Бутен

Бутен , также известный как бутилен , представляет собой алкен с формулой С ₄ Ч ₈ . Слово бутен может относиться к любому из отдельных соединений. Это бесцветные газы, которые присутствуют в сырой нефти в качестве второстепенного компонента в количествах, слишком малых для эффективной добычи. Таким образом, бутен получают каталитическим крекингом длинноцепочечных углеводородов, оставшихся при переработке сырой нефти. При крекинге образуется смесь продуктов, из которой путем фракционной перегонки извлекают бутен .

Бутен можно использовать в качестве мономера полибутена как , но этот полимер дороже, чем альтернативы с более короткими углеродными цепями, такие полипропилен . Поэтому полибутен используется в более специализированных целях. Бутены чаще используются для изготовления сополимеров (смешанных с другим мономером, например этиленом).

Бутены являются основными компонентами рафинатов , фракций C4 при переработке нефти. Рафинаты, содержащие бутадиен, считаются канцерогенными и мутагенными. Их можно использовать в качестве сырья для дальнейшей переработки или использовать в качестве промышленного топлива. Иногда происходит их смешивание с сжиженным нефтяным газом для непромышленного использования, но в целом это запрещено.

Изомеры

Среди молекул, имеющих химическую формулу C ₄ H ₈ Четыре изомера являются алкенами . Все четыре этих углеводорода имеют углерода четыре атома и одну двойную связь в молекулах , но имеют различное химическое строение . ИЮПАК химических и общепринятые названия этих соединений соответственно :

Общее имя (а)	Название ИЮПАК	Структура	Скелетная формула	3D model
1-бутен , α-бутилен	Бут-1-ен
цис-2-бутен , цис -β-бутилен	(2 Z )-бут-2-ен
транс-2-бутен , транс -β-бутилен	(2 E )-бут-2-ен
изобутен , изобутилен	2-метилпроп-1-ен

В приведенных выше химических структурах маленькие синие цифры на изображениях структур обозначают нумерацию атомов в основной основной цепи молекул. Другие органические соединения имеют формулу C ₄ H ₈ , а именно циклобутан и метилциклопропан , но не являются алкенами и не подпадают под название бутен . Существуют также циклические алкены с четырьмя атомами углерода в целом, такие как циклобутен и два изомера метилциклопропена , но они не имеют формулы C ₄ H ₈ и здесь не обсуждаются.

Характеристики

Все четыре из этих изомеров представляют собой газы при комнатной температуре и давлении , но могут быть сжижены при понижении температуры или повышении давления на них, аналогично бутану под давлением . Эти газы бесцветны, имеют характерный запах и легко воспламеняются . Хотя в природе они не присутствуют в нефти больших количествах, они могут быть получены из нефтехимических продуктов или путем каталитического крекинга нефти в . Хотя они являются стабильными соединениями, двойные связи углерод-углерод делают их более реакционноспособными, чем аналогичные алканы , которые в различных отношениях являются более инертными соединениями.

Из-за двойных связей эти 4-углеродные алкены могут действовать как мономеры при образовании полимеров , а также иметь другое применение в качестве промежуточных продуктов нефтехимии . Они используются в производстве синтетического каучука . Бут-1-ен представляет собой линейный или нормальный альфа-олефин , а изобутилен представляет собой разветвленный альфа-олефин. В довольно небольшом процентном соотношении бут-1-ен используется в качестве одного из сомономеров наряду с другими альфа-олефинами в производстве полиэтилена высокой плотности и линейного полиэтилена низкой плотности . Бутилкаучук производится катионной полимеризацией примерно 2–7% изобутилена с содержанием изопрена . Изобутилен также используется для производства метил- трет -бутилового эфира ( МТБЭ ) и изооктана , которые улучшают сгорание бензина .

Возникновение и производство

Бутены естественным образом присутствуют в сырой нефти , хотя и в небольших количествах, что делает прямую экстракцию экономически нецелесообразной. Вместо этого эти ценные соединения в основном получают с помощью процесса, называемого каталитическим крекингом . Этот промышленный метод предполагает расщепление более длинных углеводородных цепей, которые являются менее ценными побочными продуктами переработки сырой нефти, на более короткие и более полезные молекулы, такие как бутен.

В процессе каталитического крекинга получают смесь различных углеводородов. Чтобы выделить бутен из этой сложной смеси, инженеры-нефтехимики применяют фракционную перегонку . В этом методе разделения используются разные температуры кипения соединений в смеси, что позволяет эффективно извлекать бутен.

Промышленное применение

Производство полимеров

Бутен служит мономером при производстве полибутена, типа полимера. Однако из-за своей более высокой стоимости по сравнению с такими альтернативами, как полипропилен (в котором в качестве мономера используется пропен), полибутен находит свою нишу в более специализированных применениях, где его уникальные свойства оправдывают дополнительные затраты.

Чаще всего бутены используются в производстве сополимеров. В этом процессе бутен соединяется с другим мономером , часто этиленом, для создания материалов со свойствами, которые можно точно настроить для конкретных применений.

Продукция нефтеперерабатывающего завода

Бутены являются основными компонентами рафинатов , которые представляют собой фракции С4, образующиеся при переработке нефти. Эти рафинаты , особенно содержащие бутадиен , считаются опасными из-за их канцерогенных и мутагенных свойств. Несмотря на эти риски, рафинаты служат ценным сырьем для дальнейшей переработки в нефтехимической промышленности.

В некоторых случаях рафинаты используются в качестве промышленного топлива. Однако их добавление в сжиженный нефтяной газ (СНГ) для непромышленного использования обычно запрещено из соображений безопасности и нормативных ограничений.

Соображения по охране окружающей среды и безопасности

Хотя бутены являются ценными промышленными химикатами, их производство и использование сопряжено с проблемами окружающей среды и безопасности. Рафинаты, содержащие бутадиен, распространенный побочный продукт при производстве бутена, являются известными канцерогенами и мутагенами . Это требует строгих мер безопасности в промышленных условиях, где используются эти соединения.

Более того, высокая воспламеняемость бутенов создает риск пожара и взрыва, требуя осторожных процедур хранения и обращения. Потенциальное воздействие производства и использования бутена на окружающую среду, особенно в контексте зависимости от ископаемого топлива и загрязнения пластиком, является постоянной областью беспокойства и исследований в химической промышленности.

Заключение

Бутен с его четырьмя изомерами играет решающую роль в нефтехимической промышленности. От производства посредством каталитического крекинга до разнообразных применений в производстве полимеров и топливных добавок, бутен является примером сложного взаимодействия химии, техники и промышленных процессов, которые характеризуют современные нефтехимические операции. Поскольку отрасль продолжает развиваться, движимая экологическими проблемами и поиском более устойчивых методов, роль бутена и подобных соединений, вероятно, будет продолжать оставаться предметом инноваций и адаптации.

См. также

• 1,3-бутадиен
• Пульс фактов

Внешние ссылки

• Паспорт безопасности изобутилена