106-97-8/丁烷的用途

【背景及概述】^[1][2]

丁烷有兩種異構(gòu)體，即正丁烷、異丁烷。二者在常溫常壓下均為無(wú)色可燃性氣體。存在于石油氣及天然氣中。相對(duì)分子質(zhì)量58.12。正丁烷又稱(chēng)丁烷。相對(duì)密度0.6012(0℃)、0.5788。熔點(diǎn)-138.4℃。沸點(diǎn)-0.5℃。臨界溫度152.01℃。臨界壓力3.797MPa。閃點(diǎn)-60℃。折射率1.3259(液體，在飽和壓力下)、1.0013(氣體，在常壓下)。溶于乙醇(17℃及10.332×10³Pa時(shí)，18ml/1ml)、乙醚(25ml/1ml)、氯仿(30ml/1ml)，微溶于水(0.5ml/1ml)。與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限1.6%～8.5%(體積分?jǐn)?shù))。

異丁烷又稱(chēng)2-甲基丙烷。相對(duì)密度0.5510 (25℃)。熔點(diǎn)-159.4℃。沸點(diǎn)-11.7℃。臨界溫度134.98℃。臨界壓力3.65MPa。折射率1.3508 (液體，在飽和壓力下)。閃點(diǎn)-83.6℃。燃點(diǎn)420℃。微溶于水(40℃時(shí)0.005ml/100ml)，溶于乙醇(17℃時(shí)1346ml/100ml)、乙醚(18℃時(shí)2839ml/100ml)。與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限1.9%～8.4%(體積分?jǐn)?shù))。丁烷是石化工業(yè)的重要原料之一，它的來(lái)源主要有是，精制液化氣、催化裂化副產(chǎn)液化氣和油田氣等。正丁烷異構(gòu)化具有廣泛的用途。例如，將正丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烷，可用于合成烷基化汽油，也可以用于脫氫生產(chǎn)異丁烯，進(jìn)而生產(chǎn)聚合物；與少量烯烴進(jìn)行烷基化反應(yīng)，用于生產(chǎn)高辛烷值汽油組分；催化裂解制乙烯和丙烯等等。

【用途】^[3][1]

丁烷用作民用燃料。正丁烷可用作裂解制乙烯原料；在催化劑作用下，脫氫制丁烯、異丁烯及丁二烯；在催化劑作用下，氧化制醋酸、順丁烯二酐、乙醛等。正丁烷在硫酸或無(wú)水氫氟酸作用下，異構(gòu)化制異丁烷；與硫進(jìn)行氣相反應(yīng)制噻吩；與鹵素反應(yīng)制鹵代丁烷；經(jīng)硝化可制備硝基丁烷，可用作烴化劑。異丁烷與異丁烯反應(yīng)，可制備異辛烷，用作汽車(chē)辛烷值的改進(jìn)劑。正丁烷還用作石油精煉時(shí)的脫蠟劑。丁烷與丙烷混合用作潤(rùn)滑油的脫瀝青、脫蠟劑。異丁烷與丙烯一起氧化，可生產(chǎn)環(huán)氧丙烷及叔丁醇。正丁烷還可做有機(jī)合成的原料。應(yīng)用舉例如下：

由正丁烷制備丁二烯。丁二烯是一種重要的基本化學(xué)品并用于例如制備合成橡膠(丁二烯均聚物、苯乙烯-丁二烯橡膠或丁腈橡膠)或用于制備熱塑性三元共聚物(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。丁二烯還轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)丁砜、氯丁二烯和1，4-六亞甲基二胺(借助1，4-二氯丁烯和己二腈)。丁二烯的二聚作用還產(chǎn)生可以脫氫成苯乙烯的乙烯基環(huán)己烯。制備方法包括以下步驟：

A)提供包含正丁烷的進(jìn)料氣流a；

B)將包含正丁烷的進(jìn)料氣流a供入至少一個(gè)第一脫氫區(qū)并使正丁烷非氧化性催化脫氫以得到包含正丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯和氫氣、具有或不具有二氧化碳以及具有或不具有蒸汽的氣流b；

C)將氣流b和含氧氣體供入至少一個(gè)第二脫氫區(qū)并使1-丁烯和2-丁烯氧化脫氫以得到包含正丁烷、丁二烯、氫氣、二氧化碳和蒸汽的氣流c；

D)使氣流c在至少一個(gè)第一個(gè)壓縮階段中壓縮并冷卻以得到至少一種包含水的冷凝料流d1和包含正丁烷、丁二烯、氫氣、二氧化碳和蒸汽的氣流d2；

E)通過(guò)萃取蒸餾將氣流d2分離為基本由丁二烯組成的產(chǎn)物流e1和包含正丁烷、氫氣、二氧化碳和蒸汽的料流e2；

F)使氣流e2在至少一個(gè)另外的壓縮階段中壓縮并冷卻以得到至少一種包含正丁烷和水的冷凝料流f1和包含正丁烷、氫氣和二氧化碳的氣流e2；

G)使氣流f2冷卻以得到包含正丁烷地冷凝料流g1和包含二氧化碳和氫氣的廢氣流g2；

H)將水從至少一種冷凝料流f1以及如果合適的話從冷凝料流g1中通過(guò)相分離除去以得到至少一種包含正丁烷的再循環(huán)料流h1和至少一種廢水料流h2，并使至少一種再循環(huán)料流h1再循環(huán)至第一脫氫區(qū)。

【制備】^[4][5]

方法1：一種由混合碳四制備高純度異丁烷、正丁烷和丁烯的方法，包括以下步驟：

A、混合碳四原料從異丁烷塔中部進(jìn)料，異丁烷塔循環(huán)溶劑從異丁烷塔上部進(jìn)料，異丁烷塔塔頂部得到異丁烷，異丁烷塔塔釜采出物直接進(jìn)正丁烷塔中部；

B、正丁烷塔循環(huán)溶劑從正丁烷塔頂部進(jìn)料，正丁烷塔塔頂?shù)玫秸⊥椋⊥樗沙鑫镞M(jìn)汽提塔；

C、汽提塔頂部得到正丁烯，汽提塔塔釜得到循環(huán)溶劑；循環(huán)溶劑被分成兩股物流，分別進(jìn)異丁烷塔和正丁烷塔循環(huán)利用。

方法2：一種由異丁烷制備正丁烷的方法，其包括以下步驟：

A、提供至少包含質(zhì)量百分比80%異丁烷的進(jìn)料氣流a；

B、將進(jìn)料氣流a供入至少一個(gè)正構(gòu)化區(qū)域，并在催化劑作用下使異丁烷發(fā)生正構(gòu)化反應(yīng)，從而得到包含異丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、異丁烯、1-丁烯、2-丁烯、氫氣的產(chǎn)物氣流b；

C、將產(chǎn)物氣流b供入至少一個(gè)加氫飽和區(qū)域進(jìn)行加氫催化反應(yīng)，使異丁烯、1-丁烯、2-丁烯、丙烯加氫從而得到包含異丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷和氫氣的氣流c；

D、在0-40℃下冷凝分離氣流c，得到包含氫氣、甲烷、乙烷、丙烷等低沸點(diǎn)次級(jí)組分的氣相流d1和包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷的液相流d2；

E、將液相流d2供入第一蒸餾區(qū)域進(jìn)一步分離液相流d2中的甲烷、乙烷、丙烷等低沸點(diǎn)次級(jí)組分并形成包含甲烷、乙烷、丙烷和異丁烷的產(chǎn)物流e1和包含異丁烷和正丁烷的產(chǎn)物流e2；

F、將料流e2供入第二蒸餾區(qū)域，分離異丁烷和正丁烷形成包含異丁烷料流f1和正丁烷料流f2，同時(shí)將異丁烷料流f1循環(huán)反饋至正構(gòu)化區(qū)域。

【主要參考資料】

[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典

[2] 郭洪臣;艾沙努拉洪;苗翠蘭;劉國(guó)東.一種用負(fù)載金的分子篩催化劑轉(zhuǎn)化正丁烷為異丁烷的方法.CN201110324047.X，申請(qǐng)日2011-10-22

[3] S·克羅內(nèi);C·克蘭爾;G-P·申德勒;M·杜達(dá);F·博格邁爾.由正丁烷制備丁二烯的方法.CN200580042447.4，申請(qǐng)日2005-12-07

[4] 任萬(wàn)忠;王文華;許文友;陳小平;趙旗;虞樂(lè)舜.一種由混合碳四制備高純度異丁烷、正丁烷和丁烯的方法CN201110433514.2，申請(qǐng)日2011-12-22

[5] 徐志剛;吳非克;顧佳慧;牛錦生;張俞.一種由異丁烷制備正丁烷的方法CN201510301472.5，申請(qǐng)日2015-06-05