N-butén je kľúčovým článkom v reťazci chemického priemyslu C4. Ako základná organická chemická surovina spája prvotnú rafináciu ropy a nadväzujúce polymérne materiály a jemné chemikálie. Tento článok komplexne predstaví poznatky o N-buténe z jeho definície a vlastností, metód priemyselnej výroby, aplikačných oblastí, ako aj aspektov bezpečného skladovania a prepravy.
N-butén, zvyčajne označovaný ako 1-butén (chemický vzorec: C₄H₈, štruktúrny vzorec: CH₃CH₂CH=CH₂), je dôležitou základnou organickou chemickou surovinou. Pri normálnej teplote a tlaku je to bezfarebný plyn, mierne rozpustný vo vode a ľahko rozpustný v organických rozpúšťadlách, ako je etanol a éter. Zvyčajne má slabý aromatický zápach.
1. Chemická skupina a fyzikálne vlastnosti
N-butén je jedným zo štyroch izomérov buténu. Ďalšie tri sú 2-butén (ktorý sa ďalej delí na cis a trans formy) a izobutylén. Kľúčové fyzikálne konštanty izobuténu sú nasledovné:
Molekulová hmotnosť: 56,1
Teplota topenia: -185,3 stupňa
Bod varu: -6,3 stupňa
Hustota: 0,5951 g/cm³ (pri 20/4 stupňa), ťažšia ako vzduch ako plyn (asi 1,93-krát väčšia ako vzduch).
Bod vzplanutia: -80 stupňov (uzavretý pohár), klasifikovaný ako mimoriadne horľavá látka.
2. Priemyselná výrobná metóda: zdroj a výrobný proces
n-butén používaný v priemysle sa získava hlavne separáciou frakcie C4 a môže sa vyrábať aj pomocou špecifických syntetických procesov.
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-butén sa získava destiláciou a inými spôsobmi.
Dimerizácia etylénu (metóda syntézy): V prítomnosti katalyzátora (ako je ester titánu a trietylalumínium) podlieha etylén dimerizačnej reakcii, pričom selektívne generuje 1-butén vysokej -čistoty. Toto je dôležitá doplnková cesta popri separačnej metóde.
Podľa-zhodnocovania produktov: V niektorých vznikajúcich procesoch, ako sú projekty z metanolu-na-olefíny (MTO), vzniká ako vedľajší produkt aj 1-butén.
3. Oblasti použitia: Od plastov po jemné chemikálie
Tetradecén slúži ako most spájajúci základné petrochemické produkty a špičkové-materiály. Jeho aplikácie sú rozdelené hlavne do dvoch smerov: ako medziprodukt na výrobu iných chemikálií a ako monomér pre polyméry.
Polyméry a kopolyméry:
Monomér kopolyméru lineárneho polyetylénu s nízkou hustotou (LLDPE): Toto je jedna z najdôležitejších aplikácií 1-buténu. Je kopolymerizovaný s etylénom, ktorý môže zlepšiť odolnosť proti praskaniu v prostredí, flexibilitu a ďalšie vlastnosti polyetylénu a je široko používaný pri výrobe fólií, obalových materiálov atď.
Poly 1-butén (PB): 1-butén môže byť polymerizovaný sám o sebe za vzniku poly 1-buténu. Jedná sa o vysokomolekulárny materiál s vynikajúcou odolnosťou proti tečeniu pri vysokých teplotách, odolnosťou proti opotrebovaniu a odolnosťou proti praskaniu pri namáhaní a používa sa hlavne v oblasti potrubných materiálov.
Organické syntetické medziprodukty:
Výroba butadiénu: Prostredníctvom katalytickej oxidácie a dehydrogenácie možno n-butén použiť na výrobu butadiénu, ktorý je základnou surovinou pre syntetický kaučuk (ako je cis-butadiénový kaučuk a styrénový-butadiénový kaučuk).
Príprava izobutanolu a butanónu: N-butén (zvyčajne zmes 1-buténu a 2-buténu) možno hydrolyzovať za vzniku izobutanolu a potom dehydrogenovať za vzniku metyletylketónu (butanónu). Butanón je vynikajúce priemyselné rozpúšťadlo a je široko používané v priemysle farieb, lepidiel a atramentov.
Príprava epoxycyklobutánu: Prostredníctvom katalytickej oxidačnej reakcie možno n-butén použiť na výrobu epoxycyklobutánu, ktorý sa potom môže ďalej premieňať na iné čisté chemikálie.
Iné jemné chemikálie:
Izomerizácia na výrobu propylénu: Pôsobením špecifického katalyzátora môže 2-butén (ktorý sa často považuje za cieľ premeny normálneho buténu) podstúpiť translokačnú reakciu s etylénom za vzniku propylénu. Toto je dôležitá technológia na reguláciu rovnováhy kapacity výroby olefínov.
Oxidácia na kyselinu adipovú: N-butylén možno použiť aj pri katalytickej oxidácii na výrobu kyseliny adipovej (adipónu), ktorá je surovinou na výrobu nenasýtených polyesterových živíc a potravinárskych prísad (ako je kyselina jablčná).
4. Bezpečnosť a skladovanie/preprava
Vzhľadom na vysoko horľavú povahu n-buténu sú jeho bezpečnostné opatrenia nanajvýš dôležité.
Nebezpečenstvo: Po zmiešaní so vzduchom môže vytvoriť výbušnú zmes. Limit výbušnosti je približne 1,6 % až 10,0 % (objemovo). Plyn je ťažší ako vzduch a má tendenciu sa hromadiť v nízko-položených oblastiach. Pri stretnutí so zdrojom vznietenia sa vznieti a vznieti. Okrem toho kontakt tekutého n-butylénu s pokožkou môže spôsobiť omrzliny.
Toxicita: N-butylén je klasifikovaný ako látka s nízkou{1}}toxicitou. Má hlavne účinky ako jednoduché zadusenie, mierna anestézia a mierne podráždenie. Vystavenie vysokým koncentráciám môže spôsobiť závraty, ospalosť a dokonca kómu.
Požiadavky na skladovanie: Malo by sa skladovať v chladnom,-dobre vetranom sklade špeciálne určenom pre horľavé plyny, mimo zdrojov ohňa a zdrojov tepla a skladovať oddelene od oxidantov a kyselín. Počas prepravy zvyčajne používajte
5. Súčasný stav trhu a priemyslu
N-butén je kľúčovým článkom v priemyselnom reťazci uhlíka štyri. So zlepšením globálnych schopností krakovania etylénu a katalytického krakovania je celkové množstvo zdrojov C4 bohaté. V súčasnosti sa odvetvový trend zameriava na vysoko-hodnotné využitie 2-buténov (napríklad na výrobu propylénu), ako aj na -hĺbkový vývoj polymérových-buténov 1-stupne v oblasti vysokovýkonných materiálov.
Ako základná molekula v oblasti chémie n{0}}butén prostredníctvom rôznych dráh chemických reakcií umožnil vznik produktov, ako sú plasty, guma a rozpúšťadlá, ktoré úzko súvisia s každodenným životom. Pochopenie jeho vlastností a aplikácií nie je len základnými znalosťami pre odborníkov v oblasti chémie, ale tiež nám pomáha pochopiť, ako moderné priemyselné odvetvia efektívne premieňajú ropné zdroje na-vysokohodnotné materiály.
