正丁醇性质、用途与生产工艺
正丁醇又称1-丁醇、丁醇,是醇类的一种,每个分子拥有四个碳原子,其分子式为CH3CH2CH2CH2OH。有三种同分异构体,分别 是异丁醇、仲丁醇和叔丁醇。常温下为无色、有酒气味的液体,沸点117.7℃,密度(20℃)0.8109g/cm3,凝固点-89.0℃,闪点36~38℃,自燃点689F。折射率(n20D)1.3993 。20℃时在水中的溶解度为7.7%(重量),水在正丁醇中溶解度为20.1%(重量),与乙醇、乙醚及其他多种有机溶剂相混溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限3.7%~10.2%(体积分数)。正丁醇是生产增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的原料,也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚的溶剂。
最早由法国人C.-A.孚兹在1852年从发酵制酒精过程中所得的杂醇油中发现正丁醇。1913年,英国斯特兰奇-格拉哈姆公司以玉米为原料经发酵过程生产丙酮,正丁醇则是主要副产物。以后,由于正丁醇需求量增加,发酵法生产工厂则以生产正丁醇为主,丙酮、乙醇作为副产物。第二次世界大战期间,德国鲁尔化学公司用丙烯羰基合成法生产正丁醇。50年代石油化工兴起,合成法制正丁醇发展迅速,尤以丙烯羰基合成法最快。
在150 ml的分液漏斗中加入21 ml水和100 ml正丁醇,振摇3 min后,静置分层,除去下层,上层则为水饱和正丁醇溶液。(水的密度: 1 g/ml
正丁醇的密度:0.808~0.811 g/ml).
按一般气相色谱法(GT-10)测定正丁醇及挥发性杂质含量,所用条件如下:
柱钢柱,长1.8m,内径6.4mm,填料为10%聚乙二醇400M(PEG 400M),载体为60/80目硅藻土载体。
载气氦,流速45ml/min。检测器火焰电离型。
温度进样150℃,柱温90 0℃检测器150℃。
质量指标 (GB/T 6027---1998)
项目 优级品 一级品 合格品 试验方法
外观 透明液体、无可见杂质 目视
色度(铂 - 钴)号 ≤ 5 10 15 GB3143
密度( 20 ℃) g/cm 3 0.809-0.811 0.809-0.811 0.808-0.812 GB4472
正丁醇含量 % ≥ 99.50 99 98 GB/T6027
酸度(以乙酸计)% ≤ 0.003 0.005 0.01 GB/T6027
硫酸显色试验(铂 - 钴)号 ≤ 20 40 ----- GB/T6027
水分 % ≤ 0.10 0.10 0.2 GB6283
蒸发残渣 % ≤ 0.003 0.005 0.01 GB6324.2
ADI值未规定(FAO/WHO,1994)。
GRAS(FEMA)。
LD
50790 mg/kg(大鼠,经口)。
FEMA(mg/kg):作香料用:软饮料12;冷饮7.0;糖果34;焙烤食品32;酒类1.0;稀奶油4.0。
按FDA§173.1,不得残存(作为溶剂使用时);另按§172.515规定,作香料的用垣以适度为限(2000)。
添加剂中文名称
允许使用该种添加剂的食品中文名称
添加剂功能
最大允许使用量(g/kg)
最大允许残留量(g/kg)
正丁醇
食品
食品用香料
用于配制香精的各香料成分不得超过在GB 2760中的最大允许使用量和最大允许残留量
1-丁醇
食品
食品工业用加工助剂
/
食品工业用加工助剂一般应在制成最后成品之前出去,有规定食品中残留量的除外
化学性质
无色液体,有酒味。 20℃时在水中的溶解度7.7%(重量),水在正丁醇中的溶解度20.1%(重量)。与乙醇、乙醚及其他多种有机溶剂混溶。
用途
用作色谱分析试剂,也用于有机合成等
用途
丁醇是我国《食品添加剂使用卫生标准》规定允许使用的食品香料,主要用于配制香蕉、奶油、威士忌和干酪等型食用香精。在糖果中使用量为34mg/kg;烘烤食品中32mg/kg;软饮料中12mg/kg;冷饮中7.0mg/kg;稀奶油中4.0mg/kg;酒类1.0mg/kg。
用途
丁醇是除草剂2,4-滴丁酯、丁草胺、吡氟禾草灵(稳杀得)和精吡氟禾草灵的中间体。
用途
GB 2760—96规定为允许使用的食用香料。主要用于配制香蕉、奶油、威士忌和干酪等型香精。亦用作萃取用溶剂、色素稀释剂。
用途
正丁醇主要用于制造邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二丁酯、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂,它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中。也是有机合成中制丁醛、丁酸、乙酸丁酯、丁胺和乳酸丁酯等的原料。还是生产三聚氰胺树脂、丙烯酸、油脂、药物(如抗生素、激素和维生素)和香料的萃取剂,醇酸树脂涂料的添加剂等。又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂,脱蜡剂。
生产方法
正丁醇的制备方法有以下几种。
发酵法
丁醇过去都用薯类、粮食或糖类为原料,经水解发酵而得。由发酵液所得产品含正丁醇约为54.8%~58.5%,丙酮30.9%~33.7%,乙醇7.8%~14.2%。随着石油化工的发展,发酵法逐步淘汰。反应方程式如下:(C
6H
10O
5)
n[n(H
2O)]→[菌株]n-C
6H
12O
6[发酵]→CH
3COCH
3+C
4H
9OH+C
2H
5OH
得到的发酵液再进行分馏,分别可得到丙酮、乙醇和正丁醇。
乙醛法
以乙醛为原料加入稀碱溶液,温度在20℃以下得到2-羟基丁醛,当反应到50%即行终止,将碱用酸中和,回收未反应的乙醛,在塔底提取2-羟基丁醛,再用硫酸、乙酸等酸性催化剂在105~137℃使脱水生成巴豆醛,再用铜络催化剂在160~240℃加氢得粗正丁醇和丁醛,经精馏而得成品。CH
3CH=CHCHO+H
2[催化剂]CH
3CH
2CH
2CHO+CH
3CH
2CH
2CH
2OH
丙烯羰基合成法
用丙烯、一氧化碳和氢气在催化床层上进行反应,催化剂为沸石吸附钴盐或脂肪酸钴,反应温度130~160℃,反应压力为20~25MPa,反应生成正丁醛和异丁醛,经过精馏进行分离,将正丁醛催化加氢即得正丁醇。CH
3CH
2CH
2CHO+H
2→CH
3CH
2CH
2CH
2OH
也可以用低压法,由丙烯、一氧化碳和水一步法合成丁醇,反应温度100~104℃,压力1.5MPa,采用五羰基铁、正丁基吡咯烷与水的混合物,但丙烯单程转化率较低,仅8%~10%。反应方程式:CH
3CH=CH
2+3CO+2H
2O→n-C
4H
9OH+2CO
2
生产方法
正丁醇的工业制法主要有三种:发酵法、丙烯羰基合成法和乙醛醇醛缩合法。1.发酵法将粮食、谷类、山芋干或糖蜜等原料经粉碎、加水制成发酵液,以高压蒸汽处理灭菌后冷却,接入纯丙酮-丁醇菌种,于36-37℃下发酵。发酵时生成气体含二氧化碳和氢气。发酵液中含乙醇、丁醇、丙酮、通常比例为6:3:1。精馏后可分别得到丁醇、丙酮和乙醇等,亦可不经分离作总溶剂直接使用。2.羰基合成法 即雷佩法(Reppe Process),焦炭造气得一氧化碳和氢气,与丙烯在高压及有钴系或铑系催化剂存在下进行羰基合成得正、异丁醛,加氢后分馏得正丁醇。3.醇醛缩合法 由两个分子乙醛,经缩合并脱水得到巴豆醛,巴豆醛在镍铬催化存在下于180℃和0.29MPa氢化生产正丁醇。副产的正丁醇可用于生产异辛醇。醇醛缩合法生产1t丁醇消耗98.5%,乙醛1300kg,氢气674kg。
类别
易燃液体
毒性分级
中毒
急性毒性
口服- 大鼠 LD50: 790 毫克/ 公斤; 腹腔- 小鼠 LD50: 603 毫克/ 公斤
刺激数据
皮肤- 兔子 20 毫克/ 24小时 中度; 眼睛- 兔子 2 毫克/ 24小时 重度
爆炸物危险特性
与空气混合可爆
可燃性危险特性
遇明火、高温、氧化剂易燃; 遇热放出刺激烟雾
储运特性
库房通风低温干燥; 与氧化剂, 三氧化铬, 铝分开存放
灭火剂
干粉、水雾,二氧化碳、泡沫
职业标准
TWA 300 毫克/ 立方米
正丁醇
上下游产品信息
上游原料
下游产品