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異構(gòu)化（改變化合物結(jié)構(gòu)而分子量不變的過(guò)程）

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異構(gòu)化

改變化合物結(jié)構(gòu)而分子量不變的過(guò)程

異構(gòu)化，是指改變化合物的結(jié)構(gòu)而分子量不變的過(guò)程。一般指有機(jī)化合物分子中原子或基團(tuán)的位置的改變而其組成和分子量不發(fā)生變化。常在催化劑的存在下進(jìn)行。

基本信息

中文名	異構(gòu)化
外文名	isomerization
一般表示	有機(jī)化合物原子或基團(tuán)位置的改變
條件	常在催化劑的存在下進(jìn)行
反應(yīng)類(lèi)型	氣相法和液相法
實(shí)質(zhì)	化合物結(jié)構(gòu)變化而分子量不變

收起

烴類(lèi)異構(gòu)化

烴類(lèi)異構(gòu)化在石油化學(xué)工業(yè)中占有重要的地位。早在30年代，為丁烯烷基化過(guò)程提供異丁烷原料的正丁烷異構(gòu)化生產(chǎn)裝置即已問(wèn)世。它由采用腐蝕性強(qiáng)的酸性催化劑逐步發(fā)展為較理想的雙功能催化劑，在此基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)了直接生產(chǎn)高辛烷值汽油的戊烷—己烷餾分異構(gòu)化過(guò)程。

60年代中期以來(lái)，由于聚酯纖維生產(chǎn)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)聚酯的重要原料——對(duì)二甲苯的產(chǎn)量也迅速增加．近十年來(lái)，我國(guó)也有極快的發(fā)展。鄰二甲苯幾乎全部用于生產(chǎn)苯酐進(jìn)而超取增塑劑和不飽和聚酯。由于工業(yè)生產(chǎn)的二甲苯混合物產(chǎn)品中各界構(gòu)體相對(duì)比側(cè)與實(shí)際格要存在較大的差距，例如用途很少的間二甲苯含量是對(duì)二甲苯的一倍以上，因此國(guó)內(nèi)外均建立二甲苯異構(gòu)化裝置，將間二甲苯等轉(zhuǎn)化為對(duì)二甲苯并與產(chǎn)品分離相結(jié)合，以最大限度地生產(chǎn)對(duì)二甲苯。采用相似的異構(gòu)化工藝也可生產(chǎn)均三甲苯和均四甲苯。

丁烯異構(gòu)化也得到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用，它能進(jìn)一步改良使烷基化過(guò)程產(chǎn)生的高辛烷值產(chǎn)品。丁烯各異構(gòu)體間也可相互異構(gòu)從而制取所希望的丁烯異構(gòu)單體。

名詞解釋

40年代以前，異構(gòu)化過(guò)程主要用于生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分。40年代以后，由于對(duì)航空汽油的大量需求，由異丁烷烷基化生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分的過(guò)程迅速發(fā)展，同時(shí)廣泛開(kāi)展了用三氯化鋁作催化劑（見(jiàn)固體酸催化劑）的正丁烷異構(gòu)化研究，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，擴(kuò)大了烷基化的原料來(lái)源。1960年，美國(guó)大西洋煉油公司將異構(gòu)化過(guò)程應(yīng)用于芳烴的轉(zhuǎn)換，開(kāi)發(fā)了以氧化鋁或氧化鋁－氧化硅為載體的鉑催化劑的二甲苯異構(gòu)化工藝過(guò)程，隨后日本三菱瓦斯化學(xué)公司又開(kāi)發(fā)了用氟化氫－氟化硼作催化劑的液相二甲苯異構(gòu)化過(guò)程。

反應(yīng)類(lèi)型

異構(gòu)化

主要有氣相法和液相法兩種。按工業(yè)中最有代表性的原料，又分為：

①烷烴的異構(gòu)化，如C4、C5、C6烷烴的異構(gòu)化：

②烯烴的異構(gòu)化，如1-丁烯的異構(gòu)化：

③芳烴的異構(gòu)化，如二甲苯、乙苯的異構(gòu)化：

④環(huán)烷烴的異構(gòu)化，如甲基環(huán)戊烷的異構(gòu)化：

環(huán)烷烴的異構(gòu)化是催化重整過(guò)程的重要反應(yīng)之一。

⑤甲酚的異構(gòu)化。

催化劑

主要有下列幾類(lèi)：

①弗瑞德－克來(lái)福特型催化劑，常用的有三氯化鋁-氯化氫、氟化硼-氟化氫等。這類(lèi)催化劑活性高，所需反應(yīng)溫度低，用于液相異構(gòu)化，如正丁烷異構(gòu)化為異丁烷，二甲苯的異構(gòu)化等。

②以固體酸為載體的貴金屬催化劑，如鉑-氧化鋁、鉑-分子篩、鈀-氧化鋁等。這類(lèi)催化劑屬于雙功能催化劑，其中金屬組分起加氫和脫氫作用，固體酸起異構(gòu)化作用。采用這類(lèi)催化劑時(shí)，反應(yīng)需在氫存在下進(jìn)行，故也稱(chēng)臨氫異構(gòu)化催化劑，用于氣相異構(gòu)化。烷烴、烯烴、芳烴、環(huán)烷烴的異構(gòu)化也可采用。尤其是乙苯異構(gòu)化為二甲苯和環(huán)烷烴的異構(gòu)化只有這類(lèi)催化劑有效。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)焦少，使用壽命長(zhǎng)。

③以固體酸為載體的非貴金屬催化劑，如鎳-分子篩等，一般也需有氫存在，用于氣相異構(gòu)化，但不能使乙苯異構(gòu)化成二甲苯。

④ZSM-5分子篩催化劑，主要用于二甲苯的氣相或液相異構(gòu)化。

過(guò)程條件

異構(gòu)化是可逆反應(yīng)，反應(yīng)常?？蛇M(jìn)行到接近平衡轉(zhuǎn)化率。由于反應(yīng)熱效應(yīng)很小，溫度對(duì)平衡組成影響不甚顯著，但低溫操作有利于減少副反應(yīng)。液相異構(gòu)化反應(yīng)溫度一般為90～150°C。氣相異構(gòu)化反應(yīng)溫度則為300~500°C。氣相非臨氫異構(gòu)化可在低壓（約0.3MPa）下進(jìn)行，氣相臨氫異構(gòu)化則需較高壓力(2.0～2.5Mpa)下進(jìn)行。氫烴摩爾比為5～20:1,過(guò)量氫氣可循環(huán)使用。氣相異構(gòu)化可采用固定床反應(yīng)器，液相均相異構(gòu)化可用塔式反應(yīng)器，非均相異構(gòu)化則可用涓流床反應(yīng)器。

工業(yè)應(yīng)用

在石油煉制工業(yè)中正丁烷異構(gòu)化得到的異丁烷，可作為生產(chǎn)高辛烷值航空汽油摻合劑異辛烷的主要原料。因此，正丁烷異構(gòu)化裝置常與異丁烷烷基化裝置聯(lián)合使用。C5、C6烷烴的異構(gòu)化生成的支鏈化合物，如異戊烷、異己烷等，可直接作為高辛烷值汽油的摻合劑，異構(gòu)化過(guò)程也可應(yīng)用于增產(chǎn)所需的目的產(chǎn)物。如C8芳烴的異構(gòu)混合物在分離出對(duì)二甲苯以后，可以通過(guò)異構(gòu)化反應(yīng)得到具有平衡組成的C8芳烴異構(gòu)混合物，然后再將對(duì)二甲苯分離出。這樣就可最大限度地得到所需的目的產(chǎn)物對(duì)二甲苯。又如甲苯丙烯基化生成的甲基異丙苯、氧化后得到的主要是鄰甲基苯酚，可通過(guò)異構(gòu)化而轉(zhuǎn)化成用途較大（生產(chǎn)合成樹(shù)脂）的間甲酚。此外，在碳四餾分分離時(shí)也可采用異構(gòu)化的方法。

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