N-бутенът е решаващо звено във веригата на химическата промишленост C4. Като основна органична химическа суровина, тя свързва нефтопреработката нагоре по веригата и полимерните материали и фините химикали надолу по веригата. Тази статия ще въведе изчерпателно знанията за N-бутен от неговата дефиниция и свойства, промишлени производствени методи, области на приложение, както и аспекти на безопасното съхранение и транспортиране.
N-бутен, обикновено наричан 1-бутен (химическа формула: C₄H₈, структурна формула: CH₃CH₂CH=CH₂), е важна основна органична химическа суровина. При нормална температура и налягане той е безцветен газ, слабо разтворим във вода и лесно разтворим в органични разтворители като етанол и етер. Обикновено има слаб ароматен мирис.
1.Химично семейство и физични свойства
Н-бутенът е един от четирите изомера на бутена. Другите три са 2-бутен (който допълнително се разделя на цис и транс форми) и изобутилен. Ключовите физични константи на изобутена са както следва:
Молекулно тегло: 56.1
Точка на топене: -185,3 градуса
Точка на кипене: -6,3 градуса
Плътност: 0,5951 g/cm³ (при 20/4 градуса), по-тежък от въздуха като газ (около 1,93 пъти повече от въздуха).
Точка на запалване: -80 градуса (затворен съд), класифициран като изключително запалимо вещество.
2. Метод на промишлено производство: източник и производствен процес
Използваният в промишлеността n{0}}бутен се получава главно чрез отделяне на фракцията C4 и може да се произвежда и чрез специфични синтетични процеси.
C4 fraction separation (main source): The C4 fraction obtained from petroleum catalytic cracking or ethylene cracking is the main source of butene. For example, the C4 fraction obtained from catalytic cracking contains approximately 13% 1-butene and 25% 2-butene (sum of cis-trans isomers). In industry, butadiene and isobutene are usually extracted first from it, and then high-purity (>99%) 1-бутен се получава чрез дестилация и други начини.
Димеризация на етилен (метод на синтез): В присъствието на катализатор (като титанов естер и триетилалуминий), етиленът претърпява реакция на димеризация, селективно генерирайки 1-бутен с висока -чистота. Това е важен допълнителен път в допълнение към метода на разделяне.
Възстановяване на -страничен продукт: В някои нововъзникващи процеси, като проекти за метанол-в-олефини (MTO), 1-бутен също се появява като страничен продукт.
3. Области на приложение: От пластмаси до фини химикали
Тетрадеценът служи като мост, свързващ основните нефтохимикали и високо{0}}материали. Приложенията му са разделени основно в две посоки: като междинен продукт за производството на други химикали и като мономер за полимери.
Полимери и съполимери:
Линеен съполимерен мономер на полиетилен с ниска плътност (LLDPE): Това е едно от най-важните приложения на 1-бутен. Той е съполимеризиран с етилен, което може да подобри устойчивостта на напукване под въздействието на околната среда, гъвкавостта и други свойства на полиетилена и се използва широко в производството на филми, опаковъчни материали и др.
Поли 1-бутен (PB): 1-бутенът може да се полимеризира сам, за да образува поли 1-бутен. Това е високомолекулен материал с отлична устойчивост на пълзене при висока температура, устойчивост на износване и устойчивост на напукване под напрежение и се използва главно в областта на тръбните материали.
Органични синтетични междинни продукти:
Производство на бутадиен: Чрез каталитично окисление и дехидрогениране n-бутенът може да се използва за производството на бутадиен, който е основната суровина за синтетичен каучук (като цис-бутадиенов каучук и стирен-бутадиенов каучук).
Получаване на изобутанол и бутанон: N-бутен (обикновено смес от 1-бутен и 2-бутен) може да бъде хидролизиран до получаване на изобутанол и след това дехидрогениран до образуване на метил етил кетон (бутанон). Бутанонът е отличен индустриален разтворител и се използва широко в производството на бои, лепила и мастила.
Получаване на епоксициклобутан: Чрез реакция на каталитично окисление n-бутенът може да се използва за производството на епоксициклобутан, който след това може да бъде допълнително преобразуван в други фини химикали.
Други фини химикали:
Изомеризация за получаване на пропилей: Под действието на специфичен катализатор, 2-бутен (който често се разглежда като цел за превръщане на нормален бутен) може да претърпи реакция на транслокация с етилен, за да образува пропилей. Това е важна технология за регулиране на баланса на капацитета за производство на олефини.
Окисляване до адипинова киселина: N-бутиленът може също да се използва при каталитично окисление за получаване на адипинова киселина (адипон), която е суровина за производството на ненаситени полиестерни смоли и хранителни добавки (като ябълчена киселина).
4. Безопасност и съхранение/транспортиране
Поради силно запалимото естество на n-бутен, неговите предпазни мерки за безопасност са от изключително значение.
Опасност: При смесване с въздух може да образува експлозивна смес. Границата на експлозивност е приблизително 1,6% до 10,0% (по обем). Газът е по-тежък от въздуха и има тенденция да се натрупва в-ниско разположени области. Той ще се запали и ще има обратен огън при среща с източник на запалване. Освен това контактът на течен n{7}}бутилен с кожата може да причини измръзване.
Токсичност: N-бутиленът се класифицира като ниско-токсично вещество. Той има главно ефекти като обикновено задушаване, лека анестезия и леко дразнене. Излагането на високи концентрации може да причини замаяност, сънливост и дори кома.
Изисквания за съхранение: Трябва да се съхранява в хладен, добре-проветрен склад, специално предназначен за запалими газове, да се държи далеч от източници на огън и топлина и да се съхранява отделно от оксиданти и киселини. По време на транспортиране обикновено използвайте стоманени-цилиндри, устойчиви на налягане, или специални камиони-цистерни и вземете анти{3}}статични мерки.
5. Текущо състояние на пазара и индустрията
Н-бутенът е решаващо звено в индустриалната верига на въглерод четири. С подобряването на глобалните възможности за крекинг на етилен и каталитичен крекинг, общото количество ресурси на C4 е в изобилие. Понастоящем тенденцията в индустрията се фокусира върху високо-използване на 2-бутени (като например за производството на пропилей), както и-задълбочено развитие на полимер-клас 1-бутени в областта на високоефективните материали.
Като основна молекула в областта на химията, n-бутенът чрез различни пътища на химическа реакция е довел до продукти като пластмаси, каучук и разтворители, които са тясно свързани с ежедневието. Разбирането на неговите свойства и приложения е не само важно знание за професионалистите в химията, но също така ни помага да разберем как съвременните индустрии ефективно преобразуват петролните ресурси в материали с висока -стойност.
