Риформинг

Реакции изомеризации ароматических углеводородов

Ароматические углеводороды, содержащиеся в сырье и образу­ющиеся в процессе каталитического риформинга, подвергаются дальнейшим превращениям, главным образом изомеризации и деалкилированию. Реакции изомеризации оказывают существенное влия­ние на относительное содержание изомерных ароматических угле­водородов в продуктах каталитического риформинга. Деалкилирование позволяет увеличить выход низкомолекулярных ароматических углеводородов (бензола, толуола, отчасти ароматических углеводо­родов С8), представляющих наибольший интерес для нефтехимической промышленности.

Ксилолы подвергаются изомеризации в условиях каталитического риформинга, если их пропускать над бифункциональным катализа­тором — платинированным алюмосиликатом [86]. Так, при изомери­зации м-ксилола, наряду с небольшим количеством нафтенов, об­разуется равновесная смесь изомеров ксилола, что указывает на большую скорость реакции. Значительно медленнее протекает изо­меризация этилбензола в ксилолы.

Получены данные [87] о составе ароматических углеводородов С8 и С9 при каталитическом риформинге фракции синтина, состоящей из  н-парафинов  (табл.   1.7).

Изомерный состав ксилолов, несколько отличающийся от  равно­весного при большой объемной скорости сырья, полностью с ним совпадает [при снижении скорости подачи сырья до 2 ч-1. Что же касается этилбензола, то концентрация его в 2 раза превышает равновесную и практически не меняется при снижении объемной скорости в 4 раза. Следовательно, скорость изомеризации этилбен­зола в ксилолы на катализаторе риформинга крайне мала.

Суммарная концентрация этилтолуолов, значительно превышаю­щая равновесную, приближается к ней с понижением объемной скорости до 2 ч-1. По-видимому, первичными продуктами дегидроциклизации являются этилтолуолы, которые затем, в результате изомери­зации, превращаются в триметилбензолы.

 

Таблица 1.7. Относительное содержание индивидуальных ароматических углеводородов С8 и С9 в катализате, полученном при риформинге фракции синтина (в %) [87]

В скобках — содержание изомеров ксилола

Углеводород

Объемная скорость,  ч-1

Равновесное (расчетное)

8

2

 

Углеводороды   С8

Ксилолы

 

 

 

орто-

25 (31)

21 (26)

23 (26)

мета-

37 (46)

41(51)

46(51)

пара-

18 (23)

19 (23)

21 (23)

Этилбензол

20

19

10

 

Углеводороды   С9

Сумма этилтолуолов

55

34

35

орто-

24

23

18

мета-

53

51

50

пара-

23

26

32

Сумма триметилбензолов

45

66

65

1,3,5-                 

22

20

23

1,2,4-

66

67

61

1,2,3-

12

13

16

 

В основе представлений о механизме изомеризации ароматиче­ских углеводородов лежат некоторые наблюдения. Так, установлено,, что изменение условий каталитического риформинга в направлении, благоприятствующем гидрированию ароматических углеводородов (повышение давления, понижение температуры) способствует уве­личению скорости их изомеризации [20, 86]. Другой фактор — зна­чительное ускорение реакции изомеризации этилбензола при пред­варительном его гидрировании в этилциклогексан [86]. На этом основании полагают, что изомеризация ароматических углеводородов на бифункциональных платиновых катализаторах проходит при участии циклопарафинов в качестве промежуточных продуктов реакции.

Изомеризация ксилолов включает следующие стадии: гидрирова­ние в соответствующий шестичленный циклоолефин, изомеризация циклоолефина по карбкатионному механизму и дегидрирование образовавшего углеводорода в другой изомер ксилола  [20, 28, 88]:

 

Изомеризация ксилолов включает следующие стадии:

 

По такому же механизму подвергаются изомеризации и другие полиалкилбензолы. Не исключено, что в жестких условиях катали­тического риформинга, при высоких температурах, изомеризация полиалкилбензолов и, в частности, ксилолов может частично про­текать также по другой кислотно-катализируемой реакции, анало­гично идущей на алюмосиликатных катализаторах крекинга [89]. В этом случае реакция изомеризации ксилолов происходит в резуль­тате протонирования бензольного кольца, которое сопровождается перегруппировкой метальных радикалов.