Разделяй и властвуй

Властвовать над экологическими проблемами путем умелого разделения газовых смесей поможет реализация проекта, о котором пойдет речь в нашем материале. Сокращение вредоносных промышленных выбросов, поиск инновационных путей снижения экологической нагрузки являются приоритетными задачами, декларированными Киотским протоколом и Парижским соглашением.

Казахстан как участник глобальной политики предотвращения изменений климата активно взаимодействует с международным сообществом по вопросам снижения вредных выбросов и парниковых газов. В этой связи научные исследования в области переноса газовых смесей представляют особый интерес, так как являются основой разработок различных методик по расчету технологических схем очистки, выбросов и поглощения парниковых газов. А при оптимальном сочетании таких факторов, как производительность и селективность в технологиях разделения, следует ожидать не только более глубокой и рациональной переработки многокомпонентной субстанции, но и снижения капитальных и эксплуатационных затрат, а также уменьшения воздействия антропогенного фактора на окружающую среду.

В задачах проекта – провести экспериментальные и численные исследования механического равновесия изотермических тройных газовых смесей, изучить особенности возникших гравитационных концентрационных течений при различных условиях, получить расчетные данные о воздействии перекрестных эффектов на определение границ перехода «диффузия – конвекция» и подтвердить сделанные расчеты.

Косов Владимир Николаевич, доктор физ.-мат. наук, профессор, член- корреспондент НАН РК, руководитель проекта

Научная новизна проекта

Современные технологии производства материалов, добычи углеводородного сырья, прогнозирования природных явлений требуют адекватного описания процессов переноса тепла и массы в жидкостях и газах, которые, как правило, представляют собой смеси различных веществ с большим числом компонентов и разнообразными свойствами. Сложности в описании таких смесей определяются наличием нескольких механизмов переноса тепла и массы.

Одним из результатов такого совместного действия является эффект сепарации компонентов системы с обогащением результирующей смеси самым тяжелым по плотности ингредиентом. Интерес к процессам приоритетного переноса вещества, сепарации жидких и газовых смесей на фракции или компоненты с заданными свойствами диктуется современными подходами в нефтехимической и энергетической отраслях промышленности.

Проект AP09259248 «Возникновение концентрационной гравитационной конвекции при многокомпонентной диффузии в устойчиво стратифицированных средах» соответствует этим мировым трендам и предполагает расчетно-теоретическое и экспериментальное изучение комбинированного массопереноса для модельных систем, где одним из компонентов может являться и экологически опасный газ.

Исследования в этой области имеют фундаментальную и прикладную значимость в связи с развитием подходов по разделению смесей и их очистке, а также необходимостью более глубокого понимания процессов тепломассопереноса.

Где и как использование результатов проекта может быть применено сегодня на практике?

Результаты, полученные при выполнении проекта, представляются научно важными и практически значимыми, так как позволят использовать новые знания для управления движением газовых смесей в технологических системах очистки. Полученные впервые результаты будут использованы для выбора оптимальных решений в областях транспорта отработанных газов, что будет способствовать снижению экологической нагрузки на окружающую среду. Результаты исследований окажут влияние на научные направления в области технологии разделения и очистки, физики газов и жидкостей, так как будут иметь инновационный характер.

Одним из конечных результатов проекта являются рекомендации по составу смесей, включающие в себя информацию о парниковых газах, теплофизических свойствах компонентов и параметров для осуществления максимального эффекта очистки.

Целевыми потребителями полученных результатов будут являться инжиниринговые компании, которые занимаются вопросами разделения и очистки различных сред от экологически опасных компонентов и проектные лаборатории по экологическому контролю и мониторингу.

Полученные в рамках исследовательского проекта результаты имеют междисциплинарный характер и могут оказать развитие на смежные области науки. Такое влияние видится в химической теории диссипативных структур и неравновесных фазовых переходов; в экологии – при физико-химическом и механическом способах очистки отработанных смесей газов; фармакологии – в технологиях оценки эффективности лекарственных средств.

Сумма грантового финансирования

Объем грантового финансирования по проекту за три года соответствует 60,4 миллионам тенге, что соответствует 97% от запрашиваемого финансирования.

В 2021 г. финансирование проекта полностью покрывало издержки и материальные затраты при выполнении исследований.