Каталитический риформинг. Химизм и термодинамика процесса. Катализаторы и механизм их действия.

Кат.риформинг предназначен для повышения детонационной стойкости бензинов, получения индивидуальных аренов (бензола, толуола, ксилолов), для получения дешевого водородсодержащего газа. Химизм итермодинамика процесса. Целевыми в каталитическом риформинге являются реакции образования ароматических углеводородов за счет: дегидрирование шестичленных цикланов; дегидроизомеризациициклопентана; дегидроциклизации парафиновых УВ (С6 - С7) и нежелательные реакции- гидрокрекинга, изомеризации парафинов и гидроизомеризации нафтенов. В результате побочных реакций образуются как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные УВ, а также продукты уплотнения - кокс, к-рый откладывается на поверхности кат-ра. Наиболее важные реакции риформинга ведущие к образованию аренов из нафтенов и парафинов идут с поглощением тепла.. Превращение нафтеновых и парафиновых УВ в арены - обратимые реакции. Они протекают с увеличением объема и поглощением тепла. Промышленные процессы риформинга проводятся при повышенных давлениях с целью подавления реакции коксообразования. Снижение равновесной глубины ароматизации при повышении давления компенсируют повышением Т. Катализаторы и механизм их действия. Кат.риформинг осуществляется на бифункциональных кат-рах, состоящих из металлов и оксидов металлов. Основным компонентом катализатора являются металлы: Pt; Pt промотированная добавками рения и иридия, олова, галия и германия, тонко диспергированные на носителе. Вторым компонентом катализатора является оксид алюминия Al₂O₃, одновременно является носителем для Pt и ее промоторов. Для усиления и регулирования кислотной функции носителя в состав кат-ра вводят галогены: F или Сl. Совместное использование компонентов кат-ра резко усиливает их эффективность и позволяет повышать ОЧ бензинов на 40 - 50 пунктов. Платина на кат-ре не только ускоряет реакции гидрирования и дегидрирования, но и замедляет образование кокса на его поверхности. В монометалическихамюмоплатиновых кат-рах содержание платины составляет 0,3 - 0,8 % масс. С увеличением дисперсности платины повышается активность кат-ра. Процесс кат.риформинга связан сначала с разработкой би-, а затем полиметаллических кат-ров, обладающих повышенной активностью, селективностью и стабильностью. Наибольшее распространение получили промоторы - рений и иридий. Биметаллические платино-рениевые и платино-иридиевые кат-ры содержат 0,3 - 0,4 % масс Pt и столько же рения и иридия. Рений и иридий образуют с Pt биметаллический сплав, называемый кластером, типа Pt - Re - Re - Pt. Кластеры препятствуют рекристаллизации - укрупнению кристаллов Pt при длительной эксплуатации. Биметаллические кластеры характеризуются высокой термостойкостью и повышенной активностью по отношению к диссоциации молекулярного водорода и миграции атомарного водорода (спилловер). Применение биметаллических катал-ров позволяет снизить давление риформинга от 3,5 до 2-1,5 МПа и увел.выход бензина с ОЧ = 95 по ОЧИМ на 6 %.