В работе [208 ] также было установлено, что при оксихлорировании дезактивированного катализатора Pt—Ir/А12О3 дисперсность металла закономерно возрастает по мере увеличения содержания хлора в катализаторе (рис. 2.8).
Исследования, проведенные авторами [209, 210], были положены в основу разработанной ими модели редислергирования платины в катализаторе Pt/Al2O3. Исходным положением является то, что редиспергирование кристаллической платины требует ее окисления и что невозможно его осуществить при отсутствии хлора в катализаторе, так как процесс протекает через промежуточное образование поверхностного оксихлорида платины [PtIVOxCly]s. Подобные соединения могут образоваться при 500—600 °С, отвечающих известным температурам редиспергирования платины,
На первой стадии локализованные определенным образом атомы кристаллов платины окисляются кислородом.
Рис. 2.8. Зависимость дисперсности металла от содержания хлора, введенного при оксихлорировании в катализатор Pt— Ir/Al2O3 [208].
На второй стадии окисленные частицы атакуются ионами хлора, которые мигрируют с поверхности оксида алюминия. В результате этой реакции образуется поверхностный оксихлорид платины [PtIVOxCly]s. Последний является анионом и может мигрировать на поверхности оксида алюминия, как ион хлора. В результате платина отделяется от кристаллов и диспергируется на носителе. Изложенные выше данные приводят к заключению, что редиспергирование платины в катализаторах риформинга является сложным процессом, основанным на ее окислении. Только небольшие кристаллиты платины (1—3 нм) могут подвергаться окислению кислородом, а следовательно, и редиспергированию без участия хлора. Менее изучен процесс редиспергирования крупнокристаллической платины, образующейся главным образом при окислительной регенерации катализаторов. Однако можно утверждать, что в этом случае редиспергирование требует не только участия кислорода, но и хлора или его соединений. Наиболее вероятны промежуточные продукты реакции окисления — поверхностные оксихлориды платины. Образование оксихлоридов платины может происходить в результате протекания различных реакций под действием хлора и кислорода на платину. Поскольку увеличение, содержания хлора в катализаторе способствует редиспергированию платины, не исключено также, что этот эффект связан с повышением окислительных свойств оксида алюминия в результате ее хлорирования.
При реактивации катализаторов риформинга в промышленных условиях, после прекращения подачи в реакторы соединений хлора, в течение определенного периода времени рециркулируют через реакторы газ, обогащенный кислородом и водяным паром, при ≈ 500 °С. Полагают, что такая обработка катализаторов улучшает их каталитические свойства. Возможно, что в этих условиях происходит превращение оксихлоридов в оксид платины — РtO2.
В табл. 2.11 показано как влияет хлорирование в среде водорода и воздуха на свойства полиметаллического катализатора КР-104, подвергнутого окислительной регенерации после лабораторных испытаний. Доведение массового содержания хлора в отрегенерированном катализаторе до 0,8% хлорированием в среде водорода, хотя и повышает его активность, но не приводит к полному ее восстановлению. Каталитические свойства свежего КР-104 могут быть воспроизведены при практически таком же содержании хлора, если отрегенерированный катализатор подвергнуть оксихлорированию, поскольку при этом происходит восстановление дисперсности металлической фазы.
Таблица 2.11. Результаты испытания образцов катализатора КР-104 [77]
Условия: фракция 85—180°С ромашкинской нефти; 175 °С; 2 МПа; объемная скорость сырья 1,5 ч~1.
Операция, проведенная до испытания катализатора | Массовое содержание хлора в катализаторе, % | Массовый выход риформата, % | Риформат | Молярное содержание водорода в циркулирующем газе, % | |
массовое содержание ароматических углеводородов, % | октановое число (м. м.) | ||||
Свежий катализатор | - | 88,5 | 60,7 | 82,0 | 86,0 |
Окислительная регенерация | 0,15 | 88,7 | 53,5 | 77,5 | 68,7 |
Обработка дихлорэтаном в среде водорода | 0,80 | 89,6 | 57,8 | 80,8 | 86,2 |
Обработка воздухом с примесью хлора при 500°С | 0,85 | 88,7 | 61,0 | 81,5 | 85,5 |
Оксихлорирование позволяет осуществлять многократную регенерацию алюмоплатинового катализатора при незначительном снижении его активности (пат. США 2906702). Так, на одной из промышленных установок каталитического риформинга типа Ультраформинг (см. гл. 4) после 100 регенераций активность катализатора снизилась на 10%, а после 600 — только на 30% [55, с. 123].