什么是异构化?

[拼音]：yigouhua

[外文]：isomerization

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。

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：

（2）烯烃的异构化，如1-丁烯的异构化：

（3）芳烃的异构化，如二甲苯、乙苯的异构化：

（4）环烷烃的异构化，如甲基环戊烷的异构化：

环烷烃的异构化是催化重整过程的重要反应之一。

（5）甲酚的异构化：

主要有下列几类：

（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。

异构化是可逆反应，反应常常可进行到接近平衡转化率。由于反应热效应很小，温度对平衡组成影响不甚显著，但低温 *** 作有利于减少副反应。液相异构化反应温度一般为 90～150°C。气相异构化反应温度则为300~500°C。气相非临氢异构化可在低压（约0.3MPa）下进行，气相临氢异构化则需较高压力(2.0～2.5Mpa)下进行。氢烃摩尔比为5～20:1，过量氢气可循环使用。气相异构化可采用固定床反应器，液相均相异构化可用塔式反应器，非均相异构化则可用涓流床反应器。

在石油炼制工业中正丁烷异构化得到的异丁烷，可作为生产高辛烷值航空汽油掺合剂异辛烷的主要原料。因此，正丁烷异构化装置常与异丁烷烷基化装置联合使用。C5、C6烷烃的异构化生成的支链化合物，如异戊烷、异己烷等，可直接作为高辛烷值汽油的掺合剂，异构化过程也可应用于增产所需的目的产物。如C8芳烃的异构混合物在分离出对二甲苯以后，可以通过异构化反应得到具有平衡组成的C8芳烃异构混合物，然后再将对二甲苯分离出。这样就可最大限度地得到所需的目的产物对二甲苯。又如甲苯丙烯基化生成的甲基异丙苯、氧化后得到的主要是邻甲基苯酚，可通过异构化而转化成用途较大（生产合成树脂）的间甲酚。此外，在碳四馏分分离时也可采用异构化的方法。