Риформинг

Селективность реакции дегидроциклизации парафинов

В условиях каталитического риформинга н-парафины,   подвергаясь   изомеризации, превращаются   главным образом в маларазветвленные изомеры,  которые, как и исходные углеводороды,  способны  подвергаться  ароматизации  и  гидрокре­кингу. В этой связи можно условно принять, что количество прореагировавшего парафина отвечает суммарному количеству, превращен­ному в продукты ароматизации (Ар) и гидрокрекинга (Г), а селектив­ность (s) ароматизации углеводорода выразить следующим образом:

количество прореагировавшего парафина

В качестве критерия селективности можно также воспользоваться отношением констант скоростей ароматизации и гидрокрекинга [63];

В качестве критерия селективности можно также воспользоваться отношением констант скоростей ароматизации и гидрокрекинга

Данные о влиянии температуры на селективность ароматизации парафинов противоречивы. Так, из работы [20] следует, что повышение температуры от 474 до 525 °С при риформинге н-гексана на алюмоплатиновом катализаторе вызывает ухудшение селективности ароматизации этого углеводорода, и в то же время ведет к ее улуч­шению в случае н-гептана. Другие авторы [64, 65], осуществляя риформинг на алюмоплатинорениевом катализаторе, пришли к выводу, что повышение температуры приводит к значительному увеличению селективности ароматизации не только н-октана, но и н-гексана. С другой стороны, как это уже отмечено выше, исследование кинетики риформинга н-гептана на разных катализаторах показало, что селек­тивность ароматизации должна мало зависеть от температуры.

Таблица 1.4. Каталитический риформинг н-гептана

Условия:   молярное   отношение   водород: гептан = 5:1;   катализатор   0,6% Pt/Al2О3.

Массовая ско­рость  Га,  ч-1

Степень пре­вращения Га, %

Массовый вы­ход Ар,   % (на сырье)

Селективность  ароматизации,   %

эксперимен­тальная

средняя

 

4

68 °С,   1,4   МПа

 

 

10,20

35,5

14,4

40,6

42

4,96

50,8

22,0

43,3

 

496 °С, 1,4 МПа

19,65

47,5

22,6

47,5

 

5,30

91,0

40,9

45,0

46

2,08

97

44,4

45,8

 

468 °С,   3,5 МПа

10,00

31,5

7,4

23,5

22

4,95

46,1

9,1

19,7

 

 

 

496 °С, 3,5 МПа

 

 

49,00

24,4

6,1

25,0

 

9,89

60,2

16,1

29,4

27

5,08

69,9

18,2

26,1

 

 

Количественная оценка влияния как температуры, так и давле­ния может быть выполнена на основе работы [17] по каталитиче­скому риформингу н-гептана. Селективность ароматизации гептана была рассчитана нами по формуле (1.13). Как это видно из табл. 1.4, при принятом методе расчета и прочих равных условиях селектив­ность ароматизации практически не зависит от степени превращения гептана. Далее, из той же таблицы следует, что повышение темпера­туры на 28 °С при 1,4 МПа приводит к увеличению молярного выхода ароматических углеводородов (на превращенный гептан) с 42 до 46%, а при 3,5 МПа —с 22 до 27%. Таким образом, увеличение темпера­туры процесса хотя и оказывает положительное влияние на селек­тивность ароматизации парафинов, однако достигаемый при этом эффект невелик и, следовательно, не может играть значительной роли при промышленном осуществлении каталитического рифор­минга.

Давление — другой параметр процесса, от которого зависит се­лективность превращения парафинов. При постоянстве других условий каталитического риформинга изменение давления почти не оказывает влияния на степень превращения парафинов. Меняется только относительная скорость реакций дегидроциклизации и ги­дрокрекинга, следствием чего является изменение селективности процесса [17]. Снижение давления способствует увеличению селек­тивности реакции дегидроциклизации, иллюстрацией чему служат данные об изменении молярных выходов первичных продуктов ката­литического риформинга н-гептана (в % на 100 моль превращенного гептана):

 

Давление, МПа

Изомеры С7

Ароматические углеводороды и нафтены

Углеводороды С1 —С6

3,5

52

10

30

1,4

53

22

18

Из табл. 1.4 видно, что уменьшение давления с 3,5 до 1,4 МПа при 468.°С ведет к увеличению молярной селективности ароматиза­ции н-гептана с 22 до 42%, а при 496 °С —с 27 до 46%. Следовательно, при риформинге на алюмоплатиновом катализаторе снижение давле­ния в 2,5 раза приводит к увеличению селективности реакции аро­матизации гептана в 1,7—1,9 раза. Одновременное повышение тем­пературы до 525 °С и понижение давления до 0,7 МПа при каталити­ческом риформинге н-гептана позволяет довести массовый выход то­луола до 62 % на прореагировавший углеводород [20 ].

Сопоставляя данные о влиянии температуры и давления на се­лективность ароматизации парафинов, можно прийти к заключению, что решающую роль играет давление, при котором проводят процесс.

При каталитическом риформинге н-парафинов в одинаковых ус­ловиях селективность ароматизации зависит от числа углеродных атомов в молекуле и растет в ряду: н-гексан < н-гептан < н-октан < н-нонан [62]. По другим данным [66], наибольшая селектив­ность ароматизации наблюдается для н-октана и она несколько меньше для н-нонана и н-декана.

Практическое значение имеет факт низкой селективности и ма­лой скорости ароматизации н-гексана в обычных условиях каталити­ческого риформинга, что во многих случаях делает нецелесообраз­ным включение этого углеводорода и его изомеров в состав сырья для этого  процесса.