二甲苯异构化工艺是通过催化反应实现C8芳烃（乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯）分子结构重排的关键技术，旨在将非平衡态的C8芳烃转化为接近热力学平衡的混合物，同时提高对二甲苯（PX）等目标产物的比例。以下从工艺类型、催化剂体系、反应机理、工艺条件、技术进展五个方面展开说明：
一、工艺类型
乙苯转化型工艺：
通过异构化反应将乙苯转化为二甲苯，同时调整邻、间、对二甲苯的比例。典型技术包括UOP的Isomar工艺和ExxonMobil的XyMax工艺。该工艺需平衡乙苯转化率与二甲苯收率，乙苯转化率可达65%-75%，二甲苯单程损失率控制在1%-1.5%。乙苯脱烷基型工艺：
将乙苯脱乙基生成苯，同时实现二甲苯异构化。分为单床层（使用I-500催化剂）与双床层（XyMax工艺）体系，后者通过分级反应实现高选择性脱烷基，减少二甲苯损失。
二、催化剂体系
ZSM系列分子筛：
ZSM-5沸石：早期异构化反应的核心催化剂，通过孔道择形效应提高对二甲苯选择性。其十元环孔道（孔径约0.55 nm）与对二甲苯分子动力学直径匹配，使产物中对二甲苯浓度显著高于热力学平衡值。
SSZ-33沸石：具有特定孔道结构和酸性特征，可优化产物选择性，减少副反应。
ZSM-23沸石：1994年研究中显示独特异构化特性，孔道结构影响产物分布。
双功能催化剂：
以氧化铝/沸石为载体，负载铂（Pt）等贵金属，同时提供酸性位点（异构化活性中心）和金属位点（加氢/脱氢活性中心）。例如，SKI-400型催化剂通过酸性功能使邻、间二甲苯向平衡PX浓度转化，并通过金属功能实现乙苯加氢异构化，乙苯转化率达52%，C8芳烃收率保持96%以上。其他催化剂：
丝光沸石：十二元环孔道（孔径约0.7 nm）适用于乙苯脱烷基化反应，但异构化选择性较低。
NU-1型沸石：通过调控孔道尺寸和酸性位点分布，实现乙苯向二乙基苯的完全转化，同时减少二甲苯损失。
三、反应机理
异构化反应：
二甲苯在酸性催化剂（如沸石）上通过烷基转移完成异构化。两个二甲苯分子首先生成二苯基烷烃中间物，再通过烷基转移生成三甲苯与甲苯，最终完成二甲苯异构化。产物中虽有三甲苯与甲苯，但含量较少，不足以作为主要反应中间物。乙苯转化反应：
在双功能催化剂作用下，乙苯先加氢生成环乙烷，再通过异构化和脱氢反应转化为二甲苯。乙苯转化率与反应物中的环烷烃含量成正比，但受热力学平衡制约。副反应：
歧化反应：二甲苯生成苯与三甲苯，苛刻条件下可生成六甲苯。
烷基转移反应：二甲苯与乙苯生成甲基乙基苯与甲苯，或二甲基乙基苯与苯。
脱烷基反应：苛刻条件下苯脱烷基生成苯，二甲苯脱甲基反应较难发生。
加氢裂解反应：双功能催化剂作用下，C环烷烃加氢开环生成链烷烃。
四、工艺条件
温度与压力：
温度：反应温度影响化学平衡和反应速度。提高温度可加快反应速率，但过高温度会促进脱烷基等副反应，加速催化剂积炭失活。通常反应温度控制在390-440℃。
压力：增加压力有利于反应向气体体积缩小的方向进行，提高乙苯异构化效率并减少催化剂积炭。压力一般控制在12-21大气压。实际操作中，温度和压力需交替调整以维持催化剂活性。
氢气作用：
提供乙苯加氢异构所需的氢源。
除去原料中的C3-C5烷烃杂质，使其加氢裂解为小分子烃。
减少裂解副反应造成的催化剂表面积炭，保持催化剂活性。
氢油比（氢气与原料油的摩尔比）需优化，过大氢油比会缩短接触时间，降低转化率。
