книги2 / 254

ду интересами мирового сообщества и бизнеса сдерживает решение климатических проблем и предопределяет необходимость адаптации сформированных ранее подходов применительно к оценке эффективности вложения инвестиций в современных условиях.

В-третьих, в качестве одного из возможных подходов к его преодолению предлагается рассматривать дальнейшее развитие методологии определения эффекта декаплинга на основе выстраивания цепочки взаимного влияния в триаде «парниковые выбросы – затраты – результаты» для проведения настройки соответствующих показателей на достижение целей устойчивого развития.

Благодарности. Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 22-18-00171.

Список источников

1. Paris Agreement. URL: unfccc.int/files/essential_background/ convention/application/pdf/english_paris_agreement.pdf.

2.Стратегия социально-экономического развития РФ с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 г.: утв. Распоряжением Правительства РФ № 3052-р от 29.10.2021.

3.Отдача: значение слова. URL: kartaslov.ru.

4.Хурс М. Н. Учёные степени и звания в контексте совершенствования механизма мотивации научной деятельности / М. Н. Хурс // Социологический альманах. 2010. № 1. С. 210–216.

5. Sah R.	K. The Invariance of R&D to the Number of Firms
in the Industry:	Equilibrium and Efficiency under Bertrand Competition /

R. K. Sah, J. E. Stiglitz // Yale University, School of Organization & Management. Economics of Organization, Working Paper Series D. 1985. No. 11. Pp. 1–15.

6.Активизация энергосбережения и повышения энергоэффективности в условиях инновационной модернизации российской экономики / под ред. А. Н. Мельника. Казань: КФУ, 2017. 268 с.

7.Melnik A. N. Mechanism for Adjustment of the Companies Innovative Activity Control Indicators to their Strategic Development Goals / A. N. Melnik, K. A. Ermolaev, M. S. Kuzmin // Global Journal of Flexible Systems Management. 2019. No. 20 (3). Pp. 189–218.

8.Driessen M. Sustainable Finance: an Overview of ESG in the Financial Markets / M. Driessen // Sustainable Finance in Europe: Corporate Governance, Financial Stability and Financial Markets. 2021. Pp. 329–350.

9. Indicators to Measure	Decoupling of Environmental Pressure
from Economic Growth. URL:	oecd.org/environment/indicators-modelling-
outlooks/1933638.pdf.

10.Thematic Strategy on the Sustainable Use of Natural Resources. URL: eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2005:0670:FIN:EN:PDF.

11.Victor P. A. The Kenneth E. Boulding Memorial Award 2014: Ecological Economics: a Personal Journey / P. A. Victor // Ecological Economics. 2015. No. 109. Pp. 93–100.

51

УДК 372.854

А. С. Монгуш1, канд. пед. наук, доц.,

Д. Э. Бурбужук2, аспирант

1Тувинский государственный университет

2Красноярский государственный педагогический университет им. В. П. Астафьева

ИЗУЧЕНИЕ ПРОБЛЕМ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ НЕМАТЕМАТИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ БАКАЛАВРИАТА В УСЛОВИЯХ ДВУЯЗЫЧИЯ НА ПРИМЕРЕ СТУДЕНТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ФАКУЛЬТЕТА

Аннотация. В статье организация учебного процесса для студентов вузов, обучающихся на нематематических направлениях бакалавриата для повышения качества их математических знаний в условиях двуязычия. Проводится анкетирование, с помощью которого можно узнать предпочтения студентов первого курса сельскохозяйственного факультета языка обучения математики на русском и тувинском языках. В результате проведения анкетирования предложены совокупность мероприятий и методы решения поставленной проблемы.

Ключевые слова: математические знания, билингвизм, обучение математике, двуязычие, анкетирование студентов

Введение. В настоящее время осуществляется модернизация высшего образования. При этом повышение качества математических знаний у студентов является актуальным. Важным аспектом которого является цифровая трансформация.

Тувинский государственный университет (ТувГУ) является единственным высшим учебным заведением в Республике Тыва, в котором готовят специалистов и бакалавров различных направлений подготовки. В связи с этим значительную долю обучающихся в нём составляют студенты коренной тувинской национальности.

ВРеспублике Тыва государственными языками считаются русский

итувинский. Существование двух языков даёт возможность общения для коренного населения на обоих языках, что отражается и на обучении в различных учебных заведениях. В школах региона наблюдается два вида двуязычного билингвального обучения: русско-тувинское и тувинскорусское.

Учебный процесс в школах республики реализуется в условиях билингвизма по-разному. Например, в отдалённых районах республики используют тувинский язык для обучения математике, а русский язык как вспомогательный [7]. А в городских школах русский язык является основным языком обучения математике.

©Монгуш А. С., Бурбужук Д. Э., 2023

52

Многие выпускники школ и средних учебных заведений для получения высшего образования поступают в ТувГУ, здесь же основным языком обучения математике является русский язык.

Слово «билингвизм» образовано от латинских bi – «два» и lingua – «язык». Есть много понятий, определений билингвизма. Рассмотрим наиболее распространённое определение билингвизма. Под билингвизмом понимают двуязычие, которое рассматривается как равноправное существование двух языков в пределах одного этноса, владение человеком двумя языками и практика попеременного пользования, умения с их помощью осуществлять успешную коммуникацию либо одинаковое владение двумя языками [2].

Данной проблемой занимаются такие педагоги, учёные и методисты, как М. В. Танзы, А. К. Тарыма, Н. М. Кара-Сал, А. С. Монгуш, О. М. Танова и др. В работах А. С. Монгуш решение прикладных задач с националь- но-региональным содержанием рассматривается как фактор повышения качества математических знаний учащихся в условиях двуязычия [6]. Значительный вклад в развитие обучения математике в двуязычной среде

вРеспублике Тыва внесли М. В. Танзы, О. М. Танова, Н. М. Кара-Сал и др. [6]. Электронные математические словари для детей с ограниченными способностями для учащихся 5–6 классов внесли труды Н. М. Кара-Сал, О. М. Тановой, М. В. Танзы. Исследованию организации смешанного обучения математике в условиях двуязычия посвятили свои работы М. В. Танзы и С. К. Саая. Исследования, связанные с особенностями подготовки учителей математики в условиях двуязычия, этнокультурная компетентность будущих учителей математики систематизированы в работах О. М. Тановой, Н. М. Кара-Сал [3; 4; 6; 7].

Анализ различных источников подтвердил влияние исторически сложившейся ситуации с тувинско-русским билингвизмом в Республике Тыва на качество математической подготовки школьников и студентов. Недостаточный уровень владения русским языком студентами младших курсов является одной из причин снижения качества обучения математике

вшколе и вузе [7].

Для того чтобы оценить уровень влияния двуязычия на качество математических знаний в вузе, нами проведено анкетирование студентов первого курса сельскохозяйственного факультета ТувГУ. Анкета составлена с целью выявления проблем изучения высшей математики студентами нематематических направлений бакалавриата в условиях двуязычия и их решений: выбора подходящего метода и инструментов повышения качества математических знаний в вузе. В анкетировании приняли участие 56 студентов 1 курса сельскохозяйственного факультета ТувГУ.

Результаты анкетирования показали следующие результаты:

почти 90 % респондентов поступили в вуз после окончания СПО;

обучение поступивших студентов математике в школе и СПО производилось на русско-тувинском языке;

53

79 % проходивших опрос учились в ссузе;

51 % прошедших опрос предпочли смешанное обучение на русскотувинском языке.

В ходе анкетирования выявлено, что студенты предпочли бы обучение математике в вузе на русско-тувинском языке. В конце анкетирования был задан вопрос о влиянии языка при обучении математике в СПО и вузе. Большинство студентов считают, что язык преподавания влияет на обучение математике не только в учреждениях СПО, но и в вузе. Студентам легче и проще понимать, запоминать информацию на родном языке. Наряду с этим, на наш взгляд, принимая во внимание вышеперечисленные проблемы, можно предложить в качестве решения следующие мероприятия.

1. Математические недели. Преподавателям математики предлагается провести работу со студентами – занятия обучающего характера, на которых преподаватели отвечали бы на заранее подготовленные студентами вопросы. Студент может изучить материал индивидуально, провести исследование и сделать доклад, подготовить реферат на русском языке на определённую математическую тему. Выполнение таких заданий будет способствовать улучшению уровня владения русским языком [4].

2. Разработка цифровых адаптивных учебников для студентов нематематических направлений бакалавриата. Главной особенностью таких учебников является возможность студента самостоятельно выбрать уровень обучения [1].

3. Возможность такой формы обучения билингвальных студен-

тов, при которой в течение одного года осуществляется базовая математическая подготовка на русском языке. В результате ожидается повышение предметной компетенции таких студентов [1].

Список источников

1.Царев Р. Ю. Адаптивное обучение с использованием ресурсов информационно-образовательной среды / Р. Ю. Царев, С. В. Тынченко, С. Н. Гриценко // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 5. С. 17–24.

2.Монгуш А. С. Использование прикладных задач с национальнорегиональным содержанием как фактор повышения качества математических знаний учащихся 5–9 классов: на примере Республики Тыва: дисс. канд. пед. наук / А. С. Монгуш. Новосибирск: НГПУ, 2002. 153 с.

3.Янущик О. В. Контекстные математические задачи и формирование ключевых компетенций / О. В. Янущик, В. А. Далингер // Высшее образование в России. 2017. № 3. С. 151–154.

4.Саая С. К. Математическая подготовка школьников и студентов

вРеспублике Тыва в условиях двуязычия / С. К. Саая, М. В. Танзы, К. В. Сафонов и др. // Вестник КГПУ им. В. П. Астафьева. 2021. № 3 (57). С. 17–24.

54

5. Товуу С. С. Математическое образование в условиях развития системы образования в Республике Тыва / С. С. Товуу, Н. М. Сал, Т. О. Санчаа // Новые исследования Тувы. 2020. № 4. С. 45–63.

6.Монгуш А. С. О методике обучения решению задач ЕГЭ с соци- ально-экономическим содержанием / А. С. Монгуш, О. М. Танова // Вестник ТувГУ. 2015. № 4. С. 65–71.

7.Вайнштейн Ю. В. Организация смешанного обучения математике студентов-билингвов / Ю. В. Вайнштейн, В. А. Шершнева, М. В. Танзы

идр. // Инновационные подходы к обучению математике в школе и вузе: матер. III Всеросс. НПК (Омск, 2020).

55

УДК 665.612: 665.64

И. С. Некрасов1 Г. К. Горовая2

1Сибирский федеральный университет

2Красноярскстройсертификация

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УЛАВЛИВАНИЯ

ИКОНВЕРСИИ СО2-СОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ

СПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССОВ НЕФТЕХИМИИ

Аннотация. В статье рассматриваются вопросы моделирования технологии конверсии СО2-содержащих газов. Изучены основные способы утилизации и переработки факельного и попутного нефтяного газа, рассмотрены применяемые комплексные моделирующие системы, определены основные стадии технологического процесса переработки, построены модели в виде технологических схем процессов в программной среде Aspen Hysys, приведены основные возможности работы с моделью, заданы дальнейшие направления перспективного использования таких моделей.

Ключевые слова: утилизация факельных газов, синтез-газ, моделирование,

Aspen Hysys

Введение. Сжигание попутного газа на факельных установках – это стандартный метод утилизации, основными причинами которого являются соблюдение безопасности, технические ограничения и неэкономичность других методов утилизации. В последние десятилетия в связи с ростом населения планеты и повышением качества уровня жизни людей увеличился мировой спрос на энергоносители, и эта тенденция во всём мире приводит к сжиганию попутных газов. При сжигании попутных газов на нефтегазовых месторождениях, газоперерабатывающих и нефтехимических заводах в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа, токсичных веществ и других парниковых газов. Основными последствиями факельного сжигания становятся глобальное потепление и загрязнение окружающей среды. Спутниковые данные свидетельствуют о том, что в 2020 г. в мире было сожжено на факелах более 141 млрд м3 газа, что привело к выбросу в окружающую среду около 377 млн т углекислого газа. В 2022 г. интенсивность сжигания газа в России составила 6,8 м3/барр. (средняя интенсивность сжигания газа, определяемая как количество сжигаемого газа на 1 барр. добытой нефти), что выше среднемирового уровня [1].

Среди основных способов утилизации и переработки факельного

ипопутного нефтяного газа можно выделить:

©Некрасов И. С., Горовая Г. К., 2023

56

закачку в пласт – способ позволяет избежать образования выбросов от сжигания и интенсифицировать добычу высоковязкой нефти [2];

электрогенерацию – улавливание газа и его преобразование в электроэнергию (применение способа экономически оправдано, но ограничено необходимостью наличия рынка потребления вблизи месторождения) [3];

осушку – минимальную переработку для обеспечения условий, позволяющих направить осушенный газ в газотранспортную сеть [4];

глубокую переработку, которая позволяет выделить большее количество полезного сырья, но возможна, как правило, на крупных газоперерабатывающих заводах [5].

Также и в России, и за рубежом продолжаются исследования по совершенствованию технологий переработки попутного и факельного газа, среди которых изучение эффективности применения различных катализаторов [6; 7] и новые технологические решения – например, матричная конверсия природного газа в синтез-газ [8].

При этом остаётся актуальным вопрос проведения научно-иссле-

довательских и опытно-конструкторских работ	в области улавливания
и переработки факельных газов не только в	нефтегазовой отрасли,

но и в металлургической, горнодобывающей, тепло- и электрогенерирующей, т. е. в энергетике в целом.

Для первичной оценки необходимых затрат при строительстве новых объектов, а также в улучшении и модернизации существующих аппаратов, установок, цехов воспроизводят технологические схемы с помощью моделирования химико-технологических процессов. Такие модели основаны на принципах математического моделирования, в процессе которого составляются и решаются системы уравнений, отражающие в виде моделей процессы тепло- и массообмена, химические реакции процессов нефте- и газохимии, а также учитывающие конструктивные особенности различных сосудов, аппаратов и вспомогательного технологического оборудования.

В настоящее время, как правило, для расчёта эффективности различных технологий и технологических решений, используют комплексные моделирующие системы, среди которых можно выделить ProVision, Pro II,

Hysys, Hysim, Aspen Plus, Speed UP, CHEMCAD III, Prosim, Design II,

«Комфорт», Gibbs [9].

Указанные моделирующие системы позволяют рассчитывать не только химико-технологические процессы, но и капитальные экономические затраты на создание и поддержание эксплуатационных расходов технологических объектов, а также себестоимость продукции. Но при этом комплексные моделирующие системы при проведении расчётов корректируются с помощью экспериментальных данных реальных производств и при выходе за границы области определения используемых для корректировки данных могут не в достаточной степени отражать реальные процессы. Но объём корректировочных данных для самых различных диапа-

57

зонов параметров и процессов постоянно увеличивается, и программные пакеты находят всё большее применение.

Вт. ч. широко используется программный пакет Aspen Hysys для моделирования процессов переработки попутного и факельного газа [10]. Поэтому целью работы является исследование вопроса моделирования технологии переработки попутного нефтяного и факельного газа в комплексной моделирующей системе Aspen Hysys.

Технологический процесс. Среди процессов переработки природного или попутного нефтяного газа, а также факельного газа, можно выделить следующие стадии:

1) подготовка природного газа или очистка факельного газа; 2) конверсия очищенного или подготовленного газа в синтез-газ;

3) конверсия синтез-газа в ценные продукты различными способами. Результирующим товарным продуктом переработки может быть сырьё, включающее широкую фракцию лёгких углеводородов, а также инди-

видуальные полезные продукты, среди которых метанол, бутилены, бутадиен, пропилен. Также товарными продуктами из попутного нефтяного газа являются: стабильный конденсат, пропан-бутановая фракция, газовый бензин, ароматические углеводороды и др.

Врамках данной работы выполнено моделирование первых двух крупных стадий переработки попутного и факельного газа: стадии подготовки и конверсии в синтез-газ.

Процесс подготовки факельного газа. Происходит с помощью те-

пло-массообменных аппретов – абсорбера и отпарной колонны. Исходное сырьё – факельный газ и растворитель – моноэтаноламин (далее – МЭА), поскольку в качестве растворителей факельных газов обычно используют амины.

Сухой дымовой газ, состоящий из CO2, O2 и N2, насыщается водой,

азатем направляется в абсорбционную колонну для удаления CO2. Колонна абсорбера имеет внутри насадку и в модели имеет 20 тарельчатых ступеней. Дымовой газ поступает в колонну снизу, а обеднённый раствори-

тель МЭА поступает в колонну на шестой ступени. CO2 поглощается растворителем в колонне. Далее вода поступает в абсорбер сверху и вымывает МЭА из газового потока, чтобы уменьшить потери растворителя. Чистый газ выходит из верхней части абсорбера, а обогащённый растворитель покидает абсорбер снизу и направляется в отпарную колонну.

Перед поступлением в отпарную колонну поток обогащённого растворителя проходит через теплообменник для повышения температуры до 70° C. В модели отпарная колонна разделена также на 20 тарельчатых ступеней. Обогащённый растворитель поступает в отпарную колонну

на 1 тарелке. CO2 разделяется из обогащённого амина в колонне, а растворитель МЭА регенерируется. Обеднённый растворитель из нижней части десорбера возвращается вместе с подпиткой обратно в абсорбер.

58

Паровая конверсия метана. Используем соотношение метана к пару 1:3, давление свыше 1 МПа и температуру 915 °C для обеспечения конверсии >94 %. Для подогрева используют часть исходного сырья или природного газа. Происходит процесс с использованием печей риформинга с трубчатыми реакторами, расположенными внутри. Эффективность сжигания природного газа для поддержания реакции равна 51 %. Поддержание высокой температуры в области реакции в печи риформинга возможна за счёт использования легированных сталей в качестве материала реакторных труб, но и они деградируют за 10–15 лет. Поэтому часто используют риформинг в две стадии. На выходе из печи риформинга поддерживается температура около 790 °C, количество остаточного метана составляет около 10 % в составе синтез-газа. Остаточный метан преобразуется вторичным риформингом с помощью каталитического окисления кислородом. Технологическая схема паровой конверсии метана в модели Aspen Hysys состоит из нагревателей, конвертора, холодильника, реактора, сепаратора, абсорбера.

Создание модели в Aspen Hysys

Построенные модели описанных технологических схем показаны на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Технологическая схема первой стадии конверсии СО2-содержащих газов

Возможности настройки и дальнейшей обработки данных моделирования включают в себя:

пакет жидкостей HYSYS Acid Gas – настройки взаимодействия флюидов для химических растворителей и системы электролитов, позволяет задать особенности протекания химических реакций;

анализ колонны для определения конструкции и выхода продуктов дистилляционной колонны, сепараторов, реакторов, абсорберов;

экономический анализ капитальных и эксплуатационных затрат;

контроль технологических выбросов CO2 и отслеживание ключевых показателей конверсионных процессов.

59

Рис. 2. Технологическая схема конверсии полученной газовой смеси в синтез-газ

Термодинамика электролитов и свойства паровой фазы со всеми необходимыми реакциями равновесия и кинетики водной фазы, необходимые для строгих расчётов процесса, основываются на уравнении состояния Пенга – Робинсона.

Абсорбер и отпарная колонна моделируются с помощью модели, основанной на выходе продукта, которая использует корреляции массо-

итеплопередачи, основанные на свойствах переноса и геометрии тарелки/ насадки, предполагая, что разделение вызвано массопереносом между контактирующими фазами.

Кроме того, гидравлические характеристики колонны оцениваются с помощью Column Analysis.

На основе моделирования процесса с помощью Activated Economic Analysis оцениваются капитальные и эксплуатационные расходы, а также

сводятся показатели образования выбросов CO2 и их конверсии. Анализ отчётов о затратах и выбросах может помочь увидеть, где можно оптимизировать процесс, и предоставить больше информации для принятия решений.

Заключение. Полученные результаты моделирования в виде воспроизведённых в программном комплексе Aspen Hysys технологических схем предварительной обработки факельного и попутного нефтяного газа

иего конверсии в синтез-газ позволяют визуализировать технологические схемы, получить первые расчётные результаты проводимых процессов, отследить ключевые технологические показатели и выход продуктов, а также первично оценить капитальную стоимость и операционные расходы моделируемых объектов. Но для практического использования требуется построение уточнённых моделей с учётом специфики и условий конкретного производственного участка. Для этого необходимо определить из текущей модели ключевые параметры, отработать различные сценарии работы, сравнить модельные показатели с экспериментальными статистическими данными и создать доработанные гибридные модели, возможно, с использованием непараметрических методов построения моделей, что и планируется в рамках дальнейшей научно-исследовательской деятельности.

60