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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)而分子量不變的過程。一般指有機化合物分子中原子或基團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行。
烴類異構(gòu)化
烴類異構(gòu)化在石油化學(xué)工業(yè)中占有重要的地位。早在30年代，為丁烯烷基化過程提供異丁烷原料的正丁烷異構(gòu)化生產(chǎn)裝置即已問世。它由采用腐蝕性強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)化過程。
60年代中期以來，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——對二甲苯的產(chǎn)量也迅速增加．近十年來，我國也有極快的發(fā)展。鄰二甲苯幾乎全部用于生產(chǎn)苯酐進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)體相對比側(cè)與實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二甲苯的一倍以上，因此國內(nèi)外均建立二甲苯異構(gòu)化裝置，將間二甲苯等轉(zhuǎn)化為對二甲苯并與產(chǎn)品分離相結(jié)合，以最大限度地生產(chǎn)對二甲苯。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，它能進一步改良使烷基化過程產(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)合組分的過程迅速發(fā)展，同時廣泛開展了用三氯化鋁作催化劑（見固體酸催化劑）的正丁烷異構(gòu)化研究，并實現(xiàn)了工業(yè)化，擴大了烷基化的原料來源。1960年，美國大西洋煉油公司將異構(gòu)化過程應(yīng)用于芳烴的轉(zhuǎn)換，開發(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)化工藝過程，隨后日本三菱瓦斯化學(xué)公司又開發(fā)了用氟化氫－氟化硼作催化劑的液相二甲苯異構(gòu)化過程。
反應(yīng)類型
催化劑
主要有下列幾類：
①弗瑞德－克來福特型催化劑，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。采用這類催化劑時，反應(yīng)需在氫存在下進行，故也稱臨氫異構(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)化只有這類催化劑有效。其優(yōu)點是結(jié)焦少，使用壽命長。
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。
過程條件
異構(gòu)化是可逆反應(yīng)，反應(yīng)常常可進行到接近平衡轉(zhuǎn)化率。由于反應(yīng)熱效應(yīng)很小，溫度對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）下進行，氣相臨氫異構(gòu)化則需較高壓力(2.0～2.5Mpa)下進行。氫烴摩爾比為5～20:1,過量氫氣可循環(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)混合物在分離出對二甲苯以后，可以通過異構(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，可通過異構(gòu)化而轉(zhuǎn)化成用途較大（生產(chǎn)合成樹脂）的間甲酚。此外，在碳四餾分分離時也可采用異構(gòu)化的方法。
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