1.1 Каталитикалық риформинг процесінің теориялық негіздері

Каталитикалық риформинг – көмірсутектердің әртүрлі өзгерулерінен тұратын күрделі процесс. Каталитикалық риформингтің шикізаты болатын тура айдалған бензин фракцияларының құрамында парафинді, нафтенді және ароматты көмірсутектер С₆ - С₁₀ бар.

Риформинг катализаторларында жүретін реакциялар нәтижелерінде көмірсутекті құрамның терең өзгерістері жүреді. Көмірсутектердің ароматтануы процестің негізгі және өте маңызды бағыты болады. Каталитикалық риформинг кезінде жүретін негізгі реакцияларды қарастырар алдында риформинг катализаторларында платинада орналасқан екі белсенділік орталығы – изомерлейтін және қышқылдық орталықтарды ыдырататын, бар болатынын атап өту қажет.

Процестің негізгі реакцияларының бірі – нафтенді көмірсутектерді дегидрирлеу (дегидрогенизация) болады.

Бесмүшелі нафтенді көмірсутектерді дегидрирлеу сақинаның қайта құрылуымен циклоолефинді көмірсутектердің түзілуі арқылы жүреді.

Парафинді көмірсутектердің дегидроциклизациясы болатын екінші негізгі реакция нафтенді нгемесе олефинді және циклоолефинді көмірсутектер түзу арқылы жүреді

С6Н14 ↔ С6Н6 (1)

Процестің негізгі реакцияларына сонымен қатар парафинді көмірсутектердің изомеризациялануы да жатады, ол карбоний ионын түзумен аралық саты арқылы жүреді; риформинг жағдайларында изомерлену азтармақталған изомерлердің түзілуіне әкеледі

СН₃ - (СН₂)₄ - СН₃  СН₃СН(СН₃) - (СН₂)₂ - СН₃ (2)

н-гексан метилпентан

Риформинг катализаторларында бұл реакциялармен параллельді гидрокрекинг реакциялары жүреді.

Парафинді көмірсутектердің гидрокрекингі молекулалық массасы төмен болатын екі немесе одан артық көмірмутектердің түзілуіне әкеледі.

С₈Н₁₈ + Н₂  С₃Н₈ + С₅Н₁₂ (3)

н-октан пропан н-пентан

Н₂ + С₈Н₁₈  2С₄Н₁₀ (4)

н-октан н-бутан

Кейбір жағдайларда риформинг процесі кезінде гидрогенолиз реакциясы елеулі жүреді, ол катализатордың металдық бөлігінде жүреді және газтәрізді көмірсутектердің, әсіресе метанның түзілуіне әкеледі.

С₈Н₁₈ + Н₂  С₇Н₁₆ + СН₄

Сонымен қатар риформинг жағдайларында катализатордың белсенділігі мен тұрақтылығы елеулі әсер ететін реакциялар жүреді, оларға катализаторда кокстың түзілуі, сонымен қатар күкіртті, азотты және хлорлы қосылыстардың гидроыдырауы жатады.

1.2 Каталитикалық риформинг процесінің термодинамикасы

Нафтенді және парафинді көмірсутектерден ароматты көмірсутектердің түзілуімен жүретін риформинг реакциялары жылуды сіңірумен жүреді; гидрокрекинг және гидрогенолиз реакциялары жылуды бөлумен жүреді; парафинді және нафтенді көмірсутектердің изомеризациялану реакцияларының жылу эффектілері әлсіз байқалады. С₆-С₁₀ көмірсутектері үшін мольдік жылу эффектілері молекулалық массаға тәуелсіз және 470⁰-500⁰С температуралықинтервалда аз өзгереді.

Кесте 2 – Риформинг реакцияларының салыстырмалы жылдамдықтары мен жылу эффектілері

Реакциялар	Көмірсутектер		 кДж/моль
	С	С
Нафтендерді дегидрирлеу	100	120	221
Парафиндерді изомеризациялау	10	13	46
Нафтендерді изомеризациялау	10	13	156
Нафтендерді дегидроциклизациялау (сақинаны ашу)	5	3	439
Парафиндердің гидрокрекингі	3	4	564
Парафиндерді дегидроциклизациялау	1	4	260

Қалыпты гексанның дегидроциклизациялану реакциясы мысалында анықталған С₆-С₇ көмірсутектер риформингінің негізгі реакцияларының жылдамдықтары кесте 1.1-де берілген. Кесте мәліметтеріне байланысты риформингтің негізгі реакцияларының ішінде небары үлкен жылдамдықпен алкилциклогександардың ароматты көмірсутектерге дегидрирлену реакциялары, небары төмен жылдамдықпен парафинді көмірсутектердің дегидроциклизациялану реакциялары жүреді. С₆-С₁₀ нафтенді және парафинді көмірсутектерінің конверсиялану жылдамдықтары гомологиялық қатарларда молекулалық массалар артқанда өседі.