нефтяных месторождений. С её помощью можно получить полезную информацию о скважине — например, сравнить её с уже разработанными скважинами поблизости, чтобы спрогнозировать актуальные для нефтедобычи свойства и повысить эффективность бурения. Исследование опубликовано в журнале первого квартиля IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters.

Процесс разработки нефтяных и газовых месторождений можно разделить на три этапа: месторождение находят, оценивают и разрабатывают. Оценка касается, например, объёмов и распределения запасов углеводородов.

На этом этапе бурят разведочные скважины и спускают в них зонды, которые фиксируют большое количество показателей — от радиоактивности пласта до подвижности грунтовых вод. Затем эту информацию используют для принятия решений по разработке.

Способ ученых Пермского Политеха обеспечит более безопасную и эффективную добычу вязкой нефти
#наукаИРТТЭК

В России есть уникальное месторождение по добыче тяжелой высоковязкой нефти, находящееся в Республике Коми. Для его эффективной разработки используется термошахтный способ, при котором из горных выработок в продуктивный нефтяной пласт закачивается перегретый пар. Такой метод позволяет понизить вязкость нефти и повысить ее текучесть.

Однако при таком способе добычи в рабочей зоне температура воздуха становится очень высокой, в результате чего нарушаются условия работы горнорабочих. Существующие варианты решения проблемы неэффективны, трудоемки и затратны.

Ученые Пермского Политеха предложили инновационный и экономичный способ проветривания нефтяной шахты, который позволит нормализовать условия труда горнорабочих при оптимальных затратах.

Ученые рассчитывают повысить нефтеотдачу за счет синхротронных излучений
#наукаИРТТЭК

"Газпром нефть", вузы и научные организации создадут консорциум, который займется изучением баженовской и ачимовской свит для решения задачи интенсификации добычи трудноизвлекаемых запасов нефти из этих пластов.

Для решения этой задачи будет создан консорциум из 8 организаций, соответствующее соглашение предполагается подписать в ходе международного форума "Технопром". В консорциум войдут Новосибирский госуниверситет, Томский политех и Казанский федеральный университет, ЦКП "СКИФ", "Газпром нефть" и структуры СО РАН: Институт катализа, Институт гидродинамики, Институт нефтегаза и геофизики.

В состав ЦКП "СКИФ" по первоначальному проекту войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 разместятся на пучках из поворотных магнитов. На станциях планируется изучать структуры биополимеров, механизмы функционирования живых организмов, передачу наследственной информации, механизм действия лекарственных препаратов, создание новых материалов, исследование быстротекущих процессов и так далее.

Модель Пермского Политеха поможет бороться с парафиновыми отложениями в нефтяных скважинах
#наукаИРТТЭК

Отложения парафина — большая проблема при добыче нефти во многих странах мира. Еще более актуальной она становится в условиях снижения запасов углеводородов и увеличения осложнений при добыче на месторождениях, переходящих на поздние стадии разработки. В результате происходит ухудшение технологических параметров добычи черного золота, а именно: повышение обводненности продукции, снижение забойного и пластового давления, изменение компонентного состава добываемого сырья.

Такая динамика показателей способствует более раннему образованию парафиновых отложений, поэтому ведется поиск методов борьбы с ними, чтобы сократить затраты на добычу полезного ископаемого.

Ученые Пермского Политеха создали эмпирическую модель парафинобразования при прохождении сырой нефти в скважине, которая поможет прогнозировать появление парафина и оптимизировать затраты на обслуживание скважин.

Ученые разрабатывают новые технологии для увеличения добычи «трудной» нефти
#наукаИРТТЭК

Научная группа геологов и геохимиков Тюменского индустриального университета работает над усовершенствованием технологий по повышению нефтеотдачи на любых типах месторождений, включая залежи в Баженовской свите – крупнейшем в мире источнике «трудной» нефти. Исследования ведутся совместно с коллегами из Казанского федерального университета. Первые результаты уже есть: ученые с помощью низкочастотного излучения научились превращать тяжелую нефть в легкую.

«С Институтом физики КФУ мы сотрудничаем уже 4 года. Занимаемся исследованием эффектов электрофизического воздействия на нефтяные пласты, в основном работы направлены на повышение эффективности добычи высоковязкой нефти. Для этого решили использовать метод электронно-парамагнитного резонанса, широко применявшийся в советские годы. Так, под электромагнитным воздействием удалось модифицировать тяжелую нефть в менее вязкую, которую намного проще добывать с различных месторождений. Также это косвенно свидетельствует о повышении подвижности нефти в пласте», – рассказывает старший преподаватель кафедры геологии месторождений нефти и газа ТИУ Андрей Пономарев.

Ученые провели опытно-промышленные испытания на реальных объектах, которые дали положительные результаты. Разработанную методику уже внедрили на Усть-Балыкском месторождении (ХМАО) предприятия «Юганскнефтегаз».

Ученые Томского политеха разработали технологию создания бифильных материалов
#наукаИРТТЭК

Ученые Томского политехнического университета при поддержке программы «Приоритет 2030» создают конструкционные бифильные материалы для систем охлаждения энергонасыщенного оборудования. Особенность метода в том, что политехники могут управлять функциональными свойствами итогового изделия. Это позволяет в разы увеличить эффективность испарения жидкости с поверхности, а значит – эффективнее охлаждать оборудование. Модифицированная лазерным излучением поверхность металлов устойчива к коррозии и абразивному износу.

Бифильными называют материалы, комбинирующие свойства супергидрофильных/гидрофильных и супергидрофобных/гидрофобных  поверхностей.

Над проектом работают ученые Инженерной школы энергетики и Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов вуза. Для создания бифильного материала они разработали подход на основе лазерного текстурирования и лазерного химического модифицирования. С помощью наносекундного лазера в микрометровом масштабе они создают на приповерхностном слое материала заданную текстуру, далее очищают изделие в ультразвуковой ванне и придают поверхности супергидрофобные свойства. На готовый материал с помощью лазера наносятся элементы текстуры, придающие ему супергидрофильные свойства.

Ученые СФУ улучшили технологию получения топлива из отходов
#наукаИРТТЭК

Проблема переработки отходов важна для человечества не только в экологическом, но и в экономическом аспекте - особенно для энергетической отрасли, поскольку с каждым годом невозобновляемые природные ресурсы (те же нефть и газ) истощаются. Именно с потребностями энергетики связана работа по получению из отходов ценных для этой отрасли элементов.

Специалисты Сибирского федерального университета совместно с другими российскими учеными, а также с коллегами из Германии доказали перспективность разложения органического "мусора" на молекулы, например, водорода.

Речь идет о технологии, используемой в пиролизном реакторе, которую ученые усовершенствовали простым, казалось бы, способом. Они увеличили площадь соприкосновения теплоносителя с исходным сырьем, снабдив внутреннюю поверхность реактора выступами в форме полусфер и сделав таким образом процесс заметно более интенсивным - теплопередача возросла более чем вдвое, рассказали в СФУ.

В России разработали новый вид тары для нефтепродуктов
#наукаИРТТЭК

Новую, оригинальную конструкцию полимерных канистр для хранения и транспортировки нефтепродуктов предложили ученые ОмГТУ. Разработка на 60% увеличит возможность одновременной перевозки на европоддоне по сравнению с традиционным способом, позволит расширить номенклатуру перевозимых товаров, а после эксплуатации емкости можно будет утилизировать, получив тепло и электроэнергию, сообщили в пресс-службе университета.

Как отмечают исследователи, запатентованный вузом принцип схож с известным детским конструктором. В вузе подчеркивают, что одной из целей работы является повышение эффективности транспортировки нефтепродуктов в районы Арктики в рамках реализации университетом федеральной программы "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты".

На сегодняшний день учеными уже разработан полимерный композиционный материал на основе полиэтилена, из которого может создаваться тара, эксплуатируемая в суровых условиях Крайнего Севера.

Казанские ученые разогрели и очистили нефть под землей с помощью реакции из школьной химии
#наукаИРТТЭК

Специалисты Казанского федерального университета придумали, как прямо в пласте породы сделать нефть более текучей и податливой к добыче. В этом им помогли натрий и школьная химия.

Сначала натрий разрушили ультразвуком до частиц размером не больше 5–6 нанометров, чтобы они легко проникли в трещины породы. Затем из натриевой «пыли» приготовили суспензию, предназначенную для закачки в пласт.

Вспоминаем школьные химические опыты: при контакте натрия с водой образуются водород и щелочь. Суспензия вступает в реакцию с водой, содержащейся в пласте. Водород растворяется в нефти с выделением тепла, и она становится более текучей. Попутно щелочь очищает нефть от серы, разрушающей оборудование нефтеперерабатывающих заводов и двигатели автомобилей. Метод уже прошел лабораторные испытания. В следующем году, по словам ученых, его планируют проверить на нефтепромысле.

Из пластика в топливо
#наукаИРТТЭК

Технологию получения топлива из неперерабатываемого пластика разработали специалисты Новосибирского государственного университета и Центра коллективного пользования "Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ" совместно с сотрудниками "Национальной экологической компании".

"Во время сортировки мусора остается большое количество не перерабатываемого пластика. Как правило, это смесь обычных загрязненных тонких пленок (пакеты-маечки) и неликвидного пластика, который загрязнен или смешан. Сейчас это все сжигается, в лучшем случае — отправляется на цементные заводы для замещения природного газа", — сообщил директор по развитию НЭК Александр Климов.

Согласно задачам нацпроекта "Экология", а также региональным нормативам, такой пластик должен извлекаться из потока захораниваемых отходов, однако глобального решения, что с ним в дальнейшем делать, пока ни у кого нет.

Ученые Томского политеха научились перерабатывать отходы газодобычи в бензин
#наукаИРТТЭК

Ученые Инженерной школы природных ресурсов Томского политехнического университета разработали технологию получения автомобильных бензинов из газовых конденсатов, сообщает пресс-служба вуза.

«При наличии большого объема побочных продуктов сегодня существует проблема с их рациональным использованием. Обычно газовые конденсаты либо добавляют в нефть, либо сжигают. Наша технология позволит из многотоннажного побочного продукта получать продукт с высокой добавленной стоимостью», — приведены в сообщении слова доцента отделения химической инженерии ТПУ Марии Киргиной.

Стабильные газовые конденсаты — это легкие и жидкие углеводороды. Они образуются в процессе подготовки природного газа для использования в быту и являются побочным продуктом. В рамках исследования ученые получили из газовых конденсатов компоненты автомобильных бензинов путем переработки газоконденсатных жидкостей на цеолитном катализаторе. Полученные таким образом бензины соответствуют современным стандартам и могут стать альтернативой реализуемому на АЗС автомобильному топливу.

Ученые ТПУ создали полупромышленную установку для производства и сжигания композиционного топлива
#наукаИРТТЭК

Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета при поддержке программы Минобрнауки РФ «Приоритет 2030» запустили установку полного цикла по созданию композиционных топлив в условиях, приближенных к реальным теплоэнергетическим производствам. Установка позволяет моделировать процесс сжигания топлива в топках котельных агрегатов с возможностью контроля и управления технологическими параметрами. На ней будут проводить полупромышленные исследования композиционных топлив на основе низкосортного сырья и коммунальных отходов.

Принцип действия энергоустановки заключается в последовательном приготовлении, воспламенении и сжигании композиционного топлива. На первой стадии твердое топливное сырье взвешивается и измельчается в дробилке до размера не более одного сантиметра. После этого твердое топливное сырье загружается в шаровую мельницу мокрого помола при помощи шнека, где частицы измельчаются до пылевидного состояния и предварительно смешиваются с водой и жидкими горючими компонентами.

На второй стадии полученная суспензия подается в смешивающую емкость при помощи насоса, куда также дополнительно добавляются жидкие горючие отходы (отработанное масло, сточные воды и прочее). Для получения стабильной топливной смеси помимо перемешивания лопастной мешалкой выполняется рециркуляция топлива через насос-гомогенизатор. На третьем этапе готовое суспензионное топливо подается дозировочным насосом на форсунку муфельного предтопка для последующего сжигания в топке котла.
Мощность комплекса — 63 кВт. Этого хватит, чтобы отопить производственное помещение площадью около 500 квадратных метров. Установка может производить около 25 килограмм композиционного топлива в час. Потенциальная стоимость такого топлива — 2,5 рубля за килограмм. Комплектация установки позволяет ей работать круглосуточно в течение всего года. В год она способна выработать около 470 гигакалорий тепловой энергии.

Ученые ТПУ создали полупромышленную установку для производства и сжигания композиционного топлива
#наукаИРТТЭК

Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета при поддержке программы Минобрнауки РФ «Приоритет 2030» запустили установку полного цикла по созданию композиционных топлив в условиях, приближенных к реальным теплоэнергетическим производствам. Установка позволяет моделировать процесс сжигания топлива в топках котельных агрегатов с возможностью контроля и управления технологическими параметрами. На ней будут проводить полупромышленные исследования композиционных топлив на основе низкосортного сырья и коммунальных отходов.

Установка состоит из весов, дробилки, шнека, шаровой мельницы мокрого помола, емкостей для компонентов и готового топлива, нескольких насосов и водогрейного котла с муфельным предтопком. Система полностью автоматизирована.

Принцип действия энергоустановки заключается в последовательном приготовлении, воспламенении и сжигании композиционного топлива. На первой стадии твердое топливное сырье взвешивается и измельчается в дробилке до размера не более одного сантиметра. После этого твердое топливное сырье загружается в шаровую мельницу мокрого помола при помощи шнека, где частицы измельчаются до пылевидного состояния и предварительно смешиваются с водой и жидкими горючими компонентами. На второй стадии полученная суспензия подается в смешивающую емкость при помощи насоса, куда также дополнительно добавляются жидкие горючие отходы (отработанное масло, сточные воды и прочее). Для получения стабильной топливной смеси помимо перемешивания лопастной мешалкой выполняется рециркуляция топлива через насос-гомогенизатор. На третьем этапе готовое суспензионное топливо подается дозировочным насосом на форсунку муфельного предтопка для последующего сжигания в топке котла.

Как в Петербурге перерабатывают пластик в синтетическую нефть — и может ли это стать бизнесом
#наукаИРТТЭК

Различные методы переработки и утилизации отходов получили усиленную поддержку государства и стали обязательными для внедрения с началом мусорной реформы в 2019 году. В 2021-м федеральное правительство утвердило цели и направления устойчивого развития, среди которых — повышение эффективности использования ресурсов. Россия выбрала этот вектор, следуя международному соглашению, принятому на конференции ООН в 2015 году.

В Петербурге совершенствуют технологию переработки пластика в синтетическую нефть, чтобы в будущем поставить ее на поток. Конечный продукт уже сейчас, как заявляют разработчики, сопоставим с традиционной нефтью и позволяет делать, например, более дешевые растворители. Бензин из такого топлива эквивалентен обычному «восьмидесятому».

Основной плюс нефти из пластика, по словам петербургских разработчиков, в том, что она чище ископаемой. Жидкость не содержит такого количества серы и других примесей, поэтому ее дальнейшая переработка требует меньше затрат.

В Казанском университете разработали инициаторы окисления для добычи тяжелой нефти
#наукаИРТТЭК

Специалисты Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета (КФУ) разработали новые инициаторы окисления, способные усовершенствовать технологию внутрипластового горения, применяемую в современной нефтедобыче. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

Внутрипластовое горение - оригинальный метод нефтедобычи, при котором некоторая часть нефти сжигается еще под землей, разогревая пласт, и остальная нефть интенсивнее продвигается к скважинам. Такие технологии уже показали себя эффективнее, чем, например, применяемая закачка в скважину горячего водяного пара. Однако здесь еще есть нерешенные задачи.

"В ходе одного из последних исследований были протестированы различные классы органических соединений (пероксиды, жирные карбоновые кислоты, природные масла) в качестве потенциальных инициаторов для технологии внутрипластового горения. Предложенные инициаторы являются технологически доступными и экономически выгодными, при этом позволяют снизить температуру начала окисления тяжелой нефти", - отметили в пресс-службе.