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]:
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.