N-buten je ključna karika u lancu hemijske industrije C4. Kao osnovna organska hemijska sirovina, povezuje prethodnu rafinaciju nafte i nizvodne polimerne materijale i fine hemikalije. Ovaj članak će na sveobuhvatan način uvesti znanje o N-butenu iz njegove definicije i svojstava, metoda industrijske proizvodnje, područja primjene, kao i aspekata sigurnog skladištenja i transporta.
N-buten, koji se obično naziva 1-buten (hemijska formula: C₄H₈, strukturna formula: CH₃CH₂CH=CH₂), je važna osnovna organska hemijska sirovina. Pri normalnoj temperaturi i pritisku, to je bezbojni plin, slabo rastvorljiv u vodi i lako rastvorljiv u organskim rastvaračima kao što su etanol i etar. Obično ima slab aromatičan miris.
1. Hemijska porodica i fizička svojstva
N-buten je jedan od četiri izomera butena. Ostala tri su 2-buten (koji se dalje dijeli na cis i trans forme) i izobutilen. Ključne fizičke konstante izobutena su sljedeće:
Molekulska težina: 56,1
Tačka topljenja: -185,3 stepeni
Tačka ključanja: -6,3 stepena
Gustina: 0,5951 g/cm³ (na 20/4 stepena), teže od vazduha kao gas (oko 1,93 puta više od vazduha).
Tačka paljenja: -80 stepeni (zatvorena čaša), klasifikovana kao izuzetno zapaljiva supstanca.
2. Metoda industrijske proizvodnje: izvor i proizvodni proces
n-buten koji se koristi u industriji uglavnom se dobija odvajanjem C4 frakcije, a može se proizvesti i upotrebom specifičnih sintetičkih procesa.
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-buten se dobija destilacijom i drugim sredstvima.
Dimerizacija etilena (metoda sinteze): U prisustvu katalizatora (kao što su titanijum ester i trietilaluminijum), etilen prolazi kroz reakciju dimerizacije, selektivno stvarajući 1-buten visoke - čistoće. Ovo je važan dodatni put uz metodu razdvajanja.
Po{0}}oporaba proizvoda: U nekim procesima u nastajanju, kao što su projekti metanola-u-olefine (MTO), 1-buten se također pojavljuje kao nusproizvod.
3. Područja primjene: Od plastike do finih hemikalija
Tetradecen služi kao most koji povezuje osnovne petrohemijske proizvode i vrhunske{0}} materijale. Njegove primjene su uglavnom podijeljene u dva smjera: kao međuproizvod za proizvodnju drugih kemikalija i kao monomer za polimere.
Polimeri i kopolimeri:
Kopolimer linearnog polietilena niske -(LLDPE) monomera: Ovo je jedna od najvažnijih primjena 1-butena. Kopolimerizira se s etilenom, što može poboljšati otpornost na pucanje, fleksibilnost i druga svojstva polietilena, te se široko koristi u proizvodnji filmova, materijala za pakovanje itd.
Poli 1-buten (PB): 1-buten se može polimerizirati sam da bi se formirao poli 1-buten. Ovo je visokomolekularni materijal sa odličnom otpornošću na puzanje pri visokim temperaturama, otpornošću na habanje i otpornošću na pucanje pod naponom, a uglavnom se koristi u području materijala za cijevi.
Organski sintetički intermedijeri:
Proizvodnja butadiena: katalitičkom oksidacijom i dehidrogenacijom, n-buten se može koristiti za proizvodnju butadiena, koji je osnovna sirovina za sintetičku gumu (kao što je cis-butadienska guma i stiren-butadien guma).
Priprema izobutanola i butanona: N-buten (obično mješavina 1-butena i 2-butena) može se hidrolizirati da bi se proizveo izobutanol, a zatim dehidrogenirati da bi se formirao metil etil keton (butanon). Butanon je odlično industrijsko otapalo i široko se koristi u industriji boja, ljepila i mastila.
Priprema epoksiciklobutana: Kroz reakciju katalitičke oksidacije, n-buten se može koristiti za proizvodnju epoksiciklobutana, koji se zatim može dalje pretvoriti u druge fine hemikalije.
Ostale fine hemikalije:
Izomerizacija za proizvodnju propilena: Pod dejstvom specifičnog katalizatora, 2-buten (koji se često smatra metom za konverziju normalnog butena) može podvrgnuti reakciji translokacije sa etilenom da bi se formirao propilen. Ovo je važna tehnologija za regulisanje ravnoteže proizvodnih kapaciteta olefina.
Oksidacija u adipinsku kiselinu: N-butilen se također može koristiti u katalitičkoj oksidaciji za proizvodnju adipinske kiseline (adipona), koja je sirovina za proizvodnju nezasićenih poliesterskih smola i prehrambenih aditiva (kao što je jabučna kiselina).
4. Sigurnost i skladištenje/transport
Zbog veoma zapaljive prirode n-butena, njegove sigurnosne mjere su od najveće važnosti.
Opasnost: Kada se pomiješa sa zrakom, može stvoriti eksplozivnu smjesu. Granica eksplozivnosti je približno 1,6% do 10,0% (po zapremini). Gas je teži od zraka i ima tendenciju da se akumulira u niskim{4}}područjima. Zapalit će se i povratno paliti kada naiđe na izvor paljenja. Dodatno, kontakt tečnog n-butilena sa kožom može uzrokovati promrzline.
Toksičnost: N-butilen je klasifikovan kao supstanca niske{1}}ne toksičnosti. Uglavnom ima efekte kao što su jednostavno gušenje, blaga anestezija i blaga iritacija. Izlaganje visokim koncentracijama može uzrokovati vrtoglavicu, pospanost, pa čak i komu.
Zahtjevi za skladištenje: Treba ga skladištiti u hladnom,-prozračenom skladištu posebno namijenjenom za zapaljive plinove, držati dalje od izvora vatre i toplote, te skladištiti odvojeno od oksidansa i kiselina. Tokom transporta, obično koristite čelične cilindre-otporne na pritisak ili namjenske kamione cisterne i poduzmite anti-mjere.
5. Trenutno stanje tržišta i industrije
N-buten je ključna karika u industrijskom lancu ugljenika četiri. Uz poboljšanje globalnog krekinga etilena i sposobnosti katalitičkog krekinga, ukupna količina C4 resursa je u izobilju. Trenutno se industrijski trend fokusira na-iskorištenje 2-butena visoke vrijednosti (kao što je za proizvodnju propilena) kao i-dubinski razvoj polimer-1-butena u polju materijala visokih performansi.
Kao fundamentalni molekul u oblasti hemije, n-buten je, kroz različite puteve hemijskih reakcija, doveo do proizvoda kao što su plastika, guma i rastvarači koji su usko povezani sa svakodnevnim životom. Razumijevanje njegovih svojstava i primjene nije samo osnovno znanje za hemijske profesionalce, već nam pomaže i da razumijemo kako moderne industrije efikasno pretvaraju naftne resurse u materijale visoke{2}}vrijednosti.
