С точки зрения
детонационной стойкости прямогонные бензины тем
хуже, чем больше в них линейных и
малоразветвленных алканов.
Для получения более разветвленных
углеводородов использовали процесс
термического риформинга. По сути дела это тот же
термический крекинг, только сырьем служат не
мазут, а тяжелая фракция прямогонного бензина и
температура процесса выше. В результате
термической деструкции углеводородов бензин
обогащается более высокооктановыми легкими
компонентами. Кроме того, значительная часть
алканов переходит в алкены, которые, как
известно, отличаются неплохими детонационными
свойствами.
Однако были у термического риформинга
и недостатки. Много исходного сырья превращалось
в газ, а продукт все равно имел не такое уж
высокое октановое число (70—75 МОЧ). Кроме полезных
алкенов в нем оказывалось и достаточное
количество нестабильных диенов. Поэтому
приходилось применять специальные
антиокислители и стабилизаторы, иначе бензин при
хранении мутнел, осмолялся.
В общем, термический риформинг не
оправдал возлагавшихся на него надежд и был
вытеснен каталитическим риформингом.
Реакции ароматизации, лежащие в его
основе, были открыты еще в середине 30-х годов.
Эти каталитические превращения
позволяют дегидрировать нафтеновые
углеводороды в ароматические. Одновременно
происходит дегидрирование алканов в
соответствующие алкены, эти последние
циклизуются тут же в циклоалканы, и с еще большей
скоростью происходит дегидрирование
циклоалканов в арены. Так, в процессе
ароматизации типичное превращение следующее:
н-гептан ® н-гептен
® метилциклогексан ®
толуол.
Одновременно с этими происходят и
другие реакции, например, изомеризации. Это тоже
полезное превращение, так как изосоединения
повышают октановое число катализата. Побочной,
вредной здесь считается реакция гидрокрекинга,
когда исходные алканы крекируются в газ.
Перед второй мировой войной были
построены и первые установки каталитической
ароматизации бензинов. Они работали по принципу
гидроформинга, осуществлявшегося с
циркулирующим водородным газом под давлением. Вы
спросите, что это такое. Вообще говоря, при
ароматизации водород образуется постоянно, и его
надо отводить. Но при низком давлении водорода
катализатор быстро закоксовывается, теряет
стабильность, активность и селективность.
Бороться с этими неприятными явлениями легче
всего, повысив давление водорода в реакционной
зоне. Поэтому на первых установках гидроформинга
применяли давление порядка 4,5—5 МПа, жертвуя
глубиной ароматизации и, соответственно,
октановым числом бензина.
Однако в начале 50-х годов было сделано
очень важное открытие. Выяснилось, что платина,
осажденная на оксид алюминия, является
великолепным катализатором риформинга.
Применение новых катализаторов позволило
снизить рабочее давление повысить температуру,
углубить процессы ароматизации и в итоге
получить бензин с октановым числом выше 90 ИОЧ.
Первые установки модернизированного
процесса, названного платформинг, работали при
давлении 2—3 МПа. Затем начался процесс
непрерывного совершенствования катализаторов и
технологии риформирования прямогонных бензинов.
В результате появились полиметаллические
катализаторы. В них к платине добавляют рений,
кадмий, галлий... Октановое число получающегося
бензина приблизилось уже к 100. А кроме того,
высокая селективность новых вариантов
риформинга обеспечивает и очень высокий выход
топлива.
Сырьем каталитического риформинга
являются фракции бензина 85—180 °С. Более легкая
часть “отрезается”, так как в условиях
риформинга она не ароматизуется и в лучшем
случае является балластом. Но в ней
присутстствуют низкооктановые н-пентан С5Н12
и н-гексан С6Н14.
