Ароматизация парафинов на бифункциональных алюмоплатиновых катализаторах в условиях риформинга [42, 50—54] — процесс сложный, включающий ряд последовательно и параллельно идущих реакций. Наряду с реакциями С5- и С6-дегидроциклизации, катализируемыми платиной, протекают также реакции циклизации под действием кислотного компонента катализатора. Как уже упоминалось, образующиеся циклопентаны превращаются в ароматические углеводороды, подвергаясь дегидроизомеризации.
На рис. 1.11 наклон кривых, выражающих изменение выходов бензола и метилциклопентана вблизи начала координат (отсутствие стадии замедленного их накопления указывает на то, что в начальный период реакции оба эти углеводорода являются первичными продуктами превращения н-гексана. В примененных условиях начальные скорости образования бензола и метилциклопентана приблизительно одинаковы. Следовательно, реакции С5- и С6-дегидроциклизации протекают параллельно и независимо.
Рис. 1.l1. Зависимость изменения состава продуктов каталитического риформинга н-гексана от условного времени контакта (т — массовая скорость н-гексана) [67].
Катализатор 0,6 % Pt/Al2O3; 500 °С; 2 МПа; 1 — 2-метилпентан; 2 — 3-метилпентан; 3 — бензол; 4 — н-гексан (0,1 от его содержания); 5 — метилциклопентан; 6 — 2-метил-2-пентен; 7 — 2,3-диметилбутан; 8 — 2- и 3-гексены; 9 — З-метил-2-пентен; 10 — 1,5-гексадиен; 11 — метилциклопентен.
Платина катализирует не только реакцию С5-дегидроциклизации н-гексана в метилциклопентан, но также его гидрогенолиз (см. выше) и взаимное превращение изомеров гексана. Поскольку эти реакции обратимы, предполагают, что они протекают с образованием одного и того же циклического переходного комплекса (ЦПК) на поверхности платины:
Для иллюстрации ниже приведены некоторые из возможных структур промежуточных циклических соединений:
Продукты каталитического риформинга н-гексана содержат гексены, а также незначительные количества других непредельных углеводородов (рис. 1.11). Дегидрирование парафинов до олефинов на алюмоплатиновых катализаторах протекает с большой скоростью. В условиях каталитического риформинга концентрация олефинов соответствует равновесной [68, 69 ]. Это обстоятельство имеет существенное значение, поскольку олефины играют важную роль в качестве промежуточных продуктов в реакциях каталитического риформинга, в частности в реакциях ароматизации парафинов.
Один из возможных путей ароматизации н-парафинов на алюмоплатиновых катализаторах — последовательное дегидрирование по механизму, аналогичному ранее установленному для той же реакции на оксидных катализаторах [53].. Так, схему ароматизации н-гексана можно представить следующим образом: н-гексан → гексен → гексадиен → гексатриен → циклогексадиен → бензол.
Гексатриен подвергается циклизации, а образующийся циклогексадиен дегидрируется и превращается в бензол. Возможность протекания реакции по такому механизму в процессе каталитического риформинга вызвала возражения, которые основаны на том, что в условиях этого процесса равновесная концентрация гексадиенов и гексатриенов весьма мала, а возможные их превращения изучены недостаточно [48].