2.2 Физико -химические основы процесса каталитического риформинга

При применении каталитического риформинга для облагораживания бензиновых фракций с получением ароматических углеводородов могут в той или иной мере протекать следующие целевые реакции:

• дегидрирования циклогексана и его гомологов в ароматические углеводороды;

• изомеризации гомологов циклопентана в циклогексановые углеводороды с последующей их ароматизацией;

• дегидроциклизациипарафиновых в ароматические углеводороды.

В процессе параллельно протекают и нежелательные реакции гидрокрекинга с образованием низкомолекулярных углеводородов, а также уплотнения с образованием кокса, отлагающегося на поверхности катализатора [15].

2.3 Характеристика сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов и готовой продукции.

2.3.1 Реакции нафтеновых углеводородов

Нафтеновые углеводороды в условиях каталитическогориформинга подвергаются дегидрированию, изомеризации, гидрированию,гидрокрекингу. Реакции при риформинге, например, метилциклогексана могут быть описаны следующей схемой (рисунок 2.1) [14]:

+54 кДж/моль

-200 кДж/моль

+50 кДж/моль

(4)Гидрокрекинг Н₂

(1)Дегидрирование

(2)Изомеризация

(3)Гидрирование Н₂

-20 кДж/моль

Рисунок 2.1– Схема реакций метилциклогексана при риформинге

Наибольшее значение из них имеют реакции дегидрирования.

Термодинамически маловероятна реакция дегидроизомеризации–изомеризация пятичленных нафтенов в шестичленные с дальнейшим их гидрированием до ароматических углеводородов приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2–Схема дегидроизомеризации - изомеризация пятичленных нафтенов в шестичленные

Этилциклопентан превращается в ароматический углеводород легче, чем метилциклопентан (рисунок 2.3) [14]. Это объясняется меньшей эндотермичностью изомеризации.

а)

б)

а – схема превращения этилциклопетана; б – схема превращения метилциклопетана

Рисунок 2.3– Схема превращений этилциклопентана и метилциклопентана соответственно во вторичный и первичный карбкатион

Гидрогенолиз циклопарафинов до соответствующих парафинов линейного строения экзотермичен. С повышением температуры равновесие сдвигается в сторону образования циклопарафинов. Повышение давления и концентрации водорода увеличивает термодинамически возможную глубину гидрогенолиза.

Механизм реакций циклогексана при риформинге может быть приближенно описан следующий схемой (рисунок 2.4) [20]:

Продукты распада

Рисунок 2.4– Схемареакций циклогексана при риформинге

Параллельно протекают реакции дегидрирования, изомеризации и крекинга с последующим гидрированием непредельных углеводородов. Реакции гидрирования-дегидрирования проходят на окислительно­-восстановительных активных центрах катализатора, а карбонийионные - на кислотных. Циклопарафины с числом углеродных атомов в молекуле более 10 дают в условиях риформинга значительные количества нафталинов и других конденсированных ароматических углеводородов [11].