بوتادین (1,3-Butadiene) خصوصیات + کاربرد

بوتادین (Butadiene)

بوتادین یک ماده شیمیایی است که از فرآوری نفت ساخته می شود. این گاز سی و ششمین ماده شیمیایی تولید شده در ایالات متحده است.در این مقاله به کمکه تیم تحلیلی بازار نفت و گاز به خصوصیات و کاربرد های آن می پردازیم. 

حدود 75 درصد از Butadiene برای ساخت لاستیک مصنوعی استفاده می شود. لاستیک مصنوعی به طور گسترده ای برای لاستیک های اتومبیل و کامیون استفاده می شود. بوتادین همچنین برای ساخت پلاستیک ها از جمله اکریلیک استفاده می شود.

بوتادین (1,3-Butadiene) چیست؟

بوتادین یک گاز مصنوعی و بی رنگ است که عملاً در آب نامحلول و در اتانول، اتر، استون و بنزن محلول است. در درجه اول به عنوان یک مونومر برای تولید انواع مختلف پلیمرها و کوپلیمرها و به عنوان یک واسطه شیمیایی در تولید مواد شیمیایی صنعتی استفاده می شود. هنگامی که Butadiene گرم می شود، بخارهای تند منتشر می کند و قابل اشتعال است.در حضور هوا اکسید می شود و پراکسیدهای انفجاری تشکیل می دهد. مسیر اولیه قرار گرفتن در معرض احتمالی انسان با این ترکیب، استنشاق است.

بوتادین و ساختار آن

بوتادین و ساختار آن

خصوصیات بوتادین (1,3-Butadiene)

این گاز بی رنگ با بوی ملایم بنزین مانند است. یک ترکیب آلی با فرمول (CH2=CH)2 است. این گاز بی رنگ است که به راحتی به مایع تبدیل می شود. از نظر صنعتی به عنوان پیش ساز لاستیک مصنوعی اهمیت دارد. این مولکول را می توان به عنوان اتحاد دو گروه وینیل در نظر گرفت. این ساده ترین دین کونژوگه است.

اگرچه Butadiene به سرعت در اتمسفر تجزیه می شود، با این وجود در هوای محیط در مناطق شهری و حومه شهر به دلیل انتشار مداوم آن از وسایل نقلیه موتوری یافت می شود. نام بوتادین همچنین می تواند به ایزومر butadiene اشاره داشته باشد که یک DN تجمعی با ساختار H2C=C=CH−CH3 است. این آلن هیچ اهمیت صنعتی ندارد.در سال 1863، شیمیدان فرانسوی E. Caventou بوتادین را از تجزیه در اثر حرارت آمیل الکل جدا کرد.

این هیدروکربن در سال 1886، پس از جداسازی هنری ادوارد آرمسترانگ از میان فرآورده های نفتی در اثر حرارت، به عنوان Butadiene شناخته شد. در سال 1910، شیمیدان روسی سرگئی لبدف گاز Butadiene را پلیمریزه کرد و ماده ای با خواص لاستیک مانند به دست آورد. با این حال، مشخص شد که این پلیمر برای جایگزینی لاستیک طبیعی در بسیاری از کاربردها، به ویژه لاستیک‌های خودرو، بسیار نرم است.

صنعت گاز Butadiene در سال های منتهی به جنگ جهانی دوم آغاز شد. بسیاری از کشورهای متخاصم متوجه شدند که در صورت وقوع جنگ، می‌توانند از مزارع لاستیک تحت کنترل امپراتوری بریتانیا کوتاه بیایند و در پی کاهش وابستگی خود به لاستیک طبیعی بودند. در سال 1929، ادوارد تشونکر و والتر بوک، که برای IG Farben در آلمان کار می‌کردند، کوپلیمری از استایرن و Butadiene ساختند که می‌توان از آن در لاستیک‌های خودرو استفاده کرد.

بوتادین

بوتادین

تولید جهانی به سرعت آغاز شد، گاز Butadiene از الکل غلات در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده و از استیلن مشتق شده از زغال سنگ در آلمان تولید شد.استخراج از هیدروکربن های C4در ایالات متحده، اروپای غربی و ژاپن، این ماده به عنوان محصول جانبی فرآیند کراکینگ با بخار برای تولید اتیلن و سایر آلکن ها تولید می شود. هنگامی که با بخار مخلوط می شود و برای مدت کوتاهی تا دمای بسیار بالا (اغلب بیش از 900 درجه سانتیگراد) گرم می شود، هیدروکربن های آلیفاتیک هیدروژن را ترک می کنند و مخلوط پیچیده ای از هیدروکربن های غیر اشباع از جمله بوتادین تولید می کنند.

مقدار گاز Butadiene تولید شده به هیدروکربن های مورد استفاده به عنوان خوراک بستگی دارد. خوراک سبک، مانند اتان، در درجه اول اتیلن تولید می‌کند، اما خوراک‌های سنگین‌تر باعث تشکیل الفین‌های سنگین‌تر، گاز Butadiene و هیدروکربن‌های معطر می‌شود. این گاز معمولاً از سایر هیدروکربن‌های چهار کربنه تولید شده در کراکینگ با بخار با تقطیر استخراجی با استفاده از یک حلال آپروتیک قطبی مانند استونیتریل، N-متیل-2-پیرولیدون، فورفورال یا دی متیل فرمامید جدا می‌شود و سپس با تقطیر از آن جدا می‌شود.

در سایر نقاط جهان از جمله آمریکای جنوبی، اروپای شرقی، چین و هند، این گاز نیز از اتانول تولید می شود. در حالی که با کراکینگ بخار برای تولید حجم زیادی از Butadiene قابل رقابت نیست، هزینه های سرمایه پایین تر، تولید از اتانول را به گزینه ای مناسب برای کارخانه های با ظرفیت کمتر تبدیل می کند. دو فرآیند در حال استفاده بود.

جدول قیمت بوتادین

بوتادین در صنعت

حدود 75 درصد از بوتادین تولیدی برای ساخت لاستیک مصنوعی استفاده می شود. لاستیک مصنوعی به طور گسترده ای برای لاستیک های اتومبیل و کامیون استفاده می شود. Butadiene همچنین برای ساخت پلاستیک ها از جمله اکریلیک استفاده می شود. مقادیر کمی در بنزین یافت می شود.

در فرآیند تک مرحله ای توسعه یافته توسط سرگئی لبدف، اتانول به Butadiene ، هیدروژن و آب در دمای 400 تا 450 درجه سانتی گراد بر روی هر یک از انواع کاتالیزورهای اکسید فلز تبدیل می شود: این فرآیند اساس صنعت لاستیک مصنوعی اتحاد جماهیر شوروی در طول جنگ جهانی دوم و پس از آن بود و تا پایان دهه 1970 در روسیه و سایر بخش‌های اروپای شرقی استفاده محدودی داشت.

در همان زمان این نوع ساخت در برزیل لغو شد. از سال 2017، هیچ Butadiene به صورت صنعتی از اتانول تولید نشد. در فرآیند دو مرحله ای دیگر که توسط شیمیدان مهاجر روسی ایوان اوسترومیسلنسکی ایجاد شد، اتانول به استالدئید اکسید می شود که با اتانول اضافی روی یک کاتالیزور سیلیس متخلخل با تانتالیوم در دمای 325 تا 350 درجه سانتی گراد واکنش می دهد تا گاز بوتادین تولید کند. این ماده بیشتر برای ساخت لاستیک های مصنوعی برای ساخت لاستیک ها، کش ها و نوارهای الاستیک استفاده می شود.

بوتادین در صنعت

بوتادین در صنعت

تبدیل این ماده به لاستیک های مصنوعی را پلیمریزاسیون می نامند، فرآیندی که در آن مولکول های کوچک (مونومر) به هم متصل می شوند تا مولکول های بزرگ (پلیمر) بسازند. پلیمریزاسیون Butadiene باعث تولید پلی بوتادین می شود که ماده ای بسیار نرم و تقریباً مایع است.

پلیمریزاسیون Butadiene و سایر مونومرها باعث ایجاد کوپلیمرهایی می شود که ارزش بیشتری دارند. پلیمریزاسیون بوتادین و استایرن و یا اکریلونیتریل، مانند آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، نیتریل-بوتادین (NBR) و استایرن-بوتادین (SBR). این کوپلیمرها بسته به نسبت مونومرهای مورد استفاده در تهیه آنها سخت و یا الاستیک هستند. SBR ماده ای است که بیشتر برای تولید لاستیک خودرو استفاده می شود.

پیش سازهای دیگر لاستیک های مصنوعی از این گاز تهیه می شوند. یکی کلروپرن است. مقادیر کمتری از این گاز برای ساختن آدیپونیتریل، پیش ساز برخی نایلون ها، استفاده می شود. تبدیل بوتادین به آدیپونیتریل مستلزم افزودن سیانید هیدروژن به هر یک از پیوندهای دوگانه در Butadiene است. این فرآیند هیدروسیاناسیون نامیده می شود. Butadiene برای ساخت حلال سولفولان استفاده می شود. بوتادین همچنین در سنتز سیکلوآلکان ها و سیکلوآلکن ها مفید است، زیرا با پیوندهای کربن-کربن مضاعف و سه گانه از طریق واکنش های دیلز-آلدر واکنش می دهد.

پرمصرف ترین های گاز بوتادین

پرمصرف‌ترین واکنش‌ها شامل واکنش‌های Butadiene با یک یا دو مولکول دیگر این گاز است، یعنی به ترتیب دیمریزاسیون و تریمریزاسیون هستند.

  • دیمریزاسیون

Butadiene از طریق دیمریزاسیون به 4-vinylcyclohexene و cyclooctadiene تبدیل می شود. در واقع، وینیل سیکلوهگزن یک ناخالصی رایج است که هنگام ذخیره بوتادین تجمع می یابد.

  • تریمریزاسیون

Butadiene از طریق تریمریزاسیون به سیکلودودکاترین تبدیل می شود. برخی از این فرآیندها از کاتالیزورهای حاوی نیکل یا تیتانیوم استفاده می کنند. 

مضرات گاز بوتادین

قرار گرفتن در معرض این گاز می تواند باعث تحریک چشم ها، مجاری بینی و گلو شود. در غلظت های بسیار بالا، استنشاق این گاز می تواند منجر به سردرد، خستگی، کاهش فشار خون و ضربان نبض، آسیب به سیستم عصبی مرکزی و بیهوشی شود. به عنوان یک ماده سرطان زا برای انسان شناخته شده است.

مطالعات اپیدمیولوژیک ارتباط احتمالی بین قرار گرفتن در معرض این گاز و بیماری های قلبی عروقی را گزارش کرده اند. مطالعات اپیدمیولوژیکی کارگران در کارخانه های لاستیک، ارتباط بین قرار گرفتن در معرض Butadiene و افزایش بروز سرطان خون را نشان داده است. مطالعات حیوانی تومورها را در مکان‌های مختلف از قرار گرفتن در معرض این ماده گزارش کرده‌اند. EPA 1،3- این گاز را به عنوان سرطان زا برای انسان از طریق استنشاق طبقه بندی کرده است.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *