Пропускание углеводородов над хлорированным и фторированным оксидом алюминия при температурах риформинга приводит к быстрому их закоксовыванию [111, 112]. Однако катализаторы риформинга на этих носителях работают длительное время, не изменяя существенно своей активности и селективности. Следовательно, в условиях риформинга, гидрирование ненасыщенных соединений, ответственных за образование кокса, происходит не только на платине, но и на носителе. Гидрирование же на, носителе может осуществляться только за счет водорода спилловера.
Согласно [116] механизм спилловера водорода на алюмоплатиновом катализаторе включает быструю стадию диссоциации адсорбированного водорода на металле, а также быструю миграцию атомов водорода через границу фаз к оксиду алюминия. Лимитирующая стадия — диффузия атомарного водорода на поверхности оксида алюминия. Наиболее интенсивно спилловер водорода протекает при высоких температурах, причем скорость его возрастает с повышением дисперсности платины и давления водорода. Следовательно, повышение давления водорода, способствуя увеличению скоростей реакции гидрирования на платине и на носителе, должно привести к торможению реакций, ведущих к образованию кокса не только на металлических, но и на кислотных центрах катализатора. Следствием должно явиться повышение его активности, что иллюстрируется данными по дегидроциклизации гептана (рис. 1.18) [117]. С повышением pH2 скорость дегидроциклизации увеличивается до тех пор, пока количество отлагающегося кокса не снизится настолько, что перестанет быть фактором, лимитирующим скорость реакции. В дальнейшем, при давлениях водорода более 1 МПа, скорость дегидроциклизации понижается вследствие торможения реакции водородом.
Рис. 1.18. Зависимость относительной скорости дегидроциклизации н-гептана от парциального давления водорода [117].
Поскольку скорость спилловера водорода на алюмоплатиновом катализаторе лимитируется скоростью диффузии на поверхности оксида алюминия, концентрация атомарного водорода должна быть наибольшей на участках носителя, примыкающих к платине. Поэтому можно ожидать, что закоксованность этой зоны носителя будет болте низкой, а содержание водорода в коксе, более высоким. Сделанный вывод в известной мере подтверждается экспериментальными данными работ [96, 97]. Представляется вероятным, что подобные участки оксида алюминия с малыми отложениями кокса играют наиболее активную, возможно определяющую, роль в бифункциональном катализе реакции углеводородов.
Доля поверхности носителя, на которой водород спилловера тормозит образование кокса скорее всего не является постоянной. В частности, она должна изменяться в зависимости от степени, закоксованности платины и условий процесса. Так, снижение давления в процессе каталитического риформинга должно привести к уменьшению скорости спилловера водорода не только из-за снижения значения рн2, но также вследствие увеличения количества кокса, отлагающегося на платине. В результате (см. рис. 1.17), снижение давления при каталитическом риформинге бензиновой фракции от 1 до 0,5 и тем более до 0,2 МПа приводит к интенсивному закоксовыванию носителя. Таким образом, водород играет первостепенную роль в предотвращении закоксовывания не только платины, но и носителя.
Зависимости, характеризующие процесс закоксовывания платинового катализатора при риформинге индивидуальных углеводородов, хотя и представляют значительный интерес, далеко не в полной мере отражают картину коксоотложения, которая наблюдается в промышленных условиях при переработке бензиновых фракций.