Риформинг

Спекание и редиспергирование платины

При современных методах регенерации платиновых катализаторов риформинга продолжительность их работы на промышленных установках достигает 5—10 лет   [200—202]. Длительная эксплуатация таких катализаторов, очевидно, возможна потому, что каталитические и физико-химические свойства носителя (оксида алюминия)
не подвергаются существенным изменениям. С другой стороны, эксплуатация катализатора в условиях, при которых скорость его закоксовывания весьма мала, позволяет довести продолжительность реакционного периода до 2,5—5 лет, не прибегая к регенерации катализатора [200, 203]. Отсюда можно заключить, что скорость спекания платины во время реакционного периода — процесс достаточно медленный.     

В этой связи представляют интерес наблюдения, сделанные на промышленных установках риформинга о влиянии окислительной регенерации катализатора на его стабильность. При выжиге кокса активность катализатора повышается, что делает возможным его дальнейшую эксплуатацию. Однако стабильность катализатора при этом значительно ухудшается. Так, при получении бензина с октано­вым числом 95, катализатор АП-64 проработал до первой окисли­тельной регенерации 205 сут, а после третьей регенерации всего лишь 104 [204] — продолжительность реакционного периода сокра­тилась почти вдвое. Это скорее всего — следствие уменьшения дис­персности платины. В качестве подтверждения можно привести работу [170], в которой сообщалось, что хемосорбционная способ­ность по водороду катализатора 0,49 % Pt/Al2O3 снижается в 2 раза при окислительной регенерации, проведенной после риформинга в жестких условиях в течение одной недели. Полагают, что причина снижения дисперсности платины — ослабление взаимодействия ме­талла с носителем в результате выделения на границе их раздела газообразных продуктов горения  [187].

В промышленных условиях определенную роль могут играть и другие факторы, связанные с технологией окислительной регене­рации. Прежде всего, это высокая концентрация водяных паров в кислородсодержащем газе, поступающем в реакционный блок, что способствует спеканию платины, тем более, что в катализаторе значительно снижается содержание хлора. С другой стороны, обра­зующиеся в процессе регенерации поверхностные сульфаты на Al2O3 тормозят окисление оксида углерода (II) [205]. Действие оксида углерода (II) на хлорированный алюмоплатиновый катали­затор приводит к значительному росту кристаллитов платины, что, как предполагают, связано с образованием легкоподвижных карбонилхлоридов платины [206]. Следовательно, промышленные условия окислительной регенерации усугубляют процессы, ведущие к умень­шению дисперсности платины.

Таким образом, если изменение каталитических свойств платино­вого катализатора риформинга в реакционном периоде обусловлено главным образом коксоотложением, то в процессе окислительной регенерации оно связано в значительной мере со спеканием платины. Исходя из этого, можно прийти к заключению, что восстановление активности подвергнутого окислительной регенерации катализа­тора риформинга требует прежде всего редиспергирования платины с целью восстановления ее дисперсности.

Таблица 2.9. Дисперсность платины при термической обработке катализатора 0,375%  Pt/Al2O3 [167]

 

Последо­вательность

Газовая среда

Темпера­тура, °с

Продолжи­тельность, ч

Дисперс­ность  Pt, %

Массовое содержа­ние  хлора, %

1

Водород

600

154

23

_

2

Воздух

500

12

33

0,29

3 *

»

500

12

93

0,80

1

Водород

600

168

36

2

Воздух

500

12

46

 

3 **

»

500

12

92

0,53

1

Водород

620

54

24

2

Воздух

500

10

47

3

»

600

12

16

0,39

4

»

500

12

16

* НС1 добавляли  к воздуху.

** Катализатор предварительно пропитывали НС1 для повышения массового содержа­ния  хлора до 0,6%.

Методы редиспергирования платины в катализаторах риформинга хорошо известны [206, 207] и широко используются в промышленной практике. Однако процесс редиспергирования стал предметом иссле­дований относительно недавно.

Прокаливание алюмоплатинового катализатора в воздухе при 600 °С ведет к сильному снижению дисперсности платины (табл. 2.9). Это явление связано с тем, что кислородные соединения платины не стабильны при такой температуре, в результате чего образуются крупные кристаллиты металла [167, 169]. Меньшее снижение дис­персности платины наблюдается при термической обработке алюмо­платинового катализатора в водороде при той же температуре. Однако основное отличие катализатора, прокаленного в водороде, заключается в том, что в случае последующей его обработки в воздухе при 500 °С происходит существенное повышение дисперсности пла­тины. Подобный эффект не наблюдается, если катализатор прокален предварительно также в воздухе, но при 600 °С.