2.1 Дегидрирование шестичленных нафтенов
Одна из реакций процесса – дегидрирование (дегидрогенизация) нафтеновых углеводородов.
Реакции дегидрирования шестичленных нафтенов протекают с высокими скоростями. Скорость реакции дегидрирования нафтеновых углеводородов возрастает с повышением их молекулярной массы. Степень превращения шестичленных нафтенов в соответствующие ароматические углеводороды достигает 100%.
Дегидрирование шестичленных нафтенов в ароматические соединения при высоких давлениях может сопровождаться побочными реакциями: изомеризацией в пятичленные нафтены и гидрогенолизом. Однако в условиях каталитического риформинга на бифункциональном платиновом катализаторе R-86 доля этих реакций очень незначительна.
2.2 Дегидроизомеризация пятичленных нафтенов
В условиях каталитического риформинга пятичленные нафтены подвергаются изомеризации и реакциям, приводящим к раскрытию циклопентанового кольца. Реакции изомеризации могут сопровождаться либо перегруппировкой алкильных заместителей, либо приводить к превращению пятичленных нафтенов в шестичленные:
Дегидрирование пятичленных нафтеновых углеводородов идет через образование циклоолефиновых углеводородов с перестройкой кольца. При осуществлении последней реакции на катализаторе риформинга R-86, образующиеся при расширении цикла шестичленные нафтены подвергаются быстрому дегидрированию в ароматические углеводороды. Высокий выход ароматических углеводородов зависит от селективности изомеризации пятичленных нафтенов, так как при этом возможно протекание реакции раскрытия пятичленного кольца, которая ухудшает селективность реакции изомеризации и ведет к образованию парафиновых углеводородов:
Нафтены являются наиболее желательными компонентами сырья, поскольку каталитические реакции дегидрирования протекают легко, количественно и приводят к образованию ароматических углеводородов и водорода. Чем больше содержится нафтенов в исходном сырье, тем более низкие температуры необходимы для получения катализата с заданными характеристиками. Дегидрирование нафтенов активируется металлической функцией катализатора R-86. Повышение температуры и снижение давления приводит к увеличению скорости протекания реакций дегидрирования нафтенов.
2.3 Дегидроциклизация парафиновых углеводородов
Реакция дегидроциклизации парафинов ведет к образованию как ароматических углеводородов
н-С6Н14 С6Н6 + 4Н2
так и циклопентанов
н-С6Н14 С5Н9СН3 + Н2
Первая из этих реакций – каталитическая ароматизация, получившая название С6-дегидроциклизация, исходя из числа атомов углерода, входящих в образовавшийся цикл. Вторая реакция, в результате которой получаются пятичленные нафтены, известна как С5-дегидроциклизация. В условиях каталитического риформинга С5-дегидроциклизация также ведет к превращению парафинов в ароматические углеводороды, так как образующиеся циклопентаны подвергаются дегидроизомеризации. При повышении молекулярной массы парафинов их циклизация облегчается.
Данная реакция является наиболее трудно катализируемой и для ее протекания необходима высокая температура и низкое давление. В катализировании этой реакции участвуют как кислотные, так и металлические центры катализатора.