Номер 13, страница 93 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

13. Что такое риформинг?

13. Риформинг (от англ. reforming — переработка, преобразование), или каталитический риформинг, — это один из важнейших термокаталитических процессов углубленной переработки нефти. Его основной целью является повышение октанового числа бензиновых фракций для получения высококачественного автомобильного бензина, а также производство индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов) и технического водорода.

Процесс заключается в химическом преобразовании углеводородов, входящих в состав прямогонных бензиновых фракций (нафты), в присутствии катализатора при высокой температуре и давлении.

Сырье и условия процесса:

В качестве сырья используются бензиновые фракции, выкипающие в основном в интервале температур 80–180o C. Перед подачей в реактор сырье проходит обязательную гидроочистку для удаления соединений серы, азота и металлов, которые являются ядами для катализатора риформинга.

Процесс ведется в нескольких последовательно соединенных реакторах при следующих условиях:

• Температура: 480–530o C
• Давление: 0,35–2,5 МПа
• Катализатор: обычно платина (Pt) на носителе из оксида алюминия ($Al_2O_3$), часто с добавлением других металлов (рений, иридий) для повышения стабильности и селективности. Такие катализаторы называют полиметаллическими.

Основные химические реакции риформинга:

В ходе процесса протекает комплекс параллельных и последовательных реакций, главные из которых направлены на получение соединений с высоким октановым числом — ароматических углеводородов и изопарафинов.

1. Дегидрирование нафтенов (циклоалканов) в ароматические углеводороды. Это основная реакция, приводящая к резкому росту октанового числа и выделению большого количества водорода. Например, превращение циклогексана в бензол:

   $C_6H_{12}$ (циклогексан) $ \rightarrow C_6H_6$ (бензол) $ + 3H_2$

2. Дегидроциклизация парафинов (алканов) в ароматические углеводороды. Парафины с длинной цепью превращаются в циклические, а затем в ароматические углеводороды. Например, превращение н-гептана в толуол:

   $C_7H_{16}$ (н-гептан) $ \rightarrow C_6H_5CH_3$ (толуол) $ + 4H_2$

3. Изомеризация. Превращение парафинов нормального (линейного) строения в их изомеры с разветвленной цепью, которые имеют более высокое октановое число. Например, н-пентан в изопентан:

   $n-C_5H_{12} \leftrightarrow iso-C_5H_{12}$

4. Гидрокрекинг. Побочная реакция расщепления крупных молекул углеводородов на более мелкие, что приводит к образованию газообразных продуктов и снижению выхода целевого жидкого продукта (риформата).

Продукты риформинга:

• Риформат — основной продукт. Это жидкая смесь углеводородов с высоким октановым числом (95–105 пунктов по исследовательскому методу), которая является главным компонентом при производстве товарных автомобильных бензинов.
• Водородсодержащий газ — ценный побочный продукт. Водород, полученный в процессе риформинга, используется на нефтеперерабатывающем заводе в процессах гидроочистки, гидрокрекинга и др.
• Углеводородный газ — смесь легких углеводородов (метан, этан, пропан, бутан).

Ответ: Риформинг — это промышленный процесс переработки бензиновых фракций нефти, который проводится при высокой температуре в присутствии катализатора для преобразования углеводородов с низким октановым числом в высокооктановые компоненты моторного топлива (ароматические углеводороды и изопарафины). Основными продуктами процесса являются высокооктановый бензиновый компонент (риформат) и водород.