科學家們提出了減少石油分離過程中能量損失的新方法

2021-01-08 科技報告與資訊

精餾是一種從多組分混合物中提取物質的工業方法。精餾單元是由特殊的柱子組成的級聯繫統，裡面沸點高的成分保持液態，沸點低的成分變成蒸氣而冷凝。這項技術的主要難點在於如何選擇每個色譜柱的最佳混合分離順序和操作模式。

利用精餾獲得初級石油產品的過程中，其消耗的能源約佔生產石油耗能總量的6％。而目前還沒有找到一個簡單可靠的選擇最佳精餾參數的標準，這大大增加了石油化工行業的能源損耗。

雅羅斯拉夫爾國立技術大學（YSTU）的科學家們提出了一種通用方法，用於設計石油和其他複雜工業混合物的精餾裝置。研究人員認為，該方法的應用將有助於顯著降低石化設施的能源損耗。該成果已發表在《Journal of Engineering Physics and Thermophysics》上。

「在級聯的精餾塔中有多種分離多組分混合物的方式，並且它們的數量隨組分數量的不同而顯著增加，例如對於兩種組分，只有一種方案，而對於五種組分，方案就達到了十四種。在設計多塔精餾系統時，找到一個簡單的標準來選擇分離方案以確保最低的能耗非常重要。」 YaGTU控制論系副教授Alexander Balunov說：「我們是第一個不是通過列舉選項而是通過優化熱力學方法而開發的通用方法。」

提出的新方法，不需要計算所有可能方案的能源成本。這樣，在設計新系統和改造舊系統時，就可以大幅減少計算量。此外，在優化熱力學方法的基礎上，YSTU的專家們還解決了精餾塔的極限容量選擇、原料輸入的最佳點，以及系統中負載的協調等問題。

論文標題為《Estimation of the Maximum Output of the Process of Rectification of a Continuous Mixture with Regard for the Irreversibility of the Heat and Mass Transfer in It》。

相關焦點

  • 科學家提出可控核聚變反應的新方法
    科學家提出可控核聚變反應的新方法>科學家們已經找到了一種新的方法來防止等離子體中的磁泡幹擾核聚變反應：通過管理射頻RF波來穩定磁泡。，它是磁場線與其它場線分離並形成管狀的異常現象，使燃料得以逃逸。這種新方法修改了將RF射線穩定地沉積到等離子體中以穩定磁島的標準技術。當磁島的寬度與射頻射線沉積其功率的區域的特徵尺寸相比較小時，這種技術被證明是無效的。這個區域表示阻尼長度，在沒有任何非線性反饋的情況下，射頻功率通常會沉積在這個區域。當該區域的大小大於島的寬度時，射頻功率的有效性會大大降低，這種情況被稱為低阻尼，因為大部分功率會從島上洩漏。
  • 從烷烴中分離烯烴、從原油中分離碳氫化合物…這七大化學分離過程將影響世界!
    儘管多數人對這些過程沒有什麼概念，但是無論從節省能源，還是保護環境的角度來看，發展這些分離過程中的新技術都是意義深遠的。」以美國為例，如果非熱分離技術可以替代傳統分離技術，那麼每年用於石油產業、化工產業、造紙產業的能源開銷就能減少40億美元，同時每年二氧化碳的排放量也有望減少1億噸。
  • 科學家卻想從黑洞中「榨取」能量
    都說黑洞「一毛不拔」 科學家卻想從中「榨取」能量提起黑洞，人們第一時間想到的往往是其能夠吞噬一切的巨大引力。想像一下，如果在星際旅行時遭遇黑洞，將是一件多麼恐怖、絕望的事情。然而，對這個連光也無法逃脫的「魔窟」，科學家們卻想要從中「榨取」能量，為我所用。
  • 科學家提出了一個瘋狂的新想法:從旋轉的黑洞提取能量
    不過，人類對能源的渴望是無止境的，科學家提出了在恆星周圍建造戴森球，以此來利用整個恆星的能源。不過，這種巨大的結構幾乎是不可能的，不死心的人類又提出了一種從黑洞提取能量的方法。這種方法由諾貝爾物理學獎獲得者彭羅斯提出，因此也被稱為「彭羅斯過程」。旋轉的黑洞存在著能層，在能層內除了正常的軌道之外，還存在著負能的軌道。
  • 科學家提出了測量原子的新方法
    ITMO大學的科學家及其俄羅斯科學院的同事提出了一種統計分析分子間相互作用和原子大小的新方法。他們的研究成為ChemPhysChem雜誌的頭版。從化學的角度來看，我們所有人都生活在一個永恆的分子間相互作用的世界中。泡茶、消化食物，所有這些都取決於特定分子相互作用的方式。問題在於現代量子化學方法不足以完全和精確地描述分子間相互作用的特徵。
  • 採油可能有助於減少大氣中二氧化碳
    用CO2開採石油 其實，要減少CO2含量，並不意味著一定要減少化石能源的使用，恰恰相反，開採更多化石能源將可能有助於減少大氣中的CO2。 你可能迫不及待地提出異議了，燃燒化石能源會產生CO2，那麼，多開採化石能源怎麼可能減少CO2？這絕對不可能！
  • 核聚變反應中,都說是損失了質量,釋放能量,可損失的質量在哪?
    生成的正電子會和流離的電子發生湮滅，輻射出能量。所以，其實在這個環境損失的能量來自於正電子和電子的湮滅以及中微子。不過，其實第一個步驟特別特別慢，這是因為一個質子要變成一個中子的過程是十分慢的，大概是10^9年才能實現，不過好在太陽夠大，游離的質子夠多，所以反應才得以發生。不過太陽之所以燃燒得這麼慢，其實和這個原因也是分不開的。
  • 都說黑洞「一毛不拔」 科學家卻想從中「榨取」能量
    原標題：都說黑洞「一毛不拔」 科學家卻想從中「榨取」能量提起黑洞，人們第一時間想到的往往是其能夠吞噬一切的巨大引力。想像一下，如果在星際旅行時遭遇黑洞，將是一件多麼恐怖、絕望的事情。然而，對這個連光也無法逃脫的「魔窟」，科學家們卻想要從中「榨取」能量，為我所用。
  • 都說黑洞「一毛不拔」科學家卻想從中「榨取」能量
    然而，對這個連光也無法逃脫的「魔窟」，科學家們卻想要從中「榨取」能量，為我所用。近期，一個國際研究團隊通過物理實驗，嘗試著去解答這個困擾科學家半個多世紀的問題——我們可以從黑洞中獲取能量嗎？該研究成果近期發表在《自然物理學》期刊上。
  • 都說黑洞「一毛不拔」 科學家卻想從中「榨取」能量
    然而，對這個連光也無法逃脫的「魔窟」，科學家們卻想要從中「榨取」能量，為我所用。近期，一個國際研究團隊通過物理實驗，嘗試著去解答這個困擾科學家半個多世紀的問題——我們可以從黑洞中獲取能量嗎？該研究成果近期發表在《自然物理學》期刊上。
  • ——C5的分離工藝
    不斷有學者對DMF工藝提出新的設計理念和方法，其中較為典型的改進有：調整熱二聚反應順序降低異戊二烯分離塔和環戊二烯回收塔設計難度[13]，優化碳五循環量改善系統能耗[14]，優化工藝參數降低異戊二烯損失率[15]等。此外，也有對抽餘碳五通過精密精餾進一步回收1-戊烯的模擬案例[3]。
  • 石油會成為「白菜價」嗎？替代品獲得重大突破
    因為丁醇與汽油的關係比乙醇更密切，可以由石油合成，也可以由生物質製成，所以說這就是科學家們說的石油「替代品」——丁醇，確實比石油廉價很多。什麼是丁醇？根據科學報告指出，科學研究人員們開發了一種新的金屬有機框架（MOF），它能有效地將「生物丁醇」從生產燃料所需的發酵生物質的發酵液中分離出來，能夠產生更加「純」的丁醇物質，這樣在使用的時候可能會更加好一點。其實這就像是我們說的石油一樣，那就是可以在「純度」上提升，不是有92/95/98等油質的區分，其實這就是一個道理，所以說分離得越好，那麼使用的效率也就更加好。
  • 菊粉分離純化過程中陶瓷膜分離設備的應用優勢是什麼
    菊粉是植物中儲備性多糖，主要來源於植物，包括雙子葉植物中的菊科、桔梗科、龍膽科等11個科及單子葉植物中的百合科、禾木科。例如，在菊芋、菊苣的塊莖、天竺牡丹的塊根、薊的根中都含有豐富的菊粉，其中菊芋的菊粉含量較高。
  • 微觀能量波動出現新測量方法,用光學顯微鏡能「看到」能量轉換!
    能量的轉換，能夠解釋從細胞活動到火箭上天的各種過程。在一個過程中，在細分的情況下，能量從一個系統中提取出來，並在另一個系統中使用，再在過程中以相同或不同的形式轉移到別的地方。通過用顯微鏡跟蹤和分析單分子或其他微觀研究對象的能量波動或構型, 該方法將比已有的方法在微觀層面的研究中更具普適性。
  • 太陽耀斑全新技術出爐,能夠更準確預測太陽耀斑,讓人類減少損失
    所以科學家在研究太陽系以及宇宙相關災難的時候都非常謹慎，他們希望能夠找到更多科學方法，從而能夠給人類帶來福音。好友們喜歡科學知識的話，一定要加我粉絲和關注，美女小倩會給大家推出一系列的文章，希望朋友們能夠參與進來，和我一起進行研究和探討。美女小倩希望用自己的文章給大家帶來更多的科普知識，希望朋友們多支持。太陽耀斑是非常危險的一種自然現象，是太陽內部活動產生的一種劇烈能量活動。這種災難曾經給人類帶來很多次巨大損失，美國和蘇聯曾經就因為太陽耀斑的事情差一點兒展開核戰爭。
  • 加州科學家提出新方法，測量結果很精確
    根據外媒報導，近期《天體物理學雜誌》上出現了一篇關於宇宙物質總量的研究論文，該論文指出來自美國加州大學河濱分校的研究人員們通過新方法對宇宙物質總量進行最新的測量第一個提出「暗物質」這個概念的是天文學家卡普坦，他在1922年就認為暗物質是一種不可見的物質，但在科學理論中它是構成宇宙的主要成分之一。
  • 發現一種新方法，可以防止等離子體中的磁泡，幹擾核聚變反應
    科學家們已經找到了一種新方法來防止等離子體中令人討厭的磁泡（磁島）幹擾核聚變反應，這為提高核聚變能源設備的性能提供了一種潛在方法。它來自於管理射頻(RF)波以穩定磁泡，這可能會擴大並造成幹擾，從而限制ITER的性能，ITER是正在法國建設的國際設施，以證明聚變電力的可行性。美國能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的科學家，已經開發出控制這些磁泡（磁島）的新模型。
  • 新的太陽能電池轉化方法被提出
    新的太陽能電池轉化方法被提出 數千年來，人類一直在通過各種方式利用太陽的巨大能量。地球上任一時刻接收的太陽能總量約為1017瓦，而全球電力需求約為1012瓦。儘管太陽能似乎無處不在，但在美國僅有1.3%的電力是由太陽能提供的。因此，太陽能電池產業仍有巨大的增長機會，能為世界人口提供清潔和可再生能源。巨大的經濟潛能推動了能源領域的發展。
  • 高考物理解題方法:完全非彈性碰撞中的「能量陷阱」和易錯點
    設質量為m的子彈以水平速度V0射入靜止在光滑水平面上質量為M的木塊內與其一起運動，若子彈在相對運動過程中所受阻力恆為f，木塊位移S，子彈相對木塊的位移為L，相對運動時間為t，最後共同速度為V，如圖所示：則該過程的相關方程為：由上述各式可得：觀察上式不難發現，等式右邊是系統機械能的減少量，即摩擦力（內力）與相對位移之積，在數值上等於系統機械能的減少量
  • 核能民用新方向,我國科學家這一招解決了石油開採中一大難題
    本文圖片均來自科技日報微信公眾號科技日報微信公眾號4月11日報導，在石油、天然氣開採中，水平井作為油田的重要開採技術已經應用到了大多數類型的油氣藏、特別是海上油田的開發中。相比於直井，水平井的優勢在於其水平段長，單井產量一般是直井的2倍至3倍。