Ученые создали программу для проектирования реакторов синтеза метанола

Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали программу для расчёта и оптимизации малотоннажных реакторов, в которых природный газ превращается в метанол.

Как сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки России, инструмент позволяет инженеру подбирать размеры реактора, температуру, давление и состав сырья, что даёт предприятиям возможность снижать издержки при производстве химической продукции.

Исследователи математически описали стандартные химические реакции синтеза природного газа и на их основе создали программу, в которую заложили ключевые процессы: движение газовой смеси, нагрев, охлаждение и образование метанола. Инженер может задать геометрию установки, температуру, давление и состав сырья, а программа рассчитает параметры по отдельным участкам реактора. Это позволяет выявить возможные перегревы, застои или снижение эффективности ещё на этапе проектирования и скорректировать параметры.

Доцент кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» ПНИПУ Александр Кондрашов пояснил, что программа даёт возможность перебрать десятки вариантов конструкции и выбрать тот, при котором выход продукта максимален, а риски минимальны. Это позволяет создавать эффективные малотоннажные установки без дорогостоящих натурных экспериментов.

Готовых отечественных инструментов, специально ориентированных на проектирование таких реакторов, сейчас нет. Коммерческие программные комплексы рассчитаны на широкий круг задач, требуют больших ресурсов и неудобны для быстрых расчётов. Разработанная пермскими учёными программа рассчитывает параметры в разных точках установки и позволяет быстро сравнивать варианты конструкции и режимов работы.

Для проверки работоспособности учёные сравнили расчёт процесса получения метанола в новой программе с коммерческим аналогом, который широко применяется на заводах. Результаты показали, что программа корректно описывает процесс и предсказывает выход продукта. Программа ориентирована на конкретный класс задач, что позволяет инженеру быстрее сравнивать варианты конструкции, подбирать режимы работы и оценивать выход продукта без дорогостоящих экспериментов. Использование отечественной программы значительно сокращает затраты на проектирование по сравнению с зарубежным ПО, что снижает себестоимость производства метанола и других химических продуктов.

Исследователи считают, что предложенный подход можно адаптировать и для других процессов переработки газа — получения аммиака, диметилового эфира и синтетических бензинов. Это делает программу универсальной основой для проектирования установок, которые смогут перерабатывать газ прямо на месте добычи и вовлекать в промышленный оборот ресурсы небольших и удалённых месторождений.