Риформинг

Роль водорода в процессе риформинга

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.

 

Зависимость относительной скорости дегидроциклизации н-гептана от парциального давления водоро­да

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.