Методы приготовления бутанола

Бутанол , также известный также как бутиловый спирт , является важным промышленным спиртом вместе с широким спектром применения в производстве а также на территории качестве растворителя . Он поставляется на территории нескольких изомерах , причем 1-бутанол (н-бутанол) является наиболее широко используемым . ПониманиеМетоды приготовления бутанолаИмеет важное значение для его промышленного производства , так также как различные методы могут быть оптимизированы для различных промышленных нужд . В этой статье будут рассмотрены основные методы производства а также основные процессы .

1.Процесс ферментации для производства бутанола

Одним из самых ранних и наиболее устойчивых методов приготовления бутанола являетсяФерментация . Этот биологический процесс , также известный также как ферментация ABE (ацетон-бутанол-этанол), использует бактерии , такие какКлостридиум ацетобутилиумДля преобразования углеводов , таких как глюкоза , кукуруза или патока в бутанол .

Ключевые шаги : Во время ферментации ABE сахара расщепляются на кислоты , такие как уксусная кислота и масляная кислота . Эти кислоты затем превращаются в растворители , включая бутанол . Этот метод обычно производит смесь ацетона , бутанола и этанола , поэтому для выделения бутанола необходимы дополнительные методы разделения , такие как дистилляция .

Преимущества : Этот метод является экологически чистым и может использовать возобновляемые ресурсы , что делает его устойчивым выбором . Однако он имеет более низкие урожаи по сравнению вместе с процессами химического синтеза .

2.Гидроформилирование (процесс Oxo)

ГидроформилированиеПроцесс , широко известный какОксо Процесс , Является широко распространенным химическим путем для крупномасштабного приготовления бутанола . Он включает в себя реакцию пропилена (алкена) вместе с синтез -газом (смесью окиси углерода а также водорода ) с образованием бутанала , который затем гидрируется для осуществления получения бутанола .

Химическая Реакция :

[

Текст {C}3 текст {H}6 текст {CO} текст {H}2 rightarrow текст {C}4 текст {H}8 text{O} quad ( text{butanal})

]

Впоследствии бутанал уменьшается с использованием водорода вместе с образованием бутанола .

[

Текст {C}4 текст {H}8 текст {O} текст {H}2 rightarrow текст {C}4 текст {H}9 текст {OH} quad ( текст {бутанол})

]

Преимущества : Этот метод является высокоэффективным а также масштабируемым , производя значительные количества бутанола для промышленных целей . Его можно точно настроить для управления соотношением изомеров бутанола (н-бутанол, изобутанол и т . д .).

3.Уменьшение бутиральдегида

ДругойСпособ приготовления бутанолаЯвляетсяУменьшение содержания бутиральдегида . Этот метод тесно связан вместе с гидроформилацией , но фокусируется конкретно на гидрогенизации бутиральдегида с получением бутанола .

Обзор процесса : Бутиральдегид получают путем гидроформилирования пропилена . Затем альдегид каталитически восстановляется газообразным водородом с образованием н -бутанола.

Используемые катализаторы : Типичные катализаторы гидрирования включают никель или палладий , которые облегчают реакцию восстановления в мягких условиях .

Промышленная значимость : Этот метод является предпочтительным , когда требуется более селективный и чистый продукт n-бутанола.

4.Каталитическое гидрирование Кротональдегида

Каталитическое гидрирование кротональдегида является еще одним химическим путем для производства бутанола . На Территории этом процессе кротональдегид (ненасыщенный альдегид ) подвергается селективному гидрированию с образованием бутанола .

РеакцияКротональдегид обрабатывают газообразным водородом в присутствии металлического катализатора (такого также как никель или медь ) для разрыва двойных связей , в результате чего образуется бутанол .

ПримененияЭтот метод менее распространен , но используется , когда конкретные производные бутанола желательны для использования в нишевых химических процессах .

5.Биобутанол: устойчивое будущее

Биобутанол относится к бутанолу , который получен изБиологические источникиНапример , биомасса . Повышенное внимание к устойчивости привело к значительному интересу к биобутанолу в качестве альтернативы бутанолу нефтяного происхождения .

Методы производства : Подобно ферментации ABE, биобутанол получают путем микробной ферментации биомассы или сельскохозяйственных остатков . Достижения на территории области генной инженерии и метаболической оптимизации позволили производить биобутанол с более высокими выходами а также улучшенной эффективностью .

Воздействие окружающей средыБиобутанол считается более экологичной альтернативой , поскольку он использует возобновляемое сырье а также имеет более низкий углеродный след по сравнению вместе с традиционными нефтехимическими маршрутами .

Заключение

Методы приготовления бутанолаОни разнообразны , начиная от биологической ферментации до сложных химических процессов , таких как гидроформилирование и гидрирование . Каждый метод имеет свои преимущества и подходит для различных промышленных применений . С растущим акцентом на устойчивость биобутанол привлекает внимание как возобновляемый и экологически чистый вариант . По мере развития технологий наша группа можем ожидать дальнейшего повышения эффективности и масштабируемости производства бутанола , удовлетворяя растущий мировой спрос на этот универсальный химикат .

Понимая эти методы приготовления , промышленные предприятия могут выбрать наиболее подходящий метод , основанный на их производственных потребностях , целях устойчивости и желаемой форме бутанола (н-бутанол, изобутанол а также т . д .).