Исследование кинетики закоксовывания алюмоплатинового катализатора при риформинге углеводородов С6 (1 МПа, 450—550 °С) показало, что образование кокса уменьшается в ряду [103]: метилциклопентан→ 3-метилпентан → н-гексан → 2-метилпентан → бензол → циклогексан. Скорость закоксовывания катализатора метилциклопентаном и изомерными гексанами велика и намного превышает скорость закоксовывания бензолом и циклогексаном.
Таблица 1.8. Отложение кокса на катализаторе Pt/Al2O3 при риформинге индивидуальных углеводородов под давлением 1 МПа [119]
Условия: катализатор — 0,3 7% платины и 0,9% хлора; 515 °С; водород: углеводо-. род — 4; массовая скорость сырья 6 ч-1; продолжительность 20 ч.
Углеводород | Содержание кокса, % | Углеводород | Содержание кокса, % |
н-Парафины |
| Ароматические |
|
пентан | 0,79 | бензол | 0,51 |
гексан | 0,44 | толуол | 0,64 |
гептан | 0,25 | этилбензол | 1,38 |
октан | 0,61 | м -ксилол | 1,00 |
декан | 1,29 | О-КСИЛОЛ | 1,82 |
додекан + тетрадекан | 6,85 | н-пропилбензол | 4,92 |
(смесь) |
| изопропилбензол | 3,17 |
Нафтены |
|
|
|
циклопентан | 3,94 |
|
|
метилциклопентан | 3,09 |
|
|
циклогексан | 0,34 |
|
|
метилциклогексан | 0,29 |
|
|
Другой пятичленный нафтен — циклопентан, даже при добавле-нии 2% его к сырью риформинга, вызывает значительное снижение стабильности алюмоплатинового катализатора [110]. Предполагают, что образующиеся при риформинге низкомолекулярных пятичленных нафтенов (циклопентана, метилциклопентана) циклические непредельные углеводороды (возможно циклопентадиены) могут подвергаться кислотно-катализируемым реакциям, ведущим к образованию кокса [78, 103].
Было исследовано поведение алюмоплатинового катализатора в условиях, риформинга разных углеводородов при 515 °С и 1 МПа [119] (табл. 1.8). Активность катализаторов до и после закоксовывания определяли, подвергая риформингу углеводороды при той же температуре, но под давлением 3 МПа с тем, чтобы обеспечить стабильную работу катализатора.
Было установлено, что отложения кокса снижаются в ряду: н-пентан > н-гексан > н-гептан, а затем увеличиваются с возрастанием молекулярной массы углеводорода. Что же касается активности катализатора, то она при этом снижается в реакциях ароматизации и гидрокрекинга и повышается в реакциях изомеризации. Падение активности в реакциях ароматизации уменьшается с увеличением молекулярной массы н-парафина. Повышенная склонность циклопентана и метилциклопентана к коксообразованию была отмечена также в других работах. Однако нет оснований делать подобные выводы в отношении более высокомолекулярных циклопентанов.
Ароматические углеводороды, как и циклопентан, вызывали падение активности алюмоплатинового катализатора не только при 1 МПа (второй этап испытаний), но и при 3 МПа (первый этап испытаний). По-видимому, закоксовывание катализатора происходило при том и другом давлении. Возможно, что применявшаяся методика обусловила получение результатов, отличающихся от данных других авторов. Так, например, из табл. 1.8 видно, что отложение кокса при пропускании бензола несколько больше в сравнении с полученным для н-гексана. Однако по данным работы [103], бензол дает значительно меньше кокса, чем н-гексан. Не исключено, что риформинг углеводородов в жестких условиях (515 °С) на свежем алюмо-платиновом катализаторе, не подвергнутом сульфидированию, мог способствовать более интенсивному протеканию реакций гидрогенолиза (см. 2.3.5) и тем самым изменить степень закоксовывания катализатора при пропускании углеводородов разного типа.
Таким образом, склонность углеводородов к закоксовыванию алюмоплатинового катализатора зависит от их молекулярной массы и строения. Следовательно, углеводородный состав сырья должен оказывать существенное влияние на скорость закоксовывания платинового катализатора риформинга.
Отложения кокса приводят в первую очередь к подавлению реакции гидрогенолиза углеводородов, но вместе с тем значительно снижают скорость ароматизации парафинов.