N-بوتن یک حلقه مهم در زنجیره صنعت شیمیایی C4 است. به عنوان یک ماده خام اولیه شیمیایی آلی، پالایش نفت بالادست و مواد پلیمری پایین دست و مواد شیمیایی خوب را به هم متصل می کند. این مقاله به طور جامع دانش در مورد N{4}}بوتن را از تعریف و ویژگی‌های آن، روش‌های تولید صنعتی، زمینه‌های کاربردی، و همچنین جنبه‌های ذخیره‌سازی و حمل و نقل ایمنی معرفی می‌کند.
N-بوتن، که معمولاً به عنوان 1-butene شناخته می‌شود (فرمول شیمیایی: C4H8، فرمول ساختاری: CH3CH2CH=CH2)، یک ماده اولیه شیمیایی آلی اساسی است. در دما و فشار معمولی، گازی بی رنگ است که کمی در آب حل می شود و به راحتی در حلال های آلی مانند اتانول و اتر حل می شود. معمولاً بوی معطر ضعیفی دارد.
1.خانواده شیمیایی و خواص فیزیکی
N-بوتن یکی از چهار ایزومر بوتن است. سه مورد دیگر 2-بوتن (که بیشتر به شکل های سیس و ترانس تقسیم می شود) و ایزوبوتیلن هستند. ثابت های فیزیکی کلیدی ایزوبوتن به شرح زیر است:
وزن مولکولی: 56.1
نقطه ذوب: -185.3 درجه
نقطه جوش: -6.3 درجه
چگالی: 0.5951 g/cm³ (در 20/4 درجه)، سنگین تر از هوا به عنوان گاز (حدود 1.93 برابر هوا).
نقطه اشتعال: -80 درجه (کاسه بسته)، طبقه بندی شده به عنوان یک ماده بسیار قابل اشتعال.
2. روش تولید صنعتی: منبع و فرآیند تولید
n-بوتن مورد استفاده در صنعت عمدتاً از طریق جداسازی کسر C4 به دست می‌آید و همچنین می‌تواند با استفاده از فرآیندهای مصنوعی خاص تولید شود.
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-بوتن از طریق تقطیر و روش های دیگر به دست می آید.
دیمریزاسیون اتیلن (روش سنتز): در حضور یک کاتالیزور (مانند استر تیتانیوم و تری اتیل آلومینیوم)، اتیلن تحت یک واکنش دیمریزاسیون قرار می‌گیرد و به طور انتخابی 1-بوتن با خلوص بالا تولید می‌کند. این یک مسیر تکمیلی مهم علاوه بر روش جداسازی است.
با-بازیابی محصول: در برخی از فرآیندهای نوظهور مانند پروژه‌های متانول{-الفین‌ها (MTO)، 1-بوتن نیز به‌عنوان یک محصول جانبی ظاهر می‌شود.
3. زمینه های کاربردی: از پلاستیک تا مواد شیمیایی خوب
تترادسن به عنوان پلی برای اتصال مواد اولیه پتروشیمی و مواد{0}بالا عمل می کند. کاربردهای آن عمدتاً به دو جهت تقسیم می شود: به عنوان واسطه برای تولید سایر مواد شیمیایی و به عنوان مونومر برای پلیمرها.
پلیمرها و کوپلیمرها:
مونومر کوپلیمر پلی اتیلن با چگالی کم{0} خطی (LLDPE): این یکی از مهمترین کاربردهای 1-بوتن است. این با اتیلن کوپلیمریزه می شود که می تواند مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس محیطی، انعطاف پذیری و سایر خواص پلی اتیلن را بهبود بخشد و به طور گسترده در تولید فیلم ها، مواد بسته بندی و غیره استفاده می شود.
پلی 1-بوتن (PB): 1-بوتن می تواند به خودی خود پلیمریزه شود و پلی 1-بوتن را تشکیل دهد. این یک ماده مولکولی بالا با مقاومت در برابر خزش در دمای بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس است و عمدتاً در زمینه مواد لوله استفاده می شود.
واسطه های مصنوعی آلی:
تولید بوتادین: از طریق اکسیداسیون کاتالیزوری و هیدروژن زدایی، n-بوتن را می توان برای تولید بوتادین، که ماده اولیه اصلی لاستیک مصنوعی (مانند سیس-لاستیک بوتادین و استایرن-لاستیک بوتادین است) استفاده کرد.
تهیه ایزوبوتانول و بوتانون: N-بوتن (معمولاً مخلوطی از ۱-بوتن و ۲-بوتن) را می توان برای تولید ایزوبوتانول هیدرولیز کرد و سپس هیدروژن زدایی کرد تا متیل اتیل کتون (بوتانون) تشکیل شود. بوتانون یک حلال صنعتی عالی است و به طور گسترده در صنایع رنگ، چسب و جوهر استفاده می شود.
تهیه اپوکسی سیکلوبوتان: از طریق واکنش اکسیداسیون کاتالیزوری، می توان از n-بوتن برای تولید اپوکسی سیکلوبوتان استفاده کرد، که سپس می تواند به مواد شیمیایی دیگر تبدیل شود.
سایر مواد شیمیایی خوب:
ایزومریزاسیون برای تولید پروپیلن: تحت اثر یک کاتالیزور خاص، 2-بوتن (که اغلب به عنوان هدف برای تبدیل بوتن معمولی در نظر گرفته می شود) می تواند با اتیلن واکنش جابجایی را انجام دهد و پروپیلن را تشکیل دهد. این یک فناوری مهم برای تنظیم تعادل ظرفیت تولید الفین است.
اکسیداسیون به اسید آدیپیک: N-بوتیلن همچنین می‌تواند در اکسیداسیون کاتالیزوری برای تولید اسید آدیپیک (آدیپون)، که یک ماده خام برای تولید رزین‌های پلی استر غیراشباع و افزودنی‌های غذایی (مانند اسید مالیک) است، استفاده شود.
4. ایمنی و ذخیره سازی/حمل و نقل
به دلیل ماهیت بسیار قابل اشتعال n-بوتن، اقدامات احتیاطی ایمنی آن بسیار مهم است.
خطر: هنگامی که با هوا مخلوط می شود، می تواند یک مخلوط انفجاری ایجاد کند. حد انفجار تقریباً 1.6٪ تا 10.0٪ (بر حسب حجم) است. گاز سنگین تر از هوا است و تمایل دارد در نواحی پایین{4}} انباشته شود. پس از برخورد با منبع اشتعال، آتش گرفته و عواقب معکوس خواهد داشت. علاوه بر این، تماس n-بوتیلن مایع با پوست می‌تواند باعث سرمازدگی شود.
سمیت: N{0}}بوتیلن به عنوان یک ماده-با سمیت پایین طبقه‌بندی می‌شود. عمدتاً اثراتی مانند خفگی ساده، بیهوشی خفیف و تحریک خفیف دارد. قرار گرفتن در معرض غلظت های بالا ممکن است باعث سرگیجه، خواب آلودگی و حتی کما شود.
الزامات ذخیره سازی: باید در انباری خنک و دارای تهویه مناسب- که مخصوص گازهای قابل اشتعال است، دور از منابع آتش و منابع گرما نگهداری شود و جدا از اکسیدان ها و اسیدها نگهداری شود. در طول حمل و نقل، معمولاً از سیلندرهای فولادی مقاوم در برابر فشار{2} یا تانکرهای اختصاصی استفاده کنید و اقدامات ضد{3}} ساکن را انجام دهید.
5. وضعیت فعلی بازار و صنعت
N-بوتن یک حلقه مهم در زنجیره صنعتی کربن چهار است. با افزایش قابلیت‌های کراکینگ اتیلن و ترک کاتالیستی، کل منابع C4 فراوان است. در حال حاضر، روند صنعت بر استفاده از-ارزش بالای 2-بوتن (مانند تولید پروپیلن) و همچنین توسعه عمیق-بوتن‌های درجه یک پلیمری-در زمینه مواد با کارایی بالا متمرکز است.
به عنوان یک مولکول اساسی در زمینه شیمی، n-بوتن، از طریق مسیرهای مختلف واکنش شیمیایی، محصولاتی مانند پلاستیک، لاستیک و حلال‌هایی را به وجود آورده است که ارتباط نزدیکی با زندگی روزمره دارند. درک خواص و کاربردهای آن نه تنها دانش ضروری برای متخصصان شیمی است، بلکه به ما کمک می کند تا بفهمیم چگونه صنایع مدرن به طور موثر منابع نفتی را به مواد- با ارزش بالا تبدیل می کنند.
