Production of synthetic high-octane gasoline from associated petroleum gas

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.

1. Khalidov I., Milovidov K., Soltakhanov A. // Heliyon. 2021. V. 7. № 7. Р. e07646. DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e07646.

2. Соколов М.М. // Вестник Института экономики Российской академии наук. 2019. № 4. С. 108-124. DOI: 10.24411/2073-6487-2019-10049

3. Мартынов В.Г., Лопатин А.С., Бессель В.В. // Известия Санкт-Петербургского государственного экономического университета. 2017. № 1-1 (103). С. 70-77.

4. 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.

5. Zayer K.K., Haghighi K.R. // Energy Equipment and Systems. 2021. V. 9. № 4. Р. 317-330. DOI: 10.22059/EES.2021.248623

6. 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)

7. 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.2018.04.013

8. Tso 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.2018.03.003

9. Yakovenko 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/D0CY00975J

10. Yakovenko 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/catal13091314

11. Savost’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/S2070050414030118

12. Lishchiner I.I., Malova O.V., Tarasov A.L. // Catalysis in Industry. 2019. V. 11. P 138-146. DOI: 10.1134/S2070050419020077

13. Дергачев А.А., Лапидус А.Л. К // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 4. С. 15-21.

14. Wan H., Chitta P. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2016. V. 121. Р. 369-375. DOI: 10.1016/j.jaap.2016.08.018

15. He 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.2019.03.011

16. Liu D., Cao L., Zhang G., Zhao L., Gao J., Xu C. // Fuel Processing Technology. 2021. V. 216. Р. 106770. DOI: 10.1016/j.fuproc.2021.106770

17. Geng 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.2023.130078

18. Tu 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.2021.120956

19. Song 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.2014.04.018

20. 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.

21. Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения: Часть II. Теория горения. СПб: СПбГТУРП. 2011. 142 с.

22. Савенок О.В., Шарыпова Д.Д., Антониади Д.Г. // Нефть. Газ. Новации. 2013. № 10. С. 64-71.