Kaedah penyediaan butanol

Butanol, juga dikenali sebagai butil alkohol, adalah alkohol industri penting dengan pelbagai aplikasi dalam pembuatan dan sebagai pelarut. Ia datang dalam beberapa isomers, dengan 1-butanol (n-butanol) yang paling banyak digunakan. Memahami yangKaedah penyediaan butanolAdalah penting untuk pengeluaran perindustrian, kerana kaedah yang berbeza boleh dioptimumkan untuk pelbagai keperluan industri. Artikel ini akan meneroka kaedah pengeluaran utama dan proses asas.

1.Proses penapaian untuk pengeluaran Butanol

Salah satu kaedah yang paling awal dan paling mampan untuk menyediakan butanol adalahPenapaian. Proses biologi ini, juga dikenali sebagai penapaian ABE (acetone-butanol-etanol), menggunakan bakteria sepertiClostridium acetobutylicumUntuk menukar karbohidrat seperti glukosa, jagung, atau molas ke butanol.

• Langkah-langkah utama: Semasa penapaian ABE, gula dipecahkan kepada asid seperti asid asetik dan asid butyric. Asid ini kemudian seterusnya ditukar kepada pelarut, termasuk butanol. Kaedah ini biasanya menghasilkan campuran acetone, butanol dan etanol, itulah sebabnya teknik pemisahan tambahan, seperti penyulingan, diperlukan untuk mengasingkan butanol.
• Kelebihan: Kaedah ini mesra alam dan boleh menggunakan sumber yang boleh diperbaharui, menjadikannya pilihan yang mampan. Walau bagaimanapun, ia mempunyai hasil yang lebih rendah berbanding proses sintesis kimia.

2.Hydroformylation (proses Oxo)

YangHydroformylationProses, biasanya dikenali sebagai dalamProses Oxo, Adalah laluan kimia yang digunakan secara meluas untuk penyediaan butanol secara besar-besaran. Ia melibatkan reaksi propelin (alkene untuk) dengan syngas (campuran karbon monoksida dan hidrogen) untuk membentuk butanal, yang kemudian hydrogenated melahirkan butanol.

• Tindak balas kimia: [ Teks {C}3 teks {H}6 teks {CO} text{H}2 rightarrow teks {C}4 teks {H}8 teks {O} quad (teks {butanal}) ] Butanal yang kemudiannya dikurangkan menggunakan hidrogen untuk membentuk butanol. [ Teks {C}4 teks {H}8 teks {O} text{H}2 rightarrow teks {C}4 teks {H}9 teks {OH} quad (teks {butanol}) ]
• Kelebihan: Kaedah ini adalah sangat cekap dan berskala, menghasilkan kuantiti yang banyak butanol untuk tujuan perindustrian. Ia boleh ditala untuk mengawal nisbah isomers butanol (n-butanol, iso-butanol, dll.).

3.Pengurangan Butyraldehyde

LainKaedah penyediaan butanolAdalahPengurangan butyraldehyde. Kaedah ini berkait rapat dengan hydroformylation tetapi memberi tumpuan khusus kepada hidrogen di mana butyraldehyde untuk menghasilkan butanol.

• Gambaran keseluruhan proses: Butyraldehyde dihasilkan daripada hydroformylation daripada propelin. Aldehyde yang kemudian catalytically dikurangkan dengan gas hidrogen untuk menghasilkan n-butanol.
• Pemangkin yang digunakan: Pemangkin hidrogen di mana tipikal termasuk nikel atau palladium, yang memudahkan tindak balas pengurangan keadaan ringan.
• Perkaitan industri: Kaedah ini disukai apabila produk n-butanol yang lebih selektif dan tulen diperlukan.

4.Hidrogen di mana pemangkin Crotonaldehyde

Hidrogen di mana perangsang daripada crotonaldehyde adalah satu lagi laluan kimia untuk pengeluaran butanol. Dalam proses ini, crotonaldehyde (aldehyde tak tepu) menjalani hidrogen di mana terpilih untuk membentuk butanol.

• Tindak balas: Crotonaldehyde dirawat dengan gas hidrogen kehadiran pemangkin logam (seperti nikel atau tembaga) untuk memecahkan ikatan berganda, mengakibatkan butanol.
• Permohonan: Kaedah ini adalah kurang biasa tetapi digunakan apabila derivatif butanol tertentu dikehendaki untuk digunakan dalam proses kimia khusus.

5.Biobutanol: masa depan yang mampan

Biobutanol merujuk kepada butanol yang berasal dariSumber-sumber biologiSeperti biojisim. Peningkatan tumpuan kemampanan telah membawa kepada kepentingan yang ketara dalam biobutanol sebagai alternatif kepada butanol sintesis petroleum.

• Kaedah pengeluaran: Sama seperti penapaian ABE, biobutanol dihasilkan melalui penapaian mikrob biomass atau sisa-sisa pertanian. Kemajuan dalam kejuruteraan genetik dan pengoptimuman metabolik telah membolehkan pengeluaran biobutanol dengan hasil yang lebih tinggi dan kecekapan yang lebih baik.
• Kesan alam sekitar: Biobutanol dianggap alternatif yang lebih hijau kerana ia menggunakan bahan mentah yang boleh diperbaharui dan mempunyai jejak karbon yang lebih rendah berbanding dengan laluan petrokimia tradisional.

Kesimpulan

YangKaedah penyediaan butanolAdalah pelbagai, antara penapaian biologi kepada proses kimia yang canggih seperti hydroformylation dan hidrogen di mana. Setiap kaedah mempunyai kelebihan tersendiri dan sesuai untuk aplikasi perindustrian yang berbeza. Dengan penekanan yang semakin meningkat terhadap kemampanan, biobutanol mendapat perhatian sebagai pilihan yang boleh diperbaharui dan mesra alam. Sebagai kemajuan teknologi, kami boleh mengharapkan peningkatan berterusan dalam kecekapan dan skalabilitas pengeluaran butanol, memenuhi permintaan global yang semakin meningkat untuk kimia serba boleh ini.

Dengan memahami kaedah penyediaan ini, industri boleh memilih teknik yang paling sesuai berdasarkan keperluan pengeluaran mereka, matlamat kemampanan, dan bentuk butanol yang dikehendaki (n-butanol, iso-butanol, dll.).