catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2024-5-61-70catal-1074Research ArticleКАТАЛИЗ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИСATALYSIS IN PETROLEUM REFINING INDUSTRYПолучение синтетического высокооктанового бензина из попутного нефтяного газаProduction of synthetic high-octane gasoline from associated petroleum gasНарочныйГ. Б.NarochniyG. B.ctls@kalvis.ruСалиевА. Н.SaliyevA. N.ctls@kalvis.ruЗубковИ. Н.ZubkovI. N.ctls@kalvis.ruТимохинаМ. А.TimokhinaA. M.ctls@kalvis.ruБоженкоЕ. А.BozhenkoЕ. A.ctls@kalvis.ruЧернышеваА. В.ChernyshevaA. V.ctls@kalvis.ruКолобковБ. И.KolobkovB. I.ctls@kalvis.ruСавостьяновА. П.Savost'yanovA. P.ctls@kalvis.ruЯковенкоР. Е.YakovenkoR. Е.ctls@kalvis.ruЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (ЮРГПУ (НПИ)), НовочеркасскРоссияFederal State Budget Educational Institution of Higher Education "Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), NovocherkasskRussian FederationФАУ «25-й Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации», МоскваРоссияFAU "25 State Research Institute of Chemmotology of the Ministry of Defense of the Russian Federation", MoscowRussian Federation2024301020242456170Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1074

Предложен способ получения высокооктанового бензина из попутного нефтяного газа (ПНГ), заключающийся в комбинации процессов ароматизации ПНГ и синтеза Фишера–Тропша (ФТ). Процесс ароматизации ПНГ экспериментально исследован в проточной установке при давлении 0,1 МПа, температурах 450–600 °С на ZnO/ZSM-5/Al2O3 катализаторе. Показано, что в диапазоне температур 550–600 °С конверсия углеводородов С3+ наивысшая и составляет 22,7–27,8 %, а выход ароматических углеводородов равен 8,8–10,9 %. Синтез ФТ исследован на гибридном Co-Al2O3 /SiO2 /ZSM-5/Al2O3 катализаторе при температуре 250 °С, давлении 1,0 МПа, ОСГ = 1000 ч–1. На пилотной установке наработана опытная партия синтетической бензиновой фракции объемом 1 л, проанализированы ее основные физико-химические и эксплуатационные свойства. Расчетным способом показано, что компаундирование бензиновой фракции синтеза ФТ и продуктов ароматизации ПНГ позволяет увеличить октановое число с 78,5 до 92,8 ед., при этом плотность возрастает от 710 до 778 кг/м3. Предложенные технологические решения могут быть использованы для переработки ПНГ в высокооктановый синтетический бензин на модульных установках GTL.

The article proposes a method for producing high-octane gasoline from associated petroleum gas (APG), which consists of a combination of the processes of direct aromatization of APG and Fischer-Tropsch synthesis (FT). The APG aromatization process was experimentally studied in a flow-through installation at a pressure of 0,1 MPa and a temperature of 450-600 °C on a ZnO/ZSM-5/Al2O3 catalyst. It has been shown that at a temperature of 600 °C the degree of conversion of C3+ hydrocarbons is 27,8%, and the yield of aromatic hydrocarbons is 10,9 %. The synthesis of FT was studied on a hybrid Co-Al2O3/SiO2/ZSM-5/Al2O3 catalyst at a temperature of 250 °C, pressure 1,0 MPa, GHSV 1000 h-1. A pilot batch of synthetic gasoline fraction with a volume of 1 liter was produced at a pilot plant, and its main physicochemical and operational properties were analyzed. It has been shown that compounding the gasoline fraction of the FT synthesis and direct aromatization products of APG makes it possible to increase the octane number from 78,5 to 92,8 units, while the density increases from 710 to 778 kg/m3. The proposed technological solutions can be used for processing APG into high-octane synthetic gasoline using GTL modular units.

синтез Фишера–Тропшагибридный кобальтовый катализаторцеолит HZSM-5синтетическое бензиновое топливопопутный нефтяной газFischer-Tropsch synthesismultifunctional cobalt catalystHZSM-5 zeolitesynthetic gasoline fuelassociated petroleum gasReferencesKhalidov I., Milovidov K., Soltakhanov A. // Heliyon. 2021. V. 7. № 7. Р. e07646. DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e07646.Khalidov I., Milovidov K., Soltakhanov A. // Heliyon. 2021. V. 7. № 7. Р. e07646. DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e07646.Соколов М.М. // Вестник Института экономики Российской академии наук. 2019. № 4. С. 108-124. DOI: 10.24411/2073-6487-2019-10049Соколов М.М. // Вестник Института экономики Российской академии наук. 2019. № 4. С. 108-124. DOI: 10.24411/2073-6487-2019-10049Мартынов В.Г., Лопатин А.С., Бессель В.В. // Известия Санкт-Петербургского государственного экономического университета. 2017. № 1-1 (103). С. 70-77.Мартынов В.Г., Лопатин А.С., Бессель В.В. // Известия Санкт-Петербургского государственного экономического университета. 2017. № 1-1 (103). С. 70-77.Кирюшин П. А., Книжников А.Ю., Кочи К.В., Пузанова Т.А., Уваров С.А. Попутный нефтяной газ в России: «Сжигать нельзя, перерабатывать!» Аналитический доклад об экономических и экологических издержках сжигания попутного нефтяного газа в России. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF). 2013. 88 с.Кирюшин П. А., Книжников А.Ю., Кочи К.В., Пузанова Т.А., Уваров С.А. Попутный нефтяной газ в России: «Сжигать нельзя, перерабатывать!» Аналитический доклад об экономических и экологических издержках сжигания попутного нефтяного газа в России. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF). 2013. 88 с.Zayer K.K., Haghighi K.R. // Energy Equipment and Systems. 2021. V. 9. № 4. Р. 317-330. DOI: 10.22059/EES.2021.248623Zayer K.K., Haghighi K.R. // Energy Equipment and Systems. 2021. V. 9. № 4. Р. 317-330. DOI: 10.22059/EES.2021.248623Мордкович В.З., Синева Л.В., Кульчаковская Е.В., Асалиева Е.Ю. // Катализ в промышленности. 2015. № 5. С. 23-45. DOI: 10.18412/1816-0387-2015-5-23-45 (Mordkovich V.Z., Sineva L.V., Kulchakovskaya E.V., Asalieva E.Y. // Kataliz v promyshlennosti. 2015. V. 15. № 5. Р. 23-45. DOI: 10.18412/1816-0387-2015-5-23-45)Мордкович В.З., Синева Л.В., Кульчаковская Е.В., Асалиева Е.Ю. // Катализ в промышленности. 2015. № 5. С. 23-45. DOI: 10.18412/1816-0387-2015-5-23-45 (Mordkovich V.Z., Sineva L.V., Kulchakovskaya E.V., Asalieva E.Y. // Kataliz v promyshlennosti. 2015. V. 15. № 5. Р. 23-45. DOI: 10.18412/1816-0387-2015-5-23-45)Na J., Kshetrimayum K.S., Jung I., Park S., Lee Y., Kwon O., Mo Y., Chung J., Yi J., Lee U., Han C. // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. 2018. V. 128. P. 63-76. DOI: 10.1016/j.cep.2018.04.013Na J., Kshetrimayum K.S., Jung I., Park S., Lee Y., Kwon O., Mo Y., Chung J., Yi J., Lee U., Han C. // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. 2018. V. 128. P. 63-76. DOI: 10.1016/j.cep.2018.04.013Tso W.W., Niziolek A.M., Onel O., Demirhan C.D., Floudas C.A., Pistikopoulos E.N. // Computers & Chemical Engineering. 2018. V. 113. Р. 222-239. DOI: 10.1016/j.compchemeng.2018.03.003Tso W.W., Niziolek A.M., Onel O., Demirhan C.D., Floudas C.A., Pistikopoulos E.N. // Computers & Chemical Engineering. 2018. V. 113. Р. 222-239. DOI: 10.1016/j.compchemeng.2018.03.003Yakovenko R.E., Savost'yanov A.P., Narochniy G.B., Soromotin V.N., Zubkov I.N., Papeta O.P., Svetogorov R.D., Mitchenko S.A. // Catalysis Science & Technology. 2020. V. 10. № 22. Р. 7613-7629. DOI: 10.1039/D0CY00975JYakovenko R.E., Savost'yanov A.P., Narochniy G.B., Soromotin V.N., Zubkov I.N., Papeta O.P., Svetogorov R.D., Mitchenko S.A. // Catalysis Science & Technology. 2020. V. 10. № 22. Р. 7613-7629. DOI: 10.1039/D0CY00975JYakovenko R.E., Narochnyi G.B. Zubkov I.N., Bozhenko E.A., Kataria Y.V, Svetogorov R.D., Savost’yanov A.P. // Catalysts. 2023. V.139(9). P.1314. DOI: 10.3390/catal13091314Yakovenko R.E., Narochnyi G.B. Zubkov I.N., Bozhenko E.A., Kataria Y.V, Svetogorov R.D., Savost’yanov A.P. // Catalysts. 2023. V.139(9). P.1314. DOI: 10.3390/catal13091314Savost’yanov A.P., Narochnyi G.B., Yakovenko R.E., Astakhov A.V., Zemlyakov N.D., Merkin A.A., Komarov A.A. // Catalysis in Industry. 2014. V. 6. P. 212-217. DOI: 10.1134/S2070050414030118Savost’yanov A.P., Narochnyi G.B., Yakovenko R.E., Astakhov A.V., Zemlyakov N.D., Merkin A.A., Komarov A.A. // Catalysis in Industry. 2014. V. 6. P. 212-217. DOI: 10.1134/S2070050414030118Lishchiner I.I., Malova O.V., Tarasov A.L. // Catalysis in Industry. 2019. V. 11. P 138-146. DOI: 10.1134/S2070050419020077Lishchiner I.I., Malova O.V., Tarasov A.L. // Catalysis in Industry. 2019. V. 11. P 138-146. DOI: 10.1134/S2070050419020077Дергачев А.А., Лапидус А.Л. К // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 4. С. 15-21.Дергачев А.А., Лапидус А.Л. К // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 4. С. 15-21.Wan H., Chitta P. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2016. V. 121. Р. 369-375. DOI: 10.1016/j.jaap.2016.08.018Wan H., Chitta P. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2016. V. 121. Р. 369-375. DOI: 10.1016/j.jaap.2016.08.018He P., Jarvis J.S., Meng S., Li Q., Bernard G.M., Liu L., Ma X., Jiang Z., Zeng H., Michaelis V.K., Song H. // Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 250. Р. 99-111. DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.03.011He P., Jarvis J.S., Meng S., Li Q., Bernard G.M., Liu L., Ma X., Jiang Z., Zeng H., Michaelis V.K., Song H. // Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 250. Р. 99-111. DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.03.011Liu D., Cao L., Zhang G., Zhao L., Gao J., Xu C. // Fuel Processing Technology. 2021. V. 216. Р. 106770. DOI: 10.1016/j.fuproc.2021.106770Liu D., Cao L., Zhang G., Zhao L., Gao J., Xu C. // Fuel Processing Technology. 2021. V. 216. Р. 106770. DOI: 10.1016/j.fuproc.2021.106770Geng R., Liu Y., Guo Y., Dong M., Wang S., Fan W., Wang J., Qin, Z. // Fuel. 2024. V. 358. Р. 130078. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.130078Geng R., Liu Y., Guo Y., Dong M., Wang S., Fan W., Wang J., Qin, Z. // Fuel. 2024. V. 358. Р. 130078. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.130078Tu C., Fan H., Wang D., Rui N., Du Y., Senanayake S. D., Xie Z., Nie X., Chen J.G. // Applied Catalysis B: Environmental. 2022. V. 304. Р. 120956. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120956Tu C., Fan H., Wang D., Rui N., Du Y., Senanayake S. D., Xie Z., Nie X., Chen J.G. // Applied Catalysis B: Environmental. 2022. V. 304. Р. 120956. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120956Song C., Liu S., Li X., Xie S., Liu Z., Xu L. // Fuel processing technology. 2014. V. 126. Р. 60-65. DOI: 10.1016/j.fuproc.2014.04.018Song C., Liu S., Li X., Xie S., Liu Z., Xu L. // Fuel processing technology. 2014. V. 126. Р. 60-65. DOI: 10.1016/j.fuproc.2014.04.018Смышляева Ю.А., Иванчина Э.Д., Кравцов А.В., Зыонг Ч.Т., Фан Ф. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2011. Т. 318. № 3. С. 75-80.Смышляева Ю.А., Иванчина Э.Д., Кравцов А.В., Зыонг Ч.Т., Фан Ф. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2011. Т. 318. № 3. С. 75-80.Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения: Часть II. Теория горения. СПб: СПбГТУРП. 2011. 142 с.Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения: Часть II. Теория горения. СПб: СПбГТУРП. 2011. 142 с.Савенок О.В., Шарыпова Д.Д., Антониади Д.Г. // Нефть. Газ. Новации. 2013. № 10. С. 64-71.Савенок О.В., Шарыпова Д.Д., Антониади Д.Г. // Нефть. Газ. Новации. 2013. № 10. С. 64-71.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.