N-butena este o verigă crucială în lanțul industriei chimice C4. Ca materie primă chimică organică de bază, conectează rafinarea petrolului din amonte și materialele polimerice din aval și substanțele chimice fine. Acest articol va prezenta în mod cuprinzător cunoștințele despre N-butenă din definiția și proprietățile sale, metodele de producție industrială, domeniile de aplicare, precum și aspectele legate de siguranța depozitării și transportului.
N-butenă, denumită de obicei 1-butenă (formula chimică: C₄H₈, formula structurală: CH₃CH₂CH=CH₂), este o materie primă chimică organică de bază importantă. La temperatură și presiune normale, este un gaz incolor, ușor solubil în apă și ușor solubil în solvenți organici precum etanolul și eterul. Are de obicei un miros aromat slab.
1.Familia chimică și proprietățile fizice
N-butena este unul dintre cei patru izomeri ai butenei. Celelalte trei sunt 2-butenă (care este împărțită în continuare în forme cis și trans) și izobutilenă. Constantele fizice cheie ale izobutenei sunt următoarele:
Greutate moleculară: 56,1
Punct de topire: -185,3 grade
Punct de fierbere: -6,3 grade
Densitate: 0,5951 g/cm³ (la 20/4 grade), mai greu decât aerul ca gaz (aproximativ 1,93 ori mai mare decât aerul).
Punct de aprindere: -80 grade (cană închisă), clasificată ca substanță extrem de inflamabilă.
2. Metoda de producție industrială: sursă și proces de producție
N-butena utilizată în industrie este obținută în principal prin separarea fracției C4 și poate fi produsă și prin procese sintetice specifice.
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-butena se obține prin distilare și alte mijloace.
Dimerizarea etilenei (metoda de sinteză): în prezența unui catalizator (cum ar fi esterul de titan și trietilaluminiul), etilena suferă o reacție de dimerizare, generând selectiv 1-butenă cu puritate înaltă-. Aceasta este o cale suplimentară importantă pe lângă metoda de separare.
Recuperarea după-produs: în unele procese emergente, cum ar fi proiectele de metanol-la-olefine (MTO), 1-butenă apare și ca produs secundar.
3. Domenii de aplicare: De la materiale plastice la chimicale fine
Tetradecenul servește ca o punte de legătură între produsele petrochimice de bază și materialele{0}}de ultimă generație. Aplicațiile sale sunt împărțite în principal în două direcții: ca intermediar pentru producerea altor substanțe chimice și ca monomer pentru polimeri.
Polimeri și copolimeri:
Monomer copolimer liniar de polietilenă cu densitate joasă-(LLDPE): aceasta este una dintre cele mai importante aplicații ale 1-butenei. Este copolimerizat cu etilenă, care poate îmbunătăți rezistența la fisurare la stres de mediu, flexibilitatea și alte proprietăți ale polietilenei și este utilizat pe scară largă în producția de filme, materiale de ambalare etc.
Poli 1-butenă (PB): 1-butena poate fi polimerizată singură pentru a forma poli 1-butenă. Acesta este un material cu o moleculă înaltă, cu rezistență excelentă la fluaj la temperatură înaltă, rezistență la uzură și rezistență la fisurare la stres și este utilizat în principal în domeniul materialelor pentru țevi.
Intermediari organici sintetici:
Producția de butadienă: prin oxidare catalitică și dehidrogenare, n-butenă poate fi utilizată pentru a produce butadienă, care este materia primă de bază pentru cauciucul sintetic (cum ar fi cauciucul cis-butadien și cauciucul stiren-butadien).
Prepararea izobutanolului și a butanonei: N-butena (de obicei un amestec de 1-butenă și 2-butenă) poate fi hidrolizată pentru a produce izobutanol și apoi dehidrogenată pentru a forma metil etil cetonă (butanonă). Butanona este un solvent industrial excelent și este utilizat pe scară largă în industria vopselei, adezivilor și cernelii.
Prepararea epoxiciclobutanului: prin reacția de oxidare catalitică, n-butenă poate fi utilizată pentru a produce epoxiciclobutan, care poate fi apoi transformat în alte substanțe chimice fine.
Alte substanțe chimice fine:
Izomerizare pentru a produce propilenă: Sub acțiunea unui catalizator specific, 2-butena (care este adesea considerată ținta pentru conversia butenei normale) poate suferi o reacție de translocare cu etilena pentru a forma propilenă. Aceasta este o tehnologie importantă pentru reglarea echilibrului capacității de producție de olefine.
Oxidarea la acid adipic: N-butilena poate fi folosită și în oxidarea catalitică pentru a produce acid adipic (adiponă), care este o materie primă pentru producerea de rășini poliester nesaturate și aditivi alimentari (cum ar fi acidul malic).
4. Siguranță și depozitare/transport
Datorită naturii foarte inflamabile a n-butenei, măsurile de siguranță ale acesteia sunt de cea mai mare importanță.
Pericol: Când este amestecat cu aer, poate forma un amestec exploziv. Limita de explozie este de aproximativ 1,6% până la 10,0% (în volum). Gazul este mai greu decât aerul și tinde să se acumuleze în zonele joase-. Va lua foc și se va întoarce înapoi la întâlnirea cu o sursă de aprindere. În plus, contactul n-butilenei lichide cu pielea poate provoca degerături.
Toxicitate: N-butilena este clasificată ca o substanță cu-toxicitate scăzută. Are în principal efecte precum asfixiere simplă, anestezie ușoară și iritare ușoară. Expunerea la concentrații mari poate provoca amețeli, somnolență și chiar comă.
Cerințe de depozitare: trebuie depozitat într-un depozit rece, bine-aerisit, special destinat gazelor inflamabile, ținut departe de sursele de foc și de căldură și depozitat separat de oxidanți și acizi. În timpul transportului, utilizați de obicei cilindri de oțel rezistenti la presiune-sau camioane cisternă dedicate și luați măsuri anti-statice.
5. Situația actuală a pieței și industriei
N-butena este o verigă crucială în lanțul industrial cu patru carboni. Odată cu îmbunătățirea capacităților globale de cracare a etilenei și cracare catalitică, cantitatea totală de resurse C4 este abundentă. În prezent, tendința industriei se concentrează pe utilizarea de-valori ridicate a 2-butenelor (cum ar fi pentru producția de propilenă), precum și pe-dezvoltarea în profunzime a polimerului-butenelor de grad 1 în domeniul materialelor de înaltă performanță.
Ca moleculă fundamentală în domeniul chimiei, n-butena, prin diferite căi de reacție chimică, a dat naștere la produse precum materialele plastice, cauciucul și solvenții care sunt strâns legate de viața de zi cu zi. Înțelegerea proprietăților și aplicațiilor sale nu este doar cunoștințe esențiale pentru profesioniștii în chimie, ci ne ajută și să înțelegem modul în care industriile moderne transformă eficient resursele petroliere în materiale-de mare valoare.
