เอ็น-บิวทีนคือตัวเชื่อมโยงที่สำคัญในห่วงโซ่อุตสาหกรรมเคมี C4 เนื่องจากเป็นวัตถุดิบเคมีอินทรีย์ขั้นพื้นฐาน จึงเชื่อมโยงการกลั่นปิโตรเลียมขั้นต้นกับวัสดุโพลีเมอร์ขั้นปลายและสารเคมีชั้นดี บทความนี้จะแนะนำความรู้อย่างครอบคลุมเกี่ยวกับ N-บิวทีนจากคำจำกัดความและคุณสมบัติ วิธีการผลิตทางอุตสาหกรรม ขอบเขตการใช้งาน รวมถึงแง่มุมด้านการจัดเก็บและการขนส่งที่ปลอดภัย
N-บิวทีน โดยปกติจะเรียกว่า 1-บิวทีน (สูตรทางเคมี: C₄H₈ สูตรโครงสร้าง: CH₃CH₂CH=CH₂) เป็นวัตถุดิบเคมีอินทรีย์พื้นฐานที่สำคัญ ที่อุณหภูมิและความดันปกติ มันเป็นก๊าซไม่มีสี ละลายได้ในน้ำเล็กน้อย และละลายได้ง่ายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เอทานอลและอีเทอร์ มักจะมีกลิ่นหอมจางๆ
1. กลุ่มสารเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพ
เอ็น-บิวทีนเป็นหนึ่งในสี่ไอโซเมอร์ของบิวทีน อีกสามชนิดคือ 2-บิวทีน (ซึ่งแบ่งออกเป็นรูปแบบซิสและทรานส์) และไอโซบิวทิลีน ค่าคงที่ทางกายภาพที่สำคัญของไอโซบิวทีนมีดังนี้:
น้ำหนักโมเลกุล: 56.1
จุดหลอมเหลว: -185.3 องศา
จุดเดือด: -6.3 องศา
ความหนาแน่น: 0.5951 g/cm³ (ที่ 20/4 องศา ) หนักกว่าอากาศในรูปของก๊าซ (ประมาณ 1.93 เท่าของอากาศ)
จุดวาบไฟ: -80 องศา (ถ้วยปิด) จัดเป็นสารไวไฟอย่างยิ่ง
2. วิธีการผลิตทางอุตสาหกรรม: แหล่งที่มาและกระบวนการผลิต
ไน-บิวทีนที่ใช้ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ได้มาจากการแยกเศษส่วน C4 และยังสามารถผลิตได้โดยใช้กระบวนการสังเคราะห์เฉพาะอีกด้วย
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-บิวทีนได้มาจากการกลั่นและวิธีอื่นๆ
ไดเมอไรเซชันของเอทิลีน (วิธีการสังเคราะห์): เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น ไทเทเนียมเอสเทอร์และไตรเอทิลอะลูมิเนียม) เอทิลีนจะเกิดปฏิกิริยาไดเมอไรเซชัน โดยเลือกสร้าง-บิวทีน 1-บิวทีนที่มีความบริสุทธิ์สูง ซึ่งเป็นเส้นทางเสริมที่สำคัญนอกเหนือจากวิธีการแยก
โดย-การนำผลิตภัณฑ์กลับมาใช้ใหม่: ในกระบวนการที่เกิดขึ้นใหม่บางกระบวนการ เช่น โครงการเมทานอล-ถึง-โอเลฟินส์ (MTO) บิวทีน 1-ก็กลายเป็นผลพลอยได้เช่นกัน
3. สาขาการใช้งาน: ตั้งแต่พลาสติกไปจนถึงสารเคมีละเอียด
Tetradecene ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างปิโตรเคมีขั้นพื้นฐานและวัสดุคุณภาพสูง- การใช้งานส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองทิศทาง: เป็นสื่อกลางสำหรับการผลิตสารเคมีอื่นๆ และเป็นโมโนเมอร์สำหรับโพลีเมอร์
โพลีเมอร์และโคโพลีเมอร์:
โมโนเมอร์โคโพลีเมอร์ความหนาแน่นต่ำ-เชิงเส้น (LLDPE) โคโพลีเมอร์: นี่เป็นหนึ่งในการใช้งานที่สำคัญที่สุดของ 1-บิวทีน เป็นโคพอลิเมอร์กับเอทิลีน ซึ่งสามารถปรับปรุงความต้านทานการแตกร้าวจากความเครียดต่อสิ่งแวดล้อม ความยืดหยุ่น และคุณสมบัติอื่นๆ ของโพลีเอทิลีน และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตฟิล์ม วัสดุบรรจุภัณฑ์ ฯลฯ
โพลี 1-บิวทีน (PB): 1-บิวทีนสามารถเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์ได้ด้วยตัวเองจนเกิดเป็นโพลี 1-บิวทีน นี่คือวัสดุโมเลกุลสูงที่มีความต้านทานการคืบคลานที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการแตกร้าวจากความเครียดได้ดีเยี่ยม และส่วนใหญ่จะใช้ในด้านวัสดุท่อ
สารตัวกลางสังเคราะห์อินทรีย์:
การผลิตบิวทาไดอีน: ด้วยการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันและดีไฮโดรจีเนชัน n-บิวทีนสามารถใช้ในการผลิตบิวทาไดอีน ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับยางสังเคราะห์ (เช่น ยางซิส-บิวทาไดอีนและยางสไตรีน-บิวทาไดอีน)
การเตรียมไอโซบิวทานอลและบิวทานอล: นอร์-บิวทีน (โดยปกติจะเป็นส่วนผสมของ 1-บิวทีนและ 2-บิวทีน) สามารถไฮโดรไลซ์เพื่อผลิตไอโซบิวทานอล จากนั้นจึงดีไฮโดรจีเนชันเพื่อสร้างเมทิลเอทิลคีโตน (บิวทาโนน) บิวทาโนนเป็นตัวทำละลายทางอุตสาหกรรมที่ดีเยี่ยม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสี กาว และหมึก
การเตรียมอีพอกซีไซโคลบิวเทน: ด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยา n-บิวทีนสามารถนำมาใช้ในการผลิตอีพอกซีไซโคลบิวเทน ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นสารเคมีละเอียดอื่นๆ ได้
สารเคมีชั้นดีอื่นๆ:
ไอโซเมอไรเซชันเพื่อผลิตโพรพิลีน: ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ 2-บิวทีน (ซึ่งมักถือเป็นเป้าหมายในการแปลงบิวทีนปกติ) สามารถเกิดปฏิกิริยาการโยกย้ายกับเอทิลีนเพื่อสร้างโพรพิลีน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในการควบคุมความสมดุลของกำลังการผลิตโอเลฟินส์
การออกซิเดชันกับกรดอะดิปิก: บิวทิลีน-ยังสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันเพื่อผลิตกรดอะดิปิก (อะดิโพน) ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวและวัตถุเจือปนอาหาร (เช่น กรดมาลิก)
4. ความปลอดภัยและการจัดเก็บ/การขนส่ง
เนื่องจากธรรมชาติของบิวทีนเป็นสารไวไฟสูง ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยจึงมีความสำคัญสูงสุด
อันตราย: เมื่อผสมกับอากาศ อาจทำให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้ ขีดจำกัดการระเบิดอยู่ที่ประมาณ 1.6% ถึง 10.0% (โดยปริมาตร) ก๊าซหนักกว่าอากาศและมีแนวโน้มที่จะสะสมในบริเวณที่ต่ำ- มันจะติดไฟและไฟย้อนกลับเมื่อพบกับแหล่งกำเนิดประกายไฟ นอกจากนี้ การสัมผัสของเหลว-บิวทิลีนกับผิวหนังอาจทำให้เกิดอาการบวมเป็นน้ำเหลืองได้
ความเป็นพิษ: N-บิวทิลีนจัดอยู่ในประเภทที่มีความเป็นพิษต่ำ- โดยส่วนใหญ่จะมีผลกระทบต่างๆ เช่น การหายใจไม่ออก การดมยาสลบเล็กน้อย และการระคายเคืองเล็กน้อย การได้รับสารที่มีความเข้มข้นสูงอาจทำให้เกิดอาการวิงเวียนศีรษะ ง่วงนอน และถึงขั้นโคม่าได้
ข้อกำหนดในการจัดเก็บ: ควรเก็บไว้ในคลังสินค้าที่เย็นและมีการระบายอากาศดี-ซึ่งกำหนดไว้โดยเฉพาะสำหรับก๊าซไวไฟ เก็บให้ห่างจากแหล่งกำเนิดไฟและแหล่งความร้อน และเก็บแยกต่างหากจากสารออกซิแดนท์และกรด ในระหว่างการขนส่ง โดยปกติจะใช้ถังเหล็กทนแรงดัน-หรือรถบรรทุกน้ำมันโดยเฉพาะ และใช้มาตรการป้องกัน-ไฟฟ้าสถิต
5. สถานะปัจจุบันของตลาดและอุตสาหกรรม
เอ็น-บิวทีนเป็นตัวเชื่อมที่สำคัญในห่วงโซ่อุตสาหกรรมคาร์บอนโฟร์ ด้วยการปรับปรุงความสามารถในการแตกร้าวของเอทิลีนทั่วโลกและความสามารถในการแตกตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ปริมาณทรัพยากร C4 ทั้งหมดมีอยู่อย่างมากมาย ในปัจจุบัน แนวโน้มอุตสาหกรรมมุ่งเน้นไปที่-การใช้มูลค่าสูงของบิวทีน 2- (เช่น สำหรับการผลิตโพรพิลีน) ตลอดจน-การพัฒนาในเชิงลึกของโพลีเมอร์-บิวทีนเกรด 1 ในด้านวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง
ในฐานะโมเลกุลพื้นฐานในสาขาเคมี ไน-บิวทีนได้ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น พลาสติก ยาง และตัวทำละลายที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชีวิตประจำวันผ่านวิถีทางปฏิกิริยาเคมีต่างๆ การทำความเข้าใจคุณสมบัติและการประยุกต์ไม่เพียงแต่เป็นความรู้ที่จำเป็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เราเข้าใจว่าอุตสาหกรรมสมัยใหม่สามารถแปลงทรัพยากรปิโตรเลียมให้เป็นวัสดุที่มีมูลค่าสูง-ได้อย่างไร
