Главная / Научная школа / Результативность научной и педагогической деятельности

2. Результативность научной и педагогической деятельности

2.1. Основные научные результаты

Предложен и теоретически обоснован модульный принцип построения перекрестноточных насадочных колонн, на основе которого секционирование и организация взаимодействия потоков пара и жидкости становятся управляемыми для насадочных колонн. Конструктивно модуль с моно-, би- или полифункциональным назначением представлен единой совокупностью элемента насадки с распределителем жидкости.

На основе модульного принципа предложен новый тип высокопроизводительных насадочных колонн – многоканальные перекрестноточные секционированные насадочные колонны, характеризующиеся широким диапазоном устойчивой работы, малым перепадом давления по колонне, широкой возможностью секционирования жидкостных и паровых потоков, независимостью сечений для прохода пара и жидкости, простотой и надежностью в работе.

Впервые сформулирована и решена на холодных и горячих стендах задача по экспериментальному определению и обобщению гидродинамических и массообменных характеристик контактных модулей при перекрестноточном взаимодействие паровой и жидкой фаз в объеме насадки.

Разработаны научно-технические основы проектирования перекрестноточных насадочных ректификационных колонн:

  • на базе экспериментальных данных разработан метод расчета низконапорных пленочных распределителей жидкости;
  • разработан аналитический метод расчета геометрических размеров насадочных блоков, основанный на взаимосвязи удельных нагрузок модулей по пару и жидкости с общими нагрузками в колонне;
  • теоретически обоснованы граничные (предельные) размеры насадочных блоков по ходу пара на основе полученного дифференциального уравнения для расчета угла отклонения жидкостных струй от вертикали.

Предложена, теоретически обоснована и освоена в промышленности на НПЗ страны технология конденсации паров вакуумной колонны дистиллятами атмосферной или вакуумной колонны в перекрестноточных насадочных барометрических конденсаторах, что позволило достичь отбора светлых от потенциала до 97-98 %.

Впервые в практике нефтепереработки введена в эксплуатацию вакуумная колонна мощностью до 1,5 млн. тонн мазута в год с перекрестноточными насадочными блоками.

В результате промышленного испытания вакуумной колонны по технологии «сухой» глубоковакуумной перегонки мазута доказана работоспособность и перспективность применения квадратно-кольцевых перекрестноточных насадочных блоков.

На пилотной установке непрерывного действия экспериментально установлены закономерности работы противоточного отбойно-ректификационного промывного насадочного слоя, что позволило разработать и реализовать в промышленных насадочных колоннах технологию «сухой» глубоковакуумной перегонки мазута с отбором вакуумного газойля на уровне 85 % от потенциального содержания фракций, выкипающих до температуры 540 оС.  

Разработана, обоснована и реализована энергосберегающая технология вакуумной перегонки мазута в перекрёстноточных насадочных колоннах, обеспечивающая возможность регулирования разделительной способности секций за счёт смещения уровня вывода дистиллятов и изменения схемы организации теплосъема. Эта гибкая технология позволяет регулировать качество основ базовых масел и изменять их ассортимент.

Разработаны принципиальные основы конструкции перекрестноточной зоны питания, обладающей отбойно-ректификационными свойствами и исключающей соударение парожидкостных потоков за счет изменения направления подачи сырья.

Предложена и реализована новая энергосберегающая технология отбензинивания нефти в ректификационной колонне с двойным питанием по сырью и подачей водяного пара в низ колонны на базе перекрестноточных насадочных контактных модулей.

Для учета промышленных условий проведения процессов ректификации, характеризующихся постоянными изменениями входных параметров, предложена и расчетно-экспериментальным путем обоснована более совершенная математическая модель динамики процесса ректификации. Она основана на аналитических расчетах гидродинамических нагрузок по пару и жидкости методом релаксации с оценкой масштаба времени одной итерации с учетом траектории и времени движения потоков в различных сечениях контактных устройств и вспомогательного оборудования. Предложенная модель позволяет давать экспертные оценки действия оператора по управлению процессом ректификации в отдельной колонне или в системе ректификационных колонн.

На основе более совершенной модели динамики процесса ректификации в тарельчатых и насадочных колоннах числено оценена продолжительность переходных процессов. Показано значительное преимущество перекрестноточных насадочных контактных модулей перед тарелками по продолжительности переходных процессов. Так длительность переходных процессов в ректификационных колоннах с желобчатыми тарелками оказалась в два раза больше чем в перекрестноточной насадочной колонне, реализующей туже задачу при одинаковом возмущающем воздействии. Амплитуды отклонений технологических параметров в тарельчатых колоннах так же значительно больше насадочных. Предложен метод оценки коэффициентов пропорциональности регуляторов по минимизации амплитуды отклонения и времени переходного процесса с учетом управляющих воздействий.

Разработана технология физической стабилизации и последующего четкого разделения широких бензиновых фракций в системе ректификационных колонн с частично связанными потоками, позволяющая существенно увеличить производительность установок.

Для расширения диапазона устойчивой и эффективной работы колонн в условиях высоких жидкостных нагрузок предложена конструкция насадочных модулей с перекрестно-противоточным контактом и секционированием фаз в объеме регулярной насадки. На базе этих модулей разработана энергосберегающая технология стабилизации широкой бензиновой фракции с ее последующим разделением на узкие фракции в системе из двух или трех насадочных колонн.

На основе использования конструктивно-технологического подхода, предполагающего одновременную оптимизацию технологических и конструктивных параметров, разработана и внедрена ресурсо-энергосберегающая технология стабилизации гидроочищенного бензина каталитического риформинга, базирующаяся на применении перекрестноточных насадок.

Для установки ГФУ разработана и реализована в новой сложной перекрестноточной насадочной колонне выработки пропановой фракции высокой чистоты. Энергосбережение достигается за счет исключения стадии деэтанизации.

Разработаны и реализованы на промышленных установках ОАО «Саратовский НПЗ» и Оренбургского ГПЗ технологии абсорбционной очистки газов от сероводорода растворами аминов в перекрестноточных насадочных колоннах.

2.2. Реализация разработанных технологий в промышленности

При реализации разработанных технологий в ректификационных и абсорбционных колоннах выполнены следующие виды работ:

  • промышленное обследование действующих колонн для подготовки исходных данных на проектирование;
  • технологические расчеты и оптимизация режимов разделения при использовании в колоннах перекрестноточной насадки;
  • разработка конструкции внутренних устройств колонн на базе модулей регулярной перекрестноточной насадки;
  • изготовление внутренних устройств и их шеф-монтаж.

2.3. Материально-техническая база, имеющаяся в распоряжении ВНПШ

Лаборатория ректификационного оборудования, оснащенная 5 ПЭВМ типа Pentium III и Pentium IV, обеспечивающая выполнение следующих видов работ:

  1. Математическое моделирование процессов ректификации, абсорбции, теплообмена;
  2. Гидравлические расчеты ректификационных и абсорбционных колоннах, а также связанного с ними оборудования;
  3. Выполнение проектно-конструкторской документации на изготовление перекрестноточных насадочных модулей и их монтаж в колоннах;
  4. Выполнение технологических расчетов для выполнения курсовых и дипломных работ под руководством штатных сотрудников.

2.4. Наиболее важные публикации

  1. Богатых К.Ф., Кондратьев А.А., Миннуллин М.Н. Расчет состава непрерывной смеси по экспериментальной кривой однократного испарения. / Теоретические основы химической технологии, т.5, Nо 4, 1971.-С.508-512.
  2. Марушкин Б.К., Беликова И.А., Богатых К.Ф., Мнушкин И.А. Перспективы глубокого отбора дистиллятов при вакуумной ректификации мазута./ Нефтепереработка и нефтехимия, №10, 1981.-С.9-12.
  3. Марушкин Б.К., Беликова И.А., Богатых К.Ф., Сушко Л.Г., Закиров М.М., Биктимиров Ф.С. Ректификация мазута при сухом вакууме. / Нефтепереработка и нефтехимия, №10, 1982.-С.7-9.
  4. Марушкин Б.К., Богатых К.Ф., Пручай В.С., Мнушкин И.А. Глубоковакуумная ректификация мазута. / Нефтепереработка и нефтехимия, №12, 1983.-С.11-13.
  5. Теляшев Г.Г., Минул лин М.Н., Богатых К.Ф., Сафин Р.Ю., Долматов В.Л., Мнушкин И.А Испытание регулярной насадки на стендах и в промышленных условиях. / Нефтепереработка и нефтехимия, №6, 1985.-С.3-4.
  6. Богатых К.Ф. Углубление переработки мазута в насадочных колоннах с перекрестным контактом фаз. Тезисы доклада шестой научно-технической конференции "Проблемы углубления переработки нефти" Уфа,1985.-С.125-133.
  7. Богатых К.Ф., Мнушкин И.А. Изготовление пакетов регулярной насадки из рукавной сетки. / Химическое и нефтяное машиностроение, №5, 1987.-С.29-31.
  8. Богатых К.Ф., Миннуллин М.Н., Артемьев А.Ф. Массообменная эффективность сетчатых насадок при перекрестном токе фаз. / Химия и технология топлив и масел, №9, 1987.-С.22-23.
  9. Богатых К.Ф., Федотов В.Е., Макаров А.Д. Разработка энергосберегающей технологии вакуумной дистилляции мазута. / Нефтепереработка и нефтехимия, №1, 1988.-С.3-4.
  10. Богатых К.Ф., Резяпов Р.Н., Дьяченко С.А. Стабилизатор дизельного топлива и бензина с перекрестноточной насадкой. / Химия и технология топлив и масел, №6, 1988.-С.36-37.
  11. Богатых К.Ф., Федотов В.В., Красильников Н.П., Крылов В.А., Макаров А.Д. Вакуумная перегонка мазута с повышенным содержанием дизельных фракций. / Нефтепереработка и нефтехимия №9, 1988.-С.5-7.
  12. Нестеров И.Д. Исследование новых схем для разработки технологии вакуумной перегонки мазута. Тезисы докладов межзаводской школы по обмену передовым производственным опытом (г. Пермь, 1988): «Опыт реконструкции вакуумных блоков на АВТ» - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988.-С.23-25.
  13. Богатых К. Ф., Федотов В.В., Макаров А.Д. Конденсация паров вакуумной колонны АВТ в барометрическом конденсаторе смешения дистиллятом атмосферной колонны. / Нефтепереработка и нефтехимия, №1, 1989.-С.3-6.
  14. Нестеров И.Д., Худайдатова Л.Б., Рудакова Е.К. Промышленное испытание технологии глубоковакуумной перегонки мазута в насадочной вакуумной колонне. В кн.: Схемы и процессы глубокой переработки нефти и нефтяных остатков. БашНИИ НП. Труды.-М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1989, вып.28.-С.33-37.
  15. Нестеров И.Д., Креймер М.Л., Худайдатова Л.Б. Испытание новых контактных устройств и технологии в вакуумных колоннах фракционирования мазута. Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по теории и практике ректификации. Северодонецк, 1991.-С.234-235.
  16. Богатых К. Ф. Опыт и перспективы применения перекрестноточных насадочных колонн в нефтепереработке и нефтехимии. Материалы I съезда химиков, нефтехимиков, нефтепереработчиков и работников промышленности стройматериалов Республики Башкортостан “Нефтедобыча, нефтепереработка, нефтехимия и катализ”, Уфа, 1992.-С.20-33.
  17. Богатых К. Ф., Резяпов Р.Н. Результаты внедрения регулярной насадки в процессе поташной очистки синтез газа. Материалы I съезда химиков, нефтехимиков, нефтепереработчиков и работников промышленности стройматериалов Республики Башкортостан “Нефтедобыча, нефтепереработка, нефтехимия и катализ”, Уфа, 1992.-С.4.
  18. Чуракова С.К., Резяпов Р.Н., Богатых К.Ф.Модернизация вакуумного блока комплекса масел КМ-2 на одноколонный вариант работы. Материалы I съезда химиков, нефтехимиков, нефтепереработчиков и работников промышленности стройматериалов Республики Башкортостан “Нефтедобыча, нефтепереработка, нефтехимия и катализ”, Уфа, 1992.-С.57-63.
  19. Чуракова С.К., Богатых К.Ф., Езунов И.С., Кондратьев А.А. Моделирование работы вакуумного блока установки ЭЛОУ-АВТ с целью его реконструкции на насадочный вариант. В межвузовском сборнике: Физико-математические проблемы и моделирование нефтепромысловых и нефтехимических процессов / УНИ.- Уфа, 1992.-С.109-117.
  20. Чуракова С.К., Кондратьев А.А., Богатых К.Ф. Расчетный анализ энергосберегающей технологии получения масляных дистиллятов по двухколонному насадочному варианту. В сборнике: Глубокая переработка углеводородного сырья.- М.: ЦНИИТЭнефтехим.-1993.- вып.2.-С.283-293.
  21. Соколовский А.В., Езунов И.С., Чуракова С.К., Боков А.Б. Реконструкция колонных аппаратов установки ЭЛОУ-АВТ-3 ПО Орскнефтеоргсинтез на перекрестноточную насадку Тезисы докладов Межгосударственной научно-технической конференции: «Нефть и газ Западной Сибири» - Тюмень, 1993.- С.178-179.
  22. Богатых К. Ф., Езунов И.С. Реконструкция колонного оборудования установок АВТ АООТ “Орскнефтеоргсинтез”. / Нефтепереработка и нефтехимия, №9, 1995.-С.4-5.
  23. Боков А.Б., Романов В.П., Кузьмин В.Н., Чуракова С.К., Богатых К.Ф. Применение перекрестноточных насадок в отбензинивающей колонне К-1 установки ЭЛОУ-АВТ АООТ “Орскнефтеоргсинтез”. / Нефтепереработка и нефтехимия, №9, 1995.-С.5-9.
  24. Чуракова С.К., Богатых К.Ф., Езунов И.С., Романов В.П., Боков А.Б. Оценка эффективности работы перекрестноточной насадочной колонны при фракционировании мазута с получением масляных дистиллятов. / Нефтепереработка и нефтехимия, №9, 1995.-С.10-13.
  25. Богатых К. Ф., Чуракова С.К., Езунов И.С., Астахов А.Н., Периков Е.А. Особенности поэтапной реконструкции тарельчатых вакуумных ректификационных колонн на насадочные. / Нефтепереработка и нефтехимия, №9, 1995.-С.16-20.
  26. Чуракова С.К., Богатых К.Ф., Езунов И.С., Романов В.П., Кузьмин В.Н. Повышение гибкости технологии фракционирования мазута в перекрестноточных колоннах за счет многоуровневого отбора дистиллятов. / Нефтепереработка и нефтехимия, №9, 1995.-С.13-16
  27. Боков А.Б., Кузьмин В.Н., Чуракова С.К., Богатых К.Ф. Результаты обследования отбензинивающей перекрестноточной насадочной колонны К-1 на установке ЭЛОУ-АВТ АООТ «Орскнефтеоргсинтез». Межвузовский сборник научных статей "Нефть и газ", посвященный 50-летию УГНТУ  г. Уфа, 1997.-С.53-57.
  28. Чуракова С.К., Езунов И.С., Богатых К.Ф., Боков А.Б. Анализ результатов реконструкции основной атмосферной колонны К-2 установки ЭЛОУ-АВТ АООТ "Орскнефтеоргсинтез" на насадочный вариант работы. Межвузовский сборник научных статей "Нефть и газ", посвященный 50-летию УГНТУ  г. Уфа, 1997.-С.51-53.
  29. Чуракова С.К., Богатых К.Ф. Оценка тепломассообменной эффективности перекрестноточных насадочных контактных устройств в различных процессах фракционирования Тезисы докладов Международной научно-технической конф. «Проблемы нефтегазового комплекса России», посвященной 50-летию УГНТУ, Уфа, 1998.-С.19.
  30. Костюченко В.П., Богатых К.Ф., Нестеров И.Д., Чуракова С.К.  Моделирование и оптимизация технологии фракционирования отбензиненной нефти в насадочное колонне К-2 установки АВТ по результатам обследования. Тезисы докладов V Международной научной конференции. "Методы кибернетики химико-технологических процессов", КХТП-V-99, УГНТУ, г.Уфа, 1999.-С.54-55.
  31. Богатых К.Ф., Боков А.Б., Терентьев В.С., Кузнецов С.Н., Пестриков С.П.  Технология концентрирования фенола в производстве фенол-ацетон АО "Уфаоргсинтез". В кн.: Тезисы докладов V Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов. "Нефтехимия-99", г. Нижнекамск, том 2, 1999.-С.158-160.
  32. Богатых К.Ф., Астахов А.А., Нестеров И.Д., Чуракова С.К., Боков А.Б. Совершенствование установки вторичной перегонки широкой бензиновой фракции. В сборнике научных работ "Материалы 6-ой Международной научно-практической конференции "Нефть и газ Украины - 2000". Ивано-Франковск, 2000, том 3.-С.135-136.
  33. Чуракова С.К., Боков А.Б, Богатых К.Ф., Нестеров И.Д., Жулин В.А. Результаты внедрения перекрестноточных насадок на примере колонны К-2 установки ЭЛОУ-АВТ-2 ОАО "Орскнефтеоргсинтез. / Нефтепереработка и нефтехимия, №11, 2000.-С.5-10.
  34. Боков А.Б, Пилюгин В.В., Богатых К.Ф., Костюченко В.П. Исследование влияния технологических параметров работы колонны К-1 на работу перекрестноточной колонны К-2 на основе динамической модели работы атмосферных блоков установок АТ и АВТ. / Нефтепереработка и нефтехимия, №11, 2000.-С.10-17.
  35. Нестеров И.Д.,  Богатых К.Ф., Баймурзина А.С. Повышение фракционирующей способности ректификационных колонн комбинированной установки ГК-3. / Нефтепереработка и нефтехимия, №12, 2000.-С.18-20.
  36. Пилюгин В.В., Нестеров И.Д., Богатых К.Ф., Чуракова С.К. Модернизация технологии фракционирования мазута и конструкции перекрестноточной насадки в вакуумной колонне К-4 установки АВТ-3 ОАО "Орскнефтеоргсинтез". В сборнике "Материалы П Международной научной конференции "Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)". Уфа, 2001.-С.86-89.
  37. Чуракова С.К., Костюченко В.П., Нестеров И.Д., Богатых К.Ф., Боков А.Б. Совершенствование технологии четкой ректификации широкой бензиновой фракции  на базе интенсификации  работы колонного оборудования установки 22-4 ОАО "Орскнефтеоргсинтез". В сборнике "Материалы П Международной научной конференции "Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)". Уфа, 2001.-С.8-17.
  38. Чуракова С.К., Костюченко В.П., Богатых К.Ф., Нестеров И.Д., Боков А.Б. Технология стабилизации гидроочищенной бензиновой фракции в перекрестноточной насадочной колонне на установке ЛГ-35-11/300 ОАО «Орскнефтеоргсинтез». Материалы научно-практической конференции «Нефтепереработка и нефтехимия-2002», г. Уфа: Изд-во ИНХП, 2002.-С.119-120.
  39. Боков А.Б., Богатых К.Ф., Чуракова С.К. Нестеров И.Д. Промышленная реализация сложной ректификационной колонны с перекрестноточной насадкой в процессе газоразделения. Материалы VI Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов. "Нефтехимия-2002", г. Нижнекамск, 2002.-С.53-54.
  40. Чуракова С.К., Костюченко В.П., Богатых К.Ф., Нестеров И.Д., Боков А.Б. Оценка эффективности работы секционированных по жидкости перекрестноточных насадочных контактных модулей в процессе стабилизации бензина.  Материалы VI Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов."Нефтехимия-2002", г.Нижнекамск, 2002.-С.62-64.
  41. Богатых К.Ф. Реконструкция колонного оборудования в процессах ректификации за 1992-2002 годы с заменой тарелок на перекрестноточную насадку. В кн.: Прикладная синергетика и проблемы безопасности// Сборник  научных  трудов - Уфа: ГУП  «Уфимский полиграфкомбинат», 2003.-С.18-24.
  42. Богатых К.Ф., Нестеров И.Д., Чуракова С.К. Результаты обследования промышленных вакуумных колонн, оборудованных регулярными насадками различных типов. В кн.: Прикладная синергетика и проблемы безопасности// Сборник  научных  трудов - Уфа: ГУП  «Уфимский полиграфкомбинат», 2003.-С.25-33.
  43. Чуракова С.К., Пилюгин В.В., Богатых К.Ф., Нестеров И.Д. Технология перегонки мазута в перекрестноточной насадочной вакуумной колонне. Доклады первых международных научных Надировских чтений. Алматы-Атырау, 2003.-С.122-125.
  44. Нестеров И.Д. Современное состояние и перспективы процесса глубоковакуумной перегонки мазута. В кн.: Инновационные технологии развития нефтяной и газовой промышленности.- Атырау: АИНиГ, 2003.-С.108-117.
  45. Нестеров И.Д., Богатых К.Ф. Перекрестноточный каплеуловитель для колонны щелочной очистки пирогаза. Материалы VII Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов. «Нефтехимия-2005», г. Нижнекамск, 2005.-С.162-163.
  46. Богатых К.Ф., Чуракова С.К., Костюченко В.П. Конструктивно-технологический подход к выбору контактных устройств для реализации ресурсо-энергосберегающих технологий. Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук». УГНТУ. - Уфа.-2005.-С.65-68.
  47. Пилюгин В.В,  Чуракова С.К., Богатых К.Ф., Касьянов А.А.Пуск и освоение промышленного стенда для испытаний перекрёстноточных насадочных контактных устройств Материалы третьей Всероссийской конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения) г. Уфа.-2006.- с.55-56.
  48. Пилюгин В.В., Нестеров И.Д., Чуракова С.К., Богатых К.Ф. Совершенствование схемы теплообмена на установке ЭЛОУ-АВТ-3 ОАО «Орскнефтеоргсинтез». Материалы третьей Всероссийской конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)».- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. с.59-60.
  49. Пилюгин В.В., Нестеров И.Д., Чуракова С.К., Богатых К.Ф. Разработка и промышленная реализация энергосберегающей технологии частичного отбензинивания нефти в перекрестноточной насадочной колонне на установке ЭЛОУ-АВТ ОАО «Орскнефтеоргсинтез». / Башкирский химический журнал.- Уфа: Изд-во Реактив, 2007. - Т.14, №5.-С.61-63.
  50. Нестеров И. Д., Богатых К. Ф. Разработка и промышленная реализация процесса очистки газа от сероводорода в перекрестноточном насадочном абсорбере на установке висбрекинга гудрона в ОАО «Саратовский НПЗ». / Башкирский химический журнал.- Уфа: Изд-во Реактив, 2008. - Т.15, №1.-С.