Реакции гидрогенолиза, как и реакции гидрокрекинга, приводят к превращению парафинов в подобные же, но более низкомолекулярные углеводороды. Однако, если реакцию гидрогенолиза катализируют металлические центры катализатора риформинга, то расщепление углеводородов при гидрокрекинге происходит на кислотных центрах. Различие этих реакций, протекающих на одном и том же катализаторе, становится очевидным при сравнении состава продуктов гидрогенолиза и гидрокрекинга.
Для этой цели можно воспользоваться результатами, которые были получены для изомеров гексана. Гидрогенолиз углеводородов проводили на промышленном катализаторе риформинга Pt/Al2O3 при 285 °С, при которой кислотная его функция еще не оказывает влияния на ход протекающих реакций [84]. Другие авторы [78] изучали гидрокрекинг изомеров гексана на подобном же катализаторе при 420 °С, предварительно осерняя его, что, как уже упоминалось, приводит к подавлению активности катализатора в реакции гидрогенолиза. Из данных табл. 1.6, следует, что при гидрогенолизе может происходить разрыв любых связей С—С в молекулах гексанов. Содержание метана в продуктах реакции значительно возрастает с увеличением степени разветвления изомеров гексана, а следовательно с увеличением числа метальных групп. Очевидно, в этой реакции значительную роль играет разрыв связей С—С, расположенных на концах углеродных цепей молекул гексанов.
Таблица 1.6. Молярный состав продуктов гидрогенолиза и гидрокрекинга изомеров гексана (в %)
Углеводороды | н-Гка | 2-МПа | З-МПа | 2,3-ДМБа | н-Гка | 2-МПа | З-МПа | 2,3-ДМБ |
| Гидрогенолиз [84 ] | Гидрокрекинг [78] | ||||||
Метан | 18,8 | 31,2 | 35,9 | 43,3 | 7 | 6 | 9 | 7 |
Этан | 16,9 | 12,2 | 10,3 | — | 28 | 29 | 37 | 2 |
Пропан | 30,6 | 13,4 | — | 11,7 | 35 | 31 | 11 | 82 |
н-Бутан | 15,5 | — | 9,1 | — | 21 | — | 23 | — |
Изобутан | — | 11,4 | — | — | 6 | 28 | 13 | 2 |
н-Пентан | 18,2 | 16,1 | 9,1 | — | 3 | 6 | 5 | 1 |
Изопентан | — | 15,7 | 35,6 | 45,0 | — | 2 | 3 | 6 |
Более избирательно протекают реакции гидрокрекинга изомерных гексанов. Метан образуется в весьма малых количествах и, следовательно, периферийные связи С—С молекул почти не расщепляются. Специфичность реакции гидрокрекинга особенно хорошо отражает поведение 2,3-диметилбутана. Гидрокрекинг этого углеводорода приводит в основном к получению пропана, при гидрогенолизе же образуется главным образом метан.
Схема гидрогенолиза этана может быть представлена следующим образом [82]:
Адсорбция атомов углерода на соседних металлических центрах сопровождается разрывом связей С—Н. Дальнейшая дегидрогенизация атомов углерода приводит к образованию кратных связей углерод—металл, что обуславливает ослабление связей С—С и в конечном счете их разрыв. Образующиеся фрагменты подвергаются гидрированию в метан. Предполагают, что при гидрогенолизе более высокомолекулярных парафинов образуются несколько иные про- межуточные соединения, например типа 1, 1,3-триадсорбированных соединений:
В этом промежуточном соединении может происходить разрыв связи С2—С3, но значительно более предпочтителен разрыв связи
Если такой механизм реакции справедлив и в некоторых случаях можно ожидать полной дегидрогенизации атомов углерода, то при гидрогенолизе парафинов может происходить зауглероживание металлических центров платиновых катализаторов риформинга. Справедливость такого предположения подтверждает промышленная практика каталитического риформинга [76]. Для подавления активности катализаторов риформинга в реакциях гидрогенолиза применяют разные методы (осернение, модифицирование добавками некоторых металлов), в результате чего эти реакции перестают играть существенную роль в нормальных условиях процесса.