异构化

异构化

异构化，是指改变化合物的结构而分子量不变的过程。一般指有机化合物分子中原子或基团的位置的改变而其组成和分子量不发生变化。常在催化剂的存在下进行。 化合物分子进行结构重排而其组成和分子量不发生变化的反应过程。烃类分子的结构重排主要有烷基的转移、双键的移动和碳链的移动。反应通常在催化剂作用下进行。 40年代以前，异构化过程主要用于生产高辛烷值汽油调合组分。40年代以后，由于对航空汽油的大量需求，由异丁烷烷基化生产高辛烷值汽油调合组分的过程迅速发展，同时广泛开展了用三氯化铝作催化剂（见固体酸催化剂）的正丁烷异构化研究，并实现了工业化，扩大了烷基化的原料来源。1960年，美国大西洋炼油公司将异构化过程应用于芳烃的转换，开发了以氧化铝或氧化铝－氧化硅为载体的铂催化剂的二甲苯异构化工艺过程，随后日本三菱瓦斯化学公司又开发了用氟化氢－氟化硼作催化剂的液相二甲苯异构化过程。1976年和1978年美国莫比尔化学公司先后开发了使用新型ZSM－5分子筛催化剂的二甲苯气相和液相异构化过程。

中文名异构化

外文名isomerization

实质化合物结构变化而分子量不变

条件常在催化剂的存在下进行

一般表示有机化合物原子或基团位置的改变

反应类型气相法和液相法

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• 异构化反应机理
• 异构化装置
• 异构化催化剂
• 异构化装置工艺流程

烃类异构化

烃类异构化在石油化学工业中占有重要的地位。早在30年代，为丁烯烷基化过程提供异丁烷原料的正丁烷异构化生产装置即已问世。它由采用腐蚀性强的酸性催化剂逐步发展为较理想的双功能催化剂，在此基础上又开发了直接生产高辛烷值汽油的戊烷—己烷馏分异构化过程。

60年代中期以来，由于聚酯纤维生产的飞速发展，生产聚酯的重要原料——对二甲苯的产量也迅速增加．近十年来，我国也有极快的发展。邻二甲苯几乎全部用于生产苯酐进而超取增塑剂和不饱和聚酯。由于工业生产的二甲苯混合物产品中各界构体相对比侧与实际格要存在较大的差距，例如用途很少的间二甲苯含量是对二甲苯的一倍以上，因此国内外均建立二甲苯异构化装置，将间二甲苯等转化为对二甲苯并与产品分离相结合，以最大限度地生产对二甲苯。采用相似的异构化工艺也可生产均三甲苯和均四甲苯。

丁烯异构化也得到了广泛的工业应用，它能进一步改良使烷基化过程产生的高辛烷值产品。丁烯各异构体间也可相互异构从而制取所希望的丁烯异构单体。

反应类型

主要有气相法和液相法两种。按工业中最有代表性的原料，又分为：

（1）烷烃的异构化，如C4、C5、C6烷烃的异构化：

烷烃异构化

（2）烯烃的异构化，如1-丁烯的异构化：

烯烃异构化

（3）芳烃的异构化，如二甲苯、乙苯的异构化：

芳烃异构化

（4）环烷烃的异构化，如甲基环戊烷的异构化：

环烷烃异构化

（5）甲酚的异构化：

甲酚异构化

催化剂

主要有下列几类：

催化剂 （1）弗瑞德－克来福特型催化剂，常用的有三氯化铝-氯化氢、氟化硼-氟化氢等。这类催化剂活性高，所需反应温度低，用于液相异构化，如正丁烷异构化为异丁烷，二甲苯的异构化等。

（2）以固体酸为载体的贵金属催化剂，如铂-氧化铝、铂-分子筛、钯-氧化铝等。这类催化剂属于双功能催化剂,其中金属组分起加氢和脱氢作用，固体酸起异构化作用。采用这类催化剂时，反应需在氢存在下进行，故也称临氢异构化催化剂，用于气相异构化。烷烃、烯烃、芳烃、环烷烃的异构化也可采用。尤其是乙苯异构化为二甲苯和环烷烃的异构化只有这类催化剂有效。其优点是结焦少，使用寿命长。

（3）以固体酸为载体的非贵金属催化剂，如镍-分子筛等，一般也需有氢存在，用于气相异构化,但不能使乙苯异构化成二甲苯。

（4）ZSM-5分子筛催化剂,主要用于二甲苯的气相或液相异构化。