丁烷的用途

【背景及概述】^[1][2]

丁烷有两种异构体，即正丁烷、异丁烷。二者在常温常压下均为无色可燃性气体。存在于石油气及天然气中。相对分子质量58.12。正丁烷又称丁烷。相对密度0.6012(0℃)、 0.5788。熔点-138.4℃。沸点-0.5℃。临界温度 152.01℃。临界压力3.797MPa。闪点-60℃。折射率1.3259(液体，在饱和压力下)、1.0013(气体，在常压下)。溶于乙醇(17℃及10.332×10³Pa时，18ml/1ml)、乙醚(25ml/1ml)、氯仿(30ml/1ml)，微溶于水(0.5ml/1ml)。与空气形成爆炸混合物，爆炸极限1.6%～8.5%(体积分数)。

 异丁烷又称2-甲基丙烷。相对密度0.5510 (25℃)。熔点-159.4℃。沸点-11.7℃。临界温度134.98℃。临界压力3.65MPa。折射率1.3508 (液体，在饱和压力下)。闪点-83.6℃。燃点 420℃。微溶于水(40℃时0.005ml/100ml)，溶于乙醇(17℃时1346ml/100ml)、乙醚(18℃时 2839ml/100ml)。与空气形成爆炸混合物，爆炸极限1.9%～8.4%(体积分数)。丁烷是石化工业的重要原料之一，它的来源主要有是，精制液化气、催化裂化副产液 化气和油田气等。正丁烷异构化具有广泛的用途。例如，将正丁烷转化为异丁烷，可用于合成烷基化汽油，也可以用于脱氢生产异丁烯，进而生产聚合物；与少量烯烃进行烷基化反应，用于生产高辛烷值汽油组分；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；在催化剂作用下，脱氢制丁烯、异丁烯及丁二烯；在催化剂作用下，氧化制醋酸、顺丁烯二酐、乙醛等。正丁烷在硫酸或无水氢氟酸作用下，异构化制异丁烷；与硫进行气相反应制噻吩；与卤素反应制卤代丁烷；经硝化可制备硝基丁烷，可用作烃化剂。异丁烷与异丁烯反应，可制备异辛烷，用作汽车辛烷值的改进剂。正丁烷还用作石油精炼时的脱蜡剂。丁烷与丙烷混合用作润滑油的脱沥青、脱蜡剂。异丁烷与丙烯一起氧化，可生产环氧丙烷及叔丁醇。正丁烷还可做有机合成的原料。应用举例如下：

由正丁烷制备丁二烯。丁二烯是一种重要的基本化学品并用于例如制备合成橡胶(丁二烯均 聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶或丁腈橡胶)或用于制备热塑性三元共聚物(丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。丁二烯还转变为环丁砜、氯丁二烯和1，4-六亚 甲基二胺(借助1，4-二氯丁烯和己二腈)。丁二烯的二聚作用还产生可以脱氢 成苯乙烯的乙烯基环己烯。制备方法包括以下步 骤：

A) 提供包含正丁烷的进料气流a；

B) 将包含正丁烷的进料气流a供入至少一个脱氢区并使正丁烷 非氧化性催化脱氢以得到包含正丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯和氢气、 具有或不具有二氧化碳以及具有或不具有蒸汽的气流b；

C) 将气流b和含氧气体供入至少一个第二脱氢区并使1-丁烯和2-丁 烯氧化脱氢以得到包含正丁烷、丁二烯、氢气、二氧化碳和蒸汽的气流c；

D) 使气流c在至少一个个压缩阶段中压缩并冷却以得到至少一 种包含水的冷凝料流d1和包含正丁烷、丁二烯、氢气、二氧化碳和蒸汽的 气流d2；

E) 通过萃取蒸馏将气流d2分离为基本由丁二烯组成的产物流e1和包 含正丁烷、氢气、二氧化碳和蒸汽的料流e2；

F) 使气流e2在至少一个另外的压缩阶段中压缩并冷却以得到至少一 种包含正丁烷和水的冷凝料流f1和包含正丁烷、氢气和二氧化碳的气流e2；

G) 使气流f2冷却以得到包含正丁烷地冷凝料流g1和包含二氧化碳和 氢气的废气流g2；

H) 将水从至少一种冷凝料流f1以及如果合适的话从冷凝料流g1中通 过相分离除去以得到至少一种包含正丁烷的再循环料流h1和至少一种废 水料流h2，并使至少一种再循环料流h1再循环至脱氢区。 

【制备】^[4][5]

方法1：一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，包括以下步骤：

A、混合碳四原料从异丁烷塔中部进料，异丁烷塔循环溶剂从异丁烷塔上部进料，异丁烷塔塔顶部得到异丁烷，异丁烷塔塔釜采出物直接进正丁烷塔中部；

B、正丁烷塔循环溶剂从正丁烷塔顶部进料，正丁烷塔塔顶得到正丁烷，正丁烷塔塔釜采出物进汽提塔；

C、汽提塔顶部得到正丁烯，汽提塔塔釜得到循环溶剂；循环溶剂被分成两股物流，分别进异丁烷塔和正丁烷塔循环利用。

方法2：一种由异丁烷制备正丁烷的方法，其包括以下步骤：

A、提供至少包含质量百分比80%异丁烷的进料气流a；

B、将进料气流a供入至少一个正构化区域，并在催化剂作用下使异丁烷发生正构 化反应，从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、氢 气的产物气流b；

C、将产物气流b供入至少一个加氢饱和区域进行加氢催化反应，使异丁烯、1-丁 烯、2-丁烯、丙烯加氢从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷和氢气的气流c；

D、在0-40℃下冷凝分离气流c，得到包含氢气、甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分 的气相流d1和包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷的液相流d2；

E、将液相流d2供入蒸馏区域进一步分离液相流d2中的甲烷、乙烷、丙烷等低 沸点次级组分并形成包含甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷的产物流e1和包含异丁烷和正丁烷的 产物流e2；

F、将料流e2供入第二蒸馏区域，分离异丁烷和正丁烷形成包含异丁烷料流f1和正丁烷料流f2，同时将异丁烷料流f1循环反馈至正构化区域。

【主要参考资料】

[1] 实用精细化工辞典

[2] 郭洪臣;艾沙努拉洪;苗翠兰;刘国东.一种用负载金的分子筛催化剂转化正丁烷为异丁烷的方法. CN201110324047.X，申请日2011-10-22

[3] S·克罗内;C·克兰尔;G-P·申德勒;M·杜达;F·博格迈尔.由正丁烷制备丁二烯的方法. CN200580042447.4，申请日2005-12-07

[4] 任万忠;王文华;许文友;陈小平;赵旗;虞乐舜.一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法CN201110433514.2，申请日2011-12-22

[5] 徐志刚;吴非克;顾佳慧;牛锦生;张俞.一种由异丁烷制备正丁烷的方法CN201510301472.5，申请日2015-06-05