При каталитическом риформинге прямогонных бензиновых фракций в основном протекают реакции следующих трех типов:
ароматизации исходного сырья путем дегидроциклизации парафинов, дегидроизомеризации алкилциклопентанов, дегидрирования циклогексанов; изомеризации; гидрокрекинга.
Протекание всех указанных реакций риформинга ведет к увеличению октанового числа бензина.
Парафины при каталитическом риформинге превращаются в ароматические углеводороды путем дегидроциклизации. Если исходный парафин содержит менее шести атомов углерода в основной цепи, то ароматизации предшествует изомеризация с удлинением основной цепи. Скорость ароматизации возрастает с увеличением длины основной цепи. Парафиновые углеводороды, содержащие десять и более атомов углерода, образуют ароматические углеводороды с конденсированными кольцами. В результате дегидроциклизации парафинов образуются гомологи бензола и нафталина с максимальным содержанием ме-тильных заместителей в ядре (исходя из строения исходного парафина). Гидрокрекинг парафинов приводит к образованию низкомолекулярных соединений. Значение гидрокрекинга в процессе риформинга неоднозначно. С одной стороны, уменьшение молекулярной массы парафиновых углеводородов приводит к повышению октанового числа, а с другой — образование значительного количества низкомолекулярных газообразных продуктов снижает выход бензина.
Нафтеновые углеводороды при каталитическом риформинге также подвергаются изомеризации, дегидрированию до ароматических углеводородов и гидрокрекингу. Шестичленные наф-тены изомеризуются в пятичленные. Однако в основном наблюдается дегидрирование нафтенов с образованием бензола и его гомологов. Бициклические шестичленные циклоалканы также легко дегидрируются с образованием производных нафталина. Гидрокрекинг шестичленных циклоалканов происходит в незначительной степени. Скорость дегидрирова-ния шестичленных циклоалканов значительно выше скорости изомеризации в пятичленные и гидрокрекинга. Поэтому они практически на 100% превращаются в ароматические углево-дороды. Пятичленные замещенные циклоалканы в условиях риформинга вступают в реакции изомеризации по изменению положения заместителей в кольце, дегидроизомеризации с образованием бензола и его гомологов и гидрокрекинга с раскрытием кольца и образованием н-гексана. Скорость реакции дегидроизомеризации метилциклопентанов выше, чем изомеризации и гидрокрекинга. Поэтому выход бензола при риформинге метилциклопентана достигает 60-70%.
Незамещенные ароматические углеводороды (бензол, нафталин) в процессе каталитического риформинга устойчивы. Ме-тилзамещенные (толуол, ксилолы) подвергаются деалкилированию или изомеризации по положению заместителей.
В результате описанных выше реакций сырье каталитического риформинга (обычно прямогонная бензиновая фракция 85-И80°С) превращается в высокооктановый бензин, значительно обогащенный ароматическими углеводородами с относительно невысоким содержанием парафиновых (преимущественно изо-строения) и нафтеновых углеводородов и почти лишенный не-предельных углеводородов, с повышенными плотностью и температурой конца кипения (табл.).
Изменение углеводородного состава и свойств прямогонных бензиновых фракций
в результате каталитического риформинга
| | Сырье | Бензин из сырья |
| Показатели | Обр. 1 | Обр.2 | Обр.З | Обр. 1 | Обр.2 | Обр.З |
| Плотность при 20°С, | 745 | 766 | 761 | 766 | 790 | 788 |
| кг/м3 | | | | | | |
| Фракционный состав, °С: | | | | | | |
| н.к. | 106 | 108 | 107 | 58 | 53 | 68 |
| 10% | 113 | 119 | МО | 81 | 91 | 94 |
| 50% | 131 | 136 | 126 | 119 | 126 | 124 |
| 90% | 160 | 169 | 160 | 163 | 168 | 165 |
| к.к. | 171 | 187 | 177 | 191 | 201 | 196 |
| Углеводородный состав. | | | | | | |
| % мас: | | | | | | |
| ароматические | 12,0 | 22,1 | 15,9 | 52,7 | 61,1 | 60,1 |
| нафтеновые | 24,0 | 32,3 | 44,0 | } 45,9 | } 37,9 | } 38,9 |
| парафиновые | 64,0 | 45,6 | 41,0 |
| непредельные | отс | отс | отс | 1,4 | 1,0 | 1,0 |
| Октановое число (ММ) | 39 | 50 | 47 | 80 | 83 | 82 |
Углеводородный состав различных высокооктановых компонен-тов отличается преимущественным содержанием углеводородов определенного класса. Так, например, алкилбензин и изомеризат почти полностью состоят из изопарафинов с небольшой примесью соответствующих углеводородов нормального строения. Пиробензол содержит 85 и более процентов ароматических углеводородов. Соответствующие данные по углеводородному составу других компонентов были приведены во 2-й главе.
Содержание углеводородов различных классов в товарных бензинах определяется углеводородным составом базовых и высокооктановых компонентов. Необходимо отметить, что число индивидуальных углеводородов, составляющих товарные бензины, очень велико. Так, методом газожидкостной хроматографии было определено, что бензины могут содержать от 120 до 240 различных индивидуальных углеводородов.