Катализаторы и механизм их каталитического действия

Процесс каталитического риформинга осуществляют на бифун­кциональных катализаторах, сочетающих кислотную и гидрирую­щую-дегидрирующую функции. Гомолитические реакции гидриро­вания и дегидрирования протекают на металлических центрах пла­тины или платины, промотированной добавками рения, иридия, оло­ва, галлия, германия и др., тонко диспергированных на носителе.

Кислотную функцию в промышленных катализаторах рифор­минга выполняет носитель, в качестве которого используют оксид алюминия. Для усиления и регулирования кислотной функции но­сителя в состав катализатора вводят галоген: фтор или хлор. В на­стоящее время применяют только хлорсодержащие катализаторы.

Платина на катализаторе риформинга не только ускоряет реак­ции гидрирования-дегидрирования, но и замедляет образование кокса на его поверхности. Обусловливается это тем, что адсорбированный на платине водород сначала диссоциируется, затем активный (ато­марный) водород диффундирует на поверхности катализатора к кис­лотным центрам, ответственным за образование коксовых отложе­ний.

К биметаллическим катализаторам относятся платино-рениевые и платино-иридиевые, содержащие 0,3 - 0,4 % масс, платины и примерно столько же Re и Ir. Рений или иридий образуют с платиной биметаллический сплав, точ­нее кластер, типа Pt-Re-Re-Pt-, который препятствует рекристалли­зации - укрупнению кристаллов платины при длительной эксплуа­тации процесса. Биметаллические кластерные кристаллизаторы (по­лучаемые обычно нанесением металлов, обладающих каталитичес­кой активностью, особенно благородных, на носитель с высокораз­витой поверхностью) характеризуются, кроме высокой термостой­кости, еще одним важным достоинством - повышенной активностью по отношению к диссоциации молекулярного водорода и миграции атомарного водорода (спилловеру). В результате отложение кокса происходит на более удаленных от биметаллических центров ката­лизатора, что способствует сохранению активности при высокой его закоксованности (до 20 % масс, кокса на катализаторе). Из биметал­лических катализаторов платино-иридиевый превосходит по ста­бильности и активности в реакциях дегидроциклизации парафинов не только монометаллический, но и платино-рениевый катализатор. Применение биметаллических катализаторов позволило снизить давление риформинга (от 3,5 до 2—1,5 МПа) и увеличить выход бен­зина с октановым числом по исследовательскому методу до 95 пунк­тов примерно на 6 %.

Полиметаллические кластерные катализаторы обладают ста­бильностью биметаллических, но характеризуются повышенной ак­тивностью, лучшей селективностью и обеспечивают более высокий выход риформата. Срок их службы составляет 6-7 лет. Эти досто­инства их обусловливаются, по-видимому, тем, что модификаторы образуют с платиной (и промоторами) поверхностные тонкодиспергированные кластеры с кристаллическими структурами, геометричес­ки более соответствующими и энергетически более выгодными для протекания реакций ароматизации. Среди других преимуществ полиметаллических катализаторов следует отметить возможность работы при пониженном содержании платины и хорошую регенерируемость.

В настоящее время отечественной промышленностью вырабаты­ваются три типа катализаторов риформинга : монометал­лические (АП-56 и АП-64), биметаллические (КР-101 и КР-102) и полиметаллические (КР-104, КР-106, КР-108 и платиноэрионитовый СГ-ЗП).