Риформинг

Механизм ароматизации парафинов, второй вариант

В соответствии с другим механизмом реакции, на металлическом компоненте катализатора риформинга происходит непосредственное превращение парафина в ароматический углеводород [48, 54, 70—72]. Схема превращения н-гексана на платине представлена ниже:

Схема превращения н-гексана на платине

С5- и С6-Дегидроциклизация протекают как параллельные реак­ции. Платина катализирует также изомеризацию н-гексана в 2- и 3-метилпентаны. В этих условиях парафины, содержащие только пять атомов углерода в цепи, могут изомеризоваться в углеводороды с более длинной цепью. Так, 2-метилпентан может превращаться в н-гексан, который далее реагирует с образованием бензола. Вме­сте с тем 2-метилпентан может подвергаться дегидроциклизации в метилциклопентан.

Вопрос о вкладе в ароматизацию н-гексана разных путей его превращения в бензол был изучен кинетическим изотопным методом в. условиях импульсного режима при 500 и 550 °С в токе водорода на алюмоплатиновом катализаторе АП-64 [71, 72]. С применением би­нарных  смесей  н-гексан — 1-гексен-14С  и  н-гексан—метилциклопентан-14С показано, что 34% бензола образуется через гексены, а 18% — через метилциклопентан.

Таблица 1.5. Дегидроциклизация н-гептана на отдельных катализаторах и их смеси [68]

Условия: 482 "С; рн2 1,2 МПа; pГa 0,113 МПа; подача н-Га 16 см3/ч; массовое содержа­ние серы, добавленной к н-Га 0,01%. 

Степень превращения н-гептана в углеводород,   %

0,25 г Pt/C

0,5 г А12О3

0,75 г  Pt/C+Al2O3

Этилциклопентан

0,02

0,28

1,1 -Диметилциклопентан

0,09

1,2-Диметилциклопентан

0,11

0,06

1,03

1,3-Диметилциклопентан

0,07

1,04

Метилциклогексан

0,12

Толуол

0,01

0,01

0,77

Гептены

0,76

0,65

Циклизации гексана в циклогексан не происходит. Полагают, что 50% бензола образуется в результате непосредственного превращения гексана в бензол, без десорбции промежуточных продуктов реакции. Вместе с тем отмечено, что механизм ароматизации парафинов на катализаторе риформинга АП-64 отличается от механизма на платиновых катализаторах с некислотными носителями заметно большей ролью С5-дегидроциклизации.                              

Парафины подвергаются также дегидроциклизации на катализа­торах риформинга по бифункциональному механизму: дегидрирова­ние на платине, циклизация образовавшихся непредельных углево­дородов на кислотных участках носителя. Наглядное подтверждение реальности такого механизма можно найти в работе [68 ]. Из табл. 1.5 видно, что платинированный уголь не катализирует реакцию деги­дроциклизации н-гептана, если к последнему добавить 0,01% тиофена (по массе, в пересчете на серу), но сохраняет высокую дегидри­рующую способность. Концентрация гептенов не меняется при до­бавлении тиофена к гептану и близка к равновесной в примененных условиях. Не подвергается дегидроциклизации н-гептан при пропу­скании над оксидов алюминия. Однако реакция дегидроциклизации протекает, если н-гептан с указанной выше примесью тиофена про­пускают над смесью платинированного угля и оксида алюминия. Суммарный выход толуола и алкилциклопентанов составил ≈ 70% от выхода, полученного при дегидроциклизации чистого н-гептана (без примеси тиофена) над платинированным углем.

Поскольку скорость дегидрирования парафинов до олефинов на платине велика, лимитирующей стадией бифункциональной реакции дегидроциклизации должна быть циклизация олефина на кислотных центрах алюмоплатинового катализатора, Поэтому увеличение кис­лотности алюмоплатинового катализатора, а следовательно, и со­держания в нем галогена, должно способствовать увеличению ско­рости ароматизации  парафинов.