N-butene là mắt xích quan trọng trong chuỗi công nghiệp hóa chất C4. Là một nguyên liệu thô hóa học hữu cơ cơ bản, nó kết nối quá trình lọc dầu ở thượng nguồn và các vật liệu polyme ở hạ nguồn và các hóa chất tinh khiết. Bài viết này sẽ giới thiệu một cách toàn diện kiến thức về N-butene từ định nghĩa và tính chất của nó, phương pháp sản xuất công nghiệp, lĩnh vực ứng dụng cũng như các khía cạnh bảo quản và vận chuyển an toàn.
N-butene, thường được gọi là 1-butene (công thức hóa học: C₄H₈, công thức cấu trúc: CH₃CH₂CH=CH₂), là một nguyên liệu hóa học hữu cơ cơ bản quan trọng. Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, nó là chất khí không màu, ít tan trong nước và dễ tan trong các dung môi hữu cơ như etanol và ete. Nó thường có mùi thơm nhẹ.
1. Họ hóa học và tính chất vật lý
N-butene là một trong bốn đồng phân của butene. Ba loại còn lại là 2-butene (được chia thành dạng cis và trans) và isobutylene. Các hằng số vật lý chính của isobutene như sau:
Trọng lượng phân tử: 56,1
Điểm nóng chảy: -185,3 độ
Điểm sôi: -6,3 độ
Mật độ: 0,5951 g/cm³ (ở 20/4 độ), nặng hơn không khí ở dạng khí (khoảng 1,93 lần so với không khí).
Điểm chớp cháy: -80 độ (cốc kín), được phân loại là chất cực kỳ dễ cháy.
2. Phương pháp sản xuất công nghiệp: Nguồn gốc và quy trình sản xuất
N-butene được sử dụng trong công nghiệp chủ yếu thu được thông qua quá trình tách phần C4 và nó cũng có thể được sản xuất bằng các quy trình tổng hợp cụ thể.
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-butene thu được thông qua quá trình chưng cất và các phương pháp khác.
Quá trình dime hóa ethylene (phương pháp tổng hợp): Với sự có mặt của chất xúc tác (chẳng hạn như este titan và triethylaluminum), ethylene trải qua phản ứng dime hóa, tạo ra-độ tinh khiết cao có chọn lọc. Đây là con đường bổ sung quan trọng bên cạnh phương pháp phân tách.
Phục hồi-sản phẩm phụ: Trong một số quy trình mới nổi như dự án metanol-thành-olefin (MTO), 1-butene cũng xuất hiện dưới dạng sản phẩm phụ.
3. Lĩnh vực ứng dụng: Từ nhựa đến hóa chất tinh khiết
Tetradecene đóng vai trò là cầu nối kết nối các hóa dầu cơ bản và vật liệu{0}cao cấp. Các ứng dụng của nó chủ yếu được chia thành hai hướng: làm chất trung gian để sản xuất các hóa chất khác và làm monome cho polyme.
Polyme và copolyme:
Monome polyetylen mật độ thấp{0}}tuyến tính (LLDPE): Đây là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của 1-butene. Nó được đồng trùng hợp với ethylene, có thể cải thiện khả năng chống nứt do ứng suất môi trường, tính linh hoạt và các tính chất khác của polyetylen, và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất màng, vật liệu đóng gói, v.v.
Poly 1-butene (PB): 1-butene có thể tự polyme hóa để tạo thành poly 1-butene. Đây là vật liệu phân tử cao có khả năng chống rão ở nhiệt độ cao tuyệt vời, chống mài mòn và chống nứt do ứng suất, và chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực vật liệu ống.
Chất trung gian tổng hợp hữu cơ:
Sản xuất butadien: Thông qua quá trình oxy hóa xúc tác và khử hydro, n-butene có thể được sử dụng để sản xuất butadien, là nguyên liệu thô cốt lõi cho cao su tổng hợp (chẳng hạn như cao su cis-butadien và cao su styren-butadien).
Điều chế isobutanol và butanone: N-butene (thường là hỗn hợp của 1-butene và 2-butene) có thể bị thủy phân để tạo ra isobutanol, sau đó khử hydro để tạo thành methyl ethyl ketone (butanone). Butanone là một dung môi công nghiệp tuyệt vời và được sử dụng rộng rãi trong ngành sơn, chất kết dính và mực in.
Điều chế epoxycyclobutane: Thông qua phản ứng oxy hóa xúc tác, n{0}}butene có thể được sử dụng để sản xuất epoxycyclobutane, sau đó có thể tiếp tục chuyển hóa thành các hóa chất tinh khiết khác.
Hóa chất tốt khác:
Đồng phân hóa để tạo ra propylene: Dưới tác dụng của chất xúc tác cụ thể, 2-butene (thường được coi là mục tiêu để chuyển đổi butene thông thường) có thể trải qua phản ứng chuyển vị với ethylene để tạo thành propylene. Đây là công nghệ quan trọng để điều tiết cân bằng năng lực sản xuất olefin.
Oxy hóa thành axit adipic: N-butylene cũng có thể được sử dụng trong quá trình oxy hóa xúc tác để tạo ra axit adipic (adipone), là nguyên liệu thô để sản xuất nhựa polyester không bão hòa và phụ gia thực phẩm (chẳng hạn như axit malic).
4. An toàn và Lưu trữ/Vận chuyển
Do tính chất rất dễ cháy của n{0}}butene nên các biện pháp phòng ngừa an toàn của nó là vô cùng quan trọng.
Nguy hiểm: Khi trộn với không khí, nó có thể tạo thành hỗn hợp dễ nổ. Giới hạn nổ là khoảng 1,6% đến 10,0% (theo thể tích). Khí này nặng hơn không khí và có xu hướng tích tụ ở những khu vực-trũng thấp. Nó sẽ bắt lửa và phản tác dụng khi gặp nguồn lửa. Ngoài ra, việc tiếp xúc với chất lỏng n{7}}butylene với da có thể gây tê cóng.
Độc tính: N-butylene được phân loại là chất-có độc tính thấp. Nó chủ yếu có tác dụng như ngạt thở đơn giản, gây mê nhẹ và kích ứng nhẹ. Tiếp xúc với nồng độ cao có thể gây chóng mặt, buồn ngủ và thậm chí hôn mê.
Yêu cầu bảo quản: Nó phải được bảo quản trong nhà kho mát mẻ,{0}}thông gió tốt, được thiết kế riêng cho khí dễ cháy, tránh xa nguồn lửa và nguồn nhiệt, đồng thời được bảo quản tách biệt khỏi các chất oxy hóa và axit. Trong quá trình vận chuyển, thường sử dụng xi lanh thép-chịu áp lực hoặc xe chở dầu chuyên dụng và thực hiện các biện pháp chống-tĩnh điện.
5. Hiện trạng thị trường và ngành
N-butene là mắt xích quan trọng trong chuỗi công nghiệp carbon 4. Với sự tăng cường khả năng Cracking ethylene và Cracking xúc tác toàn cầu, tổng lượng tài nguyên C4 rất dồi dào. Hiện tại, xu hướng của ngành tập trung vào-việc sử dụng 2-buten có giá trị cao (chẳng hạn như để sản xuất propylene) cũng như sự-phát triển chuyên sâu về polymer-butene cấp 1 trong lĩnh vực vật liệu hiệu suất cao.
Là một phân tử cơ bản trong lĩnh vực hóa học, n{0}}butene, thông qua nhiều con đường phản ứng hóa học khác nhau, đã tạo ra các sản phẩm như nhựa, cao su và dung môi có liên quan chặt chẽ đến cuộc sống hàng ngày. Hiểu được các đặc tính và ứng dụng của nó không chỉ là kiến thức cần thiết đối với các chuyên gia hóa học mà còn giúp chúng ta hiểu cách các ngành công nghiệp hiện đại chuyển đổi hiệu quả tài nguyên dầu mỏ thành vật liệu có giá trị-cao.
