Глава 4. Химические реакции
на платиновом катализаторе
Целевые и побочные реакции. Реакции идеального риформинга
Основные отличия в химизме платформинга и гидроформинга обусловлены различиями в металлической и кислотной функциях применяемых катализаторов.
Алюмомолибденовые катализаторы гидроформинга имели слабо выраженную дегидрирующую и изомеризующую активность, связанную с сульфидом молибдена. По существу, это были катализаторы обессеривания, что впоследствии позволило применить их в процессе гидроочистки для защиты катализатора платформинга.
Низкая кислотность катализатора гидроформинга ограничивала протекание реакций С5-циклизации парафиновых углеводородов с последующей изомеризацией в циклогексан и его гомологи.
Активность алюмомолибденового катализатора в реакции ароматизации парафиновых углеводородов была в 10 раз, а для Cr2O3, альтернативного катализатора гидроформинга, – в 100 раз меньше, чем для платинового катализатора Pt/Al2O3.
Ниже представлены основные реакции платформинга.
Реакция дегидрирования циклогексана и его гомологов с образованием ароматических углеводородов:
Реакция С5-циклизации парафиновых углеводородов с образованием метилциклопентана и его гомологов; иногда используется другое название – дегидроциклизация до нафтенов:
.
Реакция изомеризации метилциклопентана и его гомологов с образованием соответствующих нафтенов с 6-членным кольцом:
.
Реакция дегидроизомеризации 5-членных нафтенов с образованием ароматических углеводородов; реакция является комбинацией изомеризации и дегидрирования:
Реакция дегидроциклизации парафиновых углеводородов до ароматических углеводородов; является комбинацией реакций циклизации, изомеризации и дегидрирования:
.
Реакция дегидрирования парафиновых углеводородов:
н – С6Н14 н – С6Н12 + Н2.
Реакция изомеризации парафиновых углеводородов:
н – С6Н14 изомеры гексана.
Побочными и нежелательными реакциями платформинга являются реакции крекинга и коксообразования.
Реакции крекинга включают гидрокрекинг парафиновых углеводородов на кислотных центрах и гидрогенолиз на металлических центрах катализатора:
реакция гидрогенолиза парафиновых углеводородов
реакция гидрокрекинга
Роль отдельных реакций платформинга иллюстрируется на рис. 6: диаграмма построена для риформинга парафинистой бензиновой фракции ближневосточной нефти [9; 68]. На рис. 6 представлены теоретически возможные выходы и октановые числа при условии отсутствия крекинга на платине. Как следует из рисунка, самым эффективным маршрутом для повышения октанового числа является изомеризация и дегидроциклизация парафиновых углеводородов.
Вклад реакции дегидрирования 6-членных нафтенов обычно ограничен в связи с низким их содержанием в бензиновых фракциях нефти.
Гидрокрекинг является нежелательной реакцией, так как приводит к большой потере выхода С5+.
Рис. 6. Вклад отдельных реакций риформинга
в октановое число и выход катализата