Риформинг

Механизм ароматизации парафинов

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.

 

 Зависимость изменения состава продуктов каталитического риформинга н-гексана от условного времени контакта

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:

 

Платина катализирует не только реакцию С5-дегидроциклиза­ции н-гексана в метилциклопентан, но также его гидрогенолиз (см. выше) и взаимное превращение изомеров гексана

 

 Для   иллюстрации  ниже  приведены  некоторые  из  возможных структур промежуточных циклических соединений:

 

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].