Cara membuat butanol: menerangkan kaedah pengeluaran butanol secara terperinci

Butanol adalah bahan mentah kimia yang penting, digunakan secara meluas dalam banyak bidang seperti pelarut, bahan bakar, dan bahan tambahan plastik. Terdapat banyak kaedah pengeluaran butanol. Artikel ini akan memperkenalkan beberapa proses pembuatan butanol utama secara terperinci untuk membantu pembaca memahami cara membuat butanol dan kelebihan dan kekurangan setiap kaedah.

Gambaran keseluruhan kaedah pengeluaran butanol

Terdapat tiga cara utama untuk menghasilkan butanol: melalui petrokimia, melalui penapaian, dan melalui reaksi hidrogenasi propilena. Kaedah yang berbeza tidak hanya sesuai untuk bahan mentah yang berbeza, tetapi juga mempunyai kesan yang berbeza terhadap kos, output dan kesan persekitaran. Memahami ciri-ciri kaedah ini membantu memilih proses pengeluaran yang paling sesuai.

1. Pengeluaran butanol melalui kaedah petrokimia

Kaedah petrokimia pada masa ini merupakan kaedah pengeluaran butanol yang paling biasa, dan reaksi hidrogenasi atau retak olefin biasanya digunakan untuk mendapatkan butanol. Proses khusus umumnya melalui tindak balas hidrogenasi propilena (C3H6) untuk menghasilkan 1-butanol atau melalui tindak balas hidrogenasi n-butena untuk menghasilkan butanol.

1.1 Penghidrogenan propilena

Penghidrogenan propilena adalah salah satu kaedah pengeluaran butanol industri yang paling biasa digunakan. Kaedah ini bertindak balas propilena (C3H6) dengan hidrogen dalam keadaan suhu tinggi dan tekanan tinggi untuk menghasilkan butanol. Kelebihan proses ini adalah teknologi matang, proses sederhana, dan kadar pengeluaran yang tinggi. Kelemahannya ialah penggunaan tenaga yang tinggi diperlukan.

1.2 Kaedah hidrogenasi n-butena

Kaedah hidrogenasi n-butena menghasilkan butanol dengan bertindak balas n-butena (C4H8) dengan hidrogen. Produk kaedah ini mempunyai kemurnian yang tinggi dan dapat dengan berkesan mengelakkan penghasilan produk sampingan, yang merupakan salah satu jalan pengeluaran yang ideal dalam industri semasa.

2. Pengeluaran butanol melalui penapaian

Kaedah penapaian adalah untuk menukar bahan organik (seperti gula, kanji atau minyak sayuran) menjadi butanol melalui penapaian mikroba. Kaedah ini biasanya menggunakan bakteria tertentu seperti Clostridium acetobutylicum untuk penapaian.

2.1 Kelebihan kaedah penapaian

Kelebihan kaedah fermentasi adalah bahawa ia mempunyai pelbagai sumber bahan mentah, dapat menggunakan sisa pertanian, gula dan sumber lain untuk pengeluaran, dan mempunyai keramahan alam sekitar yang tinggi. Proses pengeluaran fermentasi adalah ringan dan mudah dikendalikan, sesuai untuk pengeluaran skala kecil dan sederhana.

2.2 Cabaran penapaian

Walaupun kaedah fermentasi mempunyai kelebihan dalam keramahan alam sekitar dan kepelbagaian bahan mentah, kecekapan pengeluarannya relatif rendah, dan hasilnya tidak stabil seperti kaedah petrokimia. Oleh itu, kaedah penapaian semasa digunakan terutamanya untuk penyelidikan eksperimen atau pengeluaran berskala kecil.

3. Pengeluaran butanol melalui reaksi hidrogenasi propilena

Pengeluaran butanol melalui hidrogenasi propilena adalah proses pengeluaran yang cekap dan lebih ekonomik. Kaedah ini bergantung pada propilena (C3H6) untuk menghasilkan butanol di bawah tindakan pemangkin hidrogenasi. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam industri, terutamanya di kawasan yang kaya dengan propilena.

3.1 Keadaan proses reaksi hidrogenasi propilena

Reaksi ini biasanya dilakukan pada suhu yang lebih tinggi (200-350 ° C) dan tekanan yang lebih tinggi, dan memerlukan penambahan pemangkin (seperti pemangkin logam seperti nikel dan tembaga). Proses reaksi propilena dan hidrogen untuk menghasilkan butanol lebih cekap dan mempunyai produk sampingan yang lebih sedikit.

3.2 Ekonomi tindak balas hidrogenasi propilena

Salah satu kelebihan utama tindak balas hidrogenasi propilena adalah kos pengeluaran yang lebih rendah. Oleh kerana propilena telah digunakan secara meluas sebagai bahan mentah dalam pengeluaran petrokimia, kos pengeluaran dan penggunaan tenaga relatif terkawal, jadi proses ini banyak digunakan dalam pengeluaran butanol berskala besar.

4. Pilih kaedah pengeluaran butanol yang sesuai

Cara membuat butanol, memilih kaedah pengeluaran yang betul adalah kuncinya. Proses pengeluaran yang berbeza sesuai untuk keperluan dan keadaan pengeluaran yang berbeza. Semasa memilih proses, perlu mempertimbangkan pelbagai faktor seperti sumber bahan mentah, skala pengeluaran, kecekapan tenaga dan perlindungan alam sekitar.

4.1 Pilihan terbaik untuk pengeluaran besar-besaran

Untuk pengeluaran industri berskala besar, reaksi hidrogenasi propilena adalah pilihan yang paling ideal. Kaedah ini mempunyai kelebihan kecekapan dan kestabilan yang tinggi, dapat memenuhi keperluan pengeluaran berskala besar, dan dapat mengawal kos pengeluaran dengan berkesan.

4.2 Kaedah pilihan untuk pengeluaran berskala kecil

Untuk pengeluaran berskala kecil atau projek yang memerlukan perlindungan alam sekitar yang tinggi, penapaian boleh menjadi pilihan yang baik. Walaupun kecekapan pengeluarannya rendah, kesan persekitarannya kecil, dan bahan mentah biomas yang murah dapat digunakan.

Kesimpulan

Terdapat banyak kaedah pengeluaran butanol, dan masing-masing mempunyai senario dan kelebihan dan kekurangannya. Cara membuat butanol bergantung pada faktor seperti skala pengeluaran, sumber bahan mentah dan keperluan persekitaran. Undang-undang petrokimia sesuai untuk produksi berskala besar, sementara undang-undang fermentasi sesuai untuk produksi skala kecil atau kesempatan dengan persyaratan yang lebih tinggi untuk perlindungan lingkungan. Memahami kaedah pengeluaran ini akan membantu memilih laluan pembuatan butanol yang terbaik.