Reformarea catalitică

1. Memoriu justificativ

Procesele industriale de reformare catalitica au ca obiectiv transformarea benzinelor grele de distilare primara si in oarecare masura a celor provenite din procese de cracare termica si hidrocracare – cu cifre octanice scazute (C.O.F1 50 60) – in benzine cu cifre octanice ridicate (C.O.F1 90 – 100), cu randamente de 75 – 90%. Prin reformare se formeaza in benzina o proportie ridicata de hidrocarburi aromatice.

Instalatiile de reformare catalitica reprezinta una din unitatile de prim ordin ale unei rafinarii cu profil de combustibil [1, 12, 13, 14]. Ele sunt nu numai furnizorul principal de componenti cu cifra octanica ridicata, ci si o sursa majora de obtinere a hidrocarburilor aromatice necesare industriei petrochimice [42].

2. Reactiile principale ale procesului de reformare catalitica

Transformarile catalitice ce au loc in procesul de reformare catalitica sunt rezultatul mai multor reactii concomitente si succesiv [4, 24, 25, 29, 34, 38].

Procesele de reformare catalitica se realizeaza pe catalizatori cu dubla functiune, constituiti dintr-un metal (Pt), depus pe un support acid (alumina, alumino- silice).

Metalul confera catalizatorului o functie activa dehidrogenata sau hidrogenata, iar suportul confera o functie acida in reactiile de izomerizare si hidrocracare.

Datorita acestor catalizatori, in procesul de reformare catalitica au loc urmatoarele reactii principale:

- dehidrogenarea hidrocarburilor ciclohexanice si achil-ciclohexanice in hidrocarburi aromatice:

Pt

C6H12 C6H6 + 3H2

C7H14  C7H8 + 3H2

- ciclizarea hidrocarburilor alcanice in ciclohexani sau alchil-ciclohexani urmata de dehidrogenare in hidrocarburi aromatice, numita dehidrociclizare :

- izomerizarea alcanilor in izoalcani, izomerizarea alchil-ciclopentanilor in alchil – ciclohexani urmata de dehidrogenarea in hidrocarburi aromatice, numita dehidroizomerizare;

- hidrocracarea hidrocarburilor alcanice, izoalcanice, alchilociclopentanilor, si hidrodezalchilarea hidrocarburilor alchilaromatice cu formare de hidrocarburi usoare (gaz) si cocs.

In acelasi timp, in procesul de reformare catalitica au loc reactii de hidrodesulfurare a compusilor cu sulf, de hidrodentrificare a compusilor cu azot, de hidrogenare a compusilor cu oxigen, si a compusilor nesaturati absorbiti pe suprafata catalizatorului, impiedicand depunerea de cocs pe catalizator.

Rezultatul global al reactiilor mentionate este o imbogatire in hidrocarburi aromatice si izoparafinice a produsului de reactie, un caracter saturat, un continut foarte scazut de sulf, de compusi cu azot si cu oxigen, cu o buna susceptibilitate la etilare. De asemenea din proces rezulta hidrogen (ca urmare a reactiilor de dehidrogenare), care isi gaseste o utilizare importanta in procesele de hidrotratare si hidrocracare.

a) Reactii de dehidrogenare. Reactiile de acest tip sunt catalizate de metalul depus pe suport. In acelasi timp, suportul imprima o anume structura cristalina metalului depus si prin calitatile texturale – suprafata, marimea si distributia porilor – are o influenta directa asupra functie dehidrogenate.

Mecanismul dehidrogenarii si ciclizarii pe catalizatori de platina se explica prin adsorbtia moleculelor pe mai multe centre active in acelasi timp, cu o tensionare a legaturilor, respective o diminuare a energiei de transformare.

Dehidrogenarea hidrocarburilor cicloalcanice este influentata de temperatura si presiunea de lucru.

Pentru procesul de reformare catalitica, dehidrogenarea este foarte importanta :

- prin valorile mari ale cifrelor octanice ale hidrocarburilor aromatice obtinute (C.O.F1 67 la 1,3-dimetilciclohexan; C.O.F1 145 la 1,3-dimetilbenzen);

- prin productia de hidrogen;

- prin viteza de reactie foarte mare.

Endotermicitatea reactiei este singurul dezavantaj care este ameliorat prin operarea pe mai multe reactoare.