Температурное поле процесса служит важной характеристикой работы реакционного блока, так как отражает кинетику протекания реакции на каждой ступени процесса (рис. 4.1). Наиболее резкое падение температуры в первом реакторе объясняется преимущест­венным протеканием в нем реакций дегидрирования нафтенов. Наи­меньший же перепад температур в последнем реакторе — следствие значительного развития экзотермических реакций гидрокрекинга углеводородов. С увеличением содержания нафтенов сырье возра­стают температурные перепады в реакторах.

Чтобы получить представление о том, как протекает превраще­ние пятичленных и шестичленных нафтенов по мере прохождения через реакционный блок, были получены соответствующие данные для содержащихся в исходном сырье метилциклопентана и циклогексана.

Рис. 4.1. Изменение температуры по длине слоя катализатора в реакторах Р-1, Р-2, Р-3. Сырье:  а — нафтеновое;  б — парафиновое;   1 — 480 °С;   2 — 515 С.

Рис. 4.2. Превращение метилциклопентана (а) и циклогексана (б) по длине слоя катализатора в  реакторах  Р-1,   Р-2,   Р-3:

/ — 480 С,  2 — 515 °С

Из рис. 4.2 видно, что скорость превращения циклогексана намного превышает скорость превращения метилциклопентана, что согласуется с другими опубликованными данными (табл. 1.8). Пре­дельная глубина превращения циклогексана достигается уже на выходе из первого реактора. При этом соотношение ЦГа : Б близко к равновесному. Что же касается метилциклопентана, то он преиму­щественно реагирует в первых двух реакторах и подвергается лишь небольшому превращению в последнем. На основании приведенных данных можно прийти к выводу, что превращение шестичленных нафтенов, при таком распределении катализатора, завершается в пер­вом реакторе, а пятичленные нафтены реагируют в основном в пер­вых двух реакторах.

При риформинге фракции 62—180 °С под давлением 3 МПа до 70% ароматических углеводородов образуется в первом реакторе, что указывает на весьма важную роль первой ступени реакции в про­цессе (табл. 4.6). В мягких условиях (480 °С) дегидроциклизация парафинов происходит лишь при риформинге парафинового сырья. Однако при повышении температуры на входе в реакторы до 515 °С реакция дегидроциклизации протекает также при риформинге нафте­нового сырья. Парафины подвергаются дегидроциклизации в каж­дом из трех реакторов. Удельный вес этих реакций особенно значи­телен во втором и третьем реакторах. Так, при риформинге парафи­нового сырья (515 °С) в двух последних реакторах из парафинов об­разуется свыше 60% ароматических углеводородов. Что касается гидрокрекинга углеводородов, то, как уже отмечено, реакция с наи­большей интенсивностью протекает  в последнем реакторе.     

Таким образом, если число реакторов для установки риформинга можно выбрать, исходя из суммарного перепада температур в реакторах, который в значительной степени зависит от теплового эффекта процесса, то вопрос о распределении катализатора между ступенями реакции требует иного подхода. Решение этого вопроса должно быть основано на анализе кинетики реакций, протекающих при каталити­ческом риформинге. Поэтому оптимизационные расчеты При исполь­зовании математической модели процесса, должны показать, какое распределение   катализатора   по   реакторам   предпочтительнее.

Таблица 4.6. Образование ароматических углеводородов по ступеням реакции при риформинге фракции 62—180 °С (в % по массе к сырью) [259]

В    скобках — относительное   содержание   ароматических   углеводородов

Ниже приведены примерные данные на основании промышленного опыта о распределении катализатора по ступеням процесса (в %):

В      трехреакторном блоке     P₁ — 10—15%; Р₂ — 25—30 %; Р₃ — 55—65 %

В      четырехреакторном блоке    Р₁— 10 %; Р₂ — 15 %; Р₃ — 25 % ; Р₄ — 50 %