Риформинг

Механизм образования кокса на катализаторах риформинга

Механизм образования кокса на металлических центрах бифункционального катализатора рифор­минга изучен недостаточно. Прямые экспериментальные данные трудно получить, так как поверхность платины составляет менее 1 % от поверхности катализатора. Косвенным источником информа­ции могут служить данные по превращению углеводородов на мо­нокристаллах   платины   [106].

Было установлено, что при умеренных температурах, не пре­вышающих 427 °С, парафины подвергаются диссоциативной адсорб­ции, в результате чего образуются поверхностные соединения, обед­ненные  водородом  (Н : С = 1,0-1,5) и связанные  с  металлом:

парафины подвергаются диссоциативной адсорб­ции

Эти соединения прочно удерживаются на поверхности, но находятся в квазиравновесии с газофазным водородом. Предполагают, что такие углерод со держащие соединения представляют собою полимер­ные образования. Скорость реакций замедляется, так как они могут протекать на непокрытых участках платины. При высоких темпетурах (>477 °С) и атмосферном давлении углеводороды адсорби­руются диссоциативно и необратимо. Происходит многослойное образование углерода, отлагающего на платине и дезактивирующего ее. Таким образом, в зависимости от температуры реакции коксовые отложения представляют собою полимерные образования с низким содержанием водорода, либо, при жестком температурном режиме, графитоподобный углерод. Возможность образования углерода на катализаторе в нормальных условиях риформинга не очевидна, поскольку этот процесс осуществляют под повышенным давлением водорода (>0,7 МПа). Однако работа [106] дает общее представле­ние о механизме закоксовывания платины и, в частности, позволяет объяснить факт преимущественного подавления коксом реакций гидрогенолиза и дегидроциклизации парафинов. Вероятно, основная причина та, что промежуточные продукты этих реакций — поверх­ностные соединения, обнаруживающие большое сходство с теми по­верхностными углеродсодержащими соединениями, которые приводят к отложению кокса. В обоих случаях характерно наличие прочной, кратной связи некоторых атомов углерода реагирующих молекул с атомами платины на поверхности катализатора.

Зональное размещение кокса на поверхности алюмоплатинового катализатора и различие каталитического действия платины и но­сителя приводят к заключению, что процессы образования кокса на платине и носителе должны различаться. Хлорированный и фтори­рованный оксиды алюминия, являясь катализаторами кислотного типа, по характеру своего действия подобны алюмосиликатным ката­лизаторам крекинга, хотя и обнаруживают меньшую активность [54, 75, 111, 112]. Следовательно, должно также существовать из­вестное сходство процессов коксообразования. Исходя из этого, можно предположить, что образовавшиеся на платине непредельные и ароматические углеводороды, подвергаются на носителе, как и на алюмосиликатах [54, гл. 1], ряду кислотно-катализируемых реакций (полимеризации, циклизации, конденсации и др.), которые в резуль­тате многостадийных превращений приводят к отложению кокса. Хотя состав кокса может значительно отличаться, полагают, что в основном он состоит из дефицитных по водороду моно- и полицикли­ческих ароматических колец, связанных с алифатическими и алициклическими фрагментами [94]. С этим согласуются данные авто­ров [113], исследовавших состав масляно-смолистых фракций раство­римой части кокса, образовавшегося на алюмоплатиновом катализа­торе при риформинге бензиновой фракции под давлением 3 МПа. Было установлено, что масляная фракция, наряду с ароматическими углеводородами (алкилпроизводными бензола, нафталина, индана и др.) содержит значительное количество конденсированных нафтенов. Последние, очевидно, образуются в результате гидрирования полициклических ароматических углеводородов. Смолы состоят из полициклических ароматических углеводородов, включающих также нафтеновые кольца.