Зажигалки, газовые паяльники, горелки: где применяется Бутан (общая-формула)

Бутан - это насыщенный ациклический углеводород с общей формулой C4H10. Он относится к классу алканов и является газом при нормальных условиях.

Бутан широко используется в промышленности в качестве топлива и как сырье для получения других органических соединений. Рассмотрим подробнее, что из себя представляет это вещество и зачем оно нужно.

Химические свойства бутана

Бутан обладает типичными химическими свойствами представителей класса алканов. Он может окисляться, дегидрироваться, изомеризоваться и хлорироваться.

• При окислении бутана образуются оксид углерода, вода и энергия в виде тепла.
• Дегидрированием бутана можно получить бутилены – непредельные углеводороды, используемые в органическом синтезе.

Одним из важных свойств бутана является возможность обратимого превращения его структурных изомеров – н-бутана и изобутана – друг в друга. Этот процесс называется изомеризацией и широко используется в нефтехимической промышленности для получения изобутана.

Бутан может вступать в реакции замещения с галогенами, например с хлором. Продуктами хлорирования являются хлорзамещенные бутаны – 1-хлорбутан и 2-хлорбутан.

Производство бутана

Бутан с общей формулой C4H10 можно получать из природных источников или синтезировать искусственно в промышленных условиях. Основными способами производства бутана являются:

• Выделение из попутного нефтяного газа и газового конденсата методом ректификации.
• Каталитический крекинг или гидрокрекинг нефтепродуктов.
• Получение изобутана путем изомеризации н-бутана (превращения нормального бутана в изобутан).
• Синтез бутана из простейших углеводородов.

Наиболее распространенный способ – выделение бутановой фракции из попутного газа. Этот процесс осуществляется путем охлаждения и последующей ректификации газа. Полученная таким образом фракция содержит смесь н-бутана и изобутана.

Для увеличения доли изобутана применяют каталитическую изомеризацию – процесс преобразования н-бутана в изобутан на специальных катализаторах. Реакцию проводят либо в газовой фазе при температуре 150-200°C и давлении 1,4-2,8 МПа, либо в жидкой фазе при 50-130°C и давлении около 2 МПа.

Также бутаны могут быть получены из других углеводородов путем синтеза. Например, реакцией метанола или этанола с ацетиленом в присутствии катализаторов образуется бутан:

Таким образом, существует несколько различных способов промышленного производства бутана в зависимости от наличия технологий и исходного сырья на предприятии.

Применение бутана в промышленности

Бутан с химической формулой C4H10 находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• В химической промышленности бутан служит сырьем для получения бутиленов, из которых производят пластмассы, синтетический каучук, пестициды.
• Изобутан применяют для синтеза высокооктановых компонентов автомобильного топлива методом алкилирования.
• Н-бутан используют в производстве малеинового ангидрида – важного сырья для лакокрасочной промышленности.

Однако наиболее широко бутаны применяются в качестве топлива:

• В виде сжиженного газа бутан служит топливом для газовых плит, в газовых баллонах используется как горючий газ.
• Бутан входит в состав смесей с пропаном, которые применяются в зажигалках.
• Жидкие бутаны используют как компонент автомобильного топлива, повышающий его октановое число.

Таким образом, благодаря своим физико-химическим свойствам, бутан нашел широкое применение в промышленности в качестве ценного химического и энергетического сырья.

Безопасность при работе с бутаном

Бутан с общей формулой C4H10 является легковоспламеняющимся и взрывоопасным веществом, поэтому работа с ним требует строгого соблюдения правил техники безопасности.

• При работе с бутаном следует избегать открытого огня и искрообразования, т.к. это может привести к пожару или взрыву.
• Необходимо использовать взрывобезопасное электрооборудование и искробезопасный инструмент при работе с бутаном.

Для защиты персонала на производстве применяют следующие меры безопасности:

• Герметизация оборудования и использование вытяжной вентиляции для предотвращения поступления паров бутана в воздух рабочей зоны.
• Контроль концентрации бутана в воздухе с помощью газоанализаторов.
• Применение средств индивидуальной защиты – противогазов, респираторов, специальной одежды.

Таким образом, строгое соблюдение всех правил безопасности является обязательным при любых операциях с бутаном во избежание несчастных случаев.