正丁烷是一种气体烷烃,分子式C4H10。存在于石油和天然气中。有直链的正丁烷和支链的异丁烷两种异构体。二者在常温常压下均为无色可燃性气体。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)。丁烷在催化剂存在下去氢,生成丁烯(1-丁烯和2-丁烯)或丁二烯,在硫酸或无水氢氟酸存在下异构化为异丁烷。异丁烷催化去氢,生成异丁烯(CH3)2C=CH2;异丁烷可作为烃化剂与烯烃反应,生成抗爆性能好的支链烷烃,例如,与异丁烯反应生成异辛烷(见辛烷、辛烷值)。炼油工业中用裂解法生产汽油时生成大量正丁烷,与丙烷和少量乙烷一起液化后作为燃料,即液化石油气,也用作溶剂和化工原料。
正丁烷除直接用作燃料外,还用作溶剂、致冷剂和有机合成原料。丁烷在催化剂存在下脱氢生成丁烯或丁二烯,在硫酸或无水氢氟酸存在下异构成为异丁烷,异丁烷催化脱氢生成异丁烯,异丁烷可作为烃化剂与烯烃反应生成抗爆性能好的支链烃。丁烷经催化氧化可制顺丁烯二酸酐、乙酸、乙醛等;经卤化可制卤代丁烷;经硝化可得硝基丁烷;在高温下催化可制取二硫化碳;经水蒸气转化可制取氢气。此外,丁烷还可做马达燃料掺和物以控制挥发成分;也可做重油精制脱沥青剂;油井中蜡沉淀剂;用于二次石油回收的流溢剂,树脂发泡剂,海水转化为新鲜水的致冷剂,以及烯烃剂格勒聚合溶剂等。
正丁烷生产方法:油田气、湿天然气和裂化气中都含有正丁烷,经分离而得。(1)从油田气和湿天然气分离将其加压冷凝分离,可得含丙烷、丁烷的液化石油气,再用蒸馏法分离得到丁烷。(2)从石油裂解的C4馏份分离由炼厂常温减压蒸馏所得气体,经重整、催化裂化、焦化、热裂化、加氢裂化所得液体气都可得到大量C4馏分,由重整、加氢裂化和常减压蒸馏所得C4馏分主要为丁烷(正丁烷和异丁烷)。乙烯装置副产的C4馏分中也含丁烷,例如石脑油中等深度裂解产物中丁烷的收率为0.19%(重量),占C4馏分的6.5%。由催化裂化装置来的尾气,经分馏,分离出C3馏分、异丁烯和C5馏分以后,从塔底送入前乙腈萃取蒸馏塔,由塔顶得到90%以上的正丁烷。
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