1-БУТАНОЛ (Н-БУТАНОЛ)

ОПИСАНИЕ
1-Бутанол, также известный как н-бутанол, является первичным спиртом с химической формулой C₄H₉OH.
Это бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость со слабым запахом, похожим на запах спирта.

Растворяется в воде . и имеет кипящий точка около 117,7 °C (244 °F).
1-бутанол — это простой алкоголь это широко распространено используется в качестве растворителя в производство красок , покрытий , лаков и т . д . лаки .
Он также используется в производстве пластификаторов, бутиловых эфиров и в качестве промежуточного продукта в химическом синтезе.
 
Номер CAS
71-36-3
 
Синонимы
Бутил спирт, бутанол , н-бутанол, 1-бутиловый спирт, бутан-1-ол, этилкарбинол , бутил гидроксид
 
1-Бутанол (C₄H₉OH), широко известный как н-бутанол, представляет собой бесцветный, легковоспламеняющийся спирт, широко используемый в различных отраслях промышленности.
В данной статье представлен подробный обзор химической структуры, физических свойств, методов производства и применения 1-бутанола.

В нем рассматриваются основные промышленные и экологические последствия его повсеместного использования, рассматриваются как традиционные методы производства, так и современные, устойчивые альтернативы.
Кроме того, в статье рассматриваются последние достижения в производстве 1-бутанола с использованием биотехнологических методов и его потенциальная роль в глобальном переходе на возобновляемые источники энергии.
Благодаря своей универсальности и широкому спектру применения 1-бутанол является неотъемлемой частью различных отраслей промышленности, включая фармацевтику, лакокрасочную промышленность, производство пластмасс и биотоплива.
В статье также подчеркиваются проблемы со здоровьем и окружающей средой, связанные с его использованием, и даются рекомендации по будущим направлениям исследований.
 
Введение
1-Бутанол — один из наиболее широко используемых в промышленности спиртов, известный своими растворяющими свойствами и ролью промежуточного продукта в производстве пластификаторов, бутиловых эфиров и фармацевтических препаратов.
Этот спирт имеет важное экономическое значение благодаря своей универсальности, что делает его ключевым соединением в химическом синтезе и производстве.
 
Растущая важность устойчивого развития и переход к возобновляемым ресурсам также привели к исследованиям биотехнологических методов производства 1-бутанола, что делает эту область значительным технологическим интересом.
Несмотря на его многочисленные сферы применения, его производство и использование также сопряжены с проблемами для окружающей среды и здоровья, такими как токсичность и возможность загрязнения воздуха и воды.
 
Целью данной статьи является предоставление подробного научного обзора свойств, синтеза, применения, воздействия на окружающую среду и будущих разработок, касающихся 1-бутанола.
 
Химические и физические свойства
1-Бутанол (н-бутанол) — алифатический спирт с молекулярной формулой C₄H₉OH.
Ниже приведены его основные химические и физические свойства:
 
Молекулярная структура: 1-бутанол состоит из четырехуглеродной цепи с гидроксильной группой (-ОН), присоединенной к первому атому углерода.
Такая структура придает ему свойства, подобные спирту, например, способность образовывать водородные связи.
 
Температура плавления: −89,8°C
 
Температура кипения: 117,7°С.
 
Плотность: 0,810 г/см³ при 20°C
 
Растворимость: 1-бутанол смешивается с водой и многими органическими растворителями, такими как этанол и ацетон, что делает его полезным в тех случаях, когда требуется растворитель с умеренной полярностью.
 
Давление пара: 5,1 мм рт. ст. при 20°C
 
Температура вспышки: 35°C (закрытый тигель), что указывает на его воспламеняемость при более низких температурах.
 
Химическая активность: Гидроксильная группа (-ОН) делает 1-бутанол реакционноспособным в реакциях конденсации, этерификации и дегидратации.
Как спирт, он может подвергаться окислению с образованием альдегидов (бутаналь) или кислот (масляная кислота) при соответствующих условиях.
 
Сравнение с другими спиртами: 1-бутанол более гидрофобен, чем этанол, что делает его лучшим растворителем для неполярных веществ.
В некоторых случаях он также является более сильным растворителем, чем метанол или этанол.
 
Методы синтеза
Исторически 1-бутанол производился посредством нескольких промышленных процессов.
Основные методы включают в себя:
 
Гидратация 1-бутена: один из наиболее распространенных промышленных методов, при котором 1-бутен подвергается каталитической гидратации с образованием 1-бутанола.
Процесс включает использование кислотных катализаторов, таких как серная кислота или фосфорная кислота.
 
Ферментация: альтернативный биологический процесс, при котором микроорганизмы (например, Clostridium acetobutylicum) сбраживают сахара с образованием 1-бутанола.
Этот метод является частью более широкой области биотоплива и зеленой химии.
 
Гидроформилирование пропена: пропен реагирует с синтез-газом (CO и H₂) в присутствии катализатора с образованием масляного альдегида, который затем гидрируется с получением 1-бутанола.
Этот метод используется в крупномасштабных промышленных применениях.
 
Новые биотехнологии: достижения в области синтетической биологии позволили разработать пути микробной ферментации, которые позволяют напрямую получать 1-бутанол из возобновляемых источников, таких как сахара или целлюлоза.
Такие организмы, как модифицированные штаммы Escherichia coli или дрожжей, были модифицированы для повышения выхода 1-бутанола, что сделало процесс более устойчивым.
 
Сравнение методов: Хотя химические процессы, такие как гидратация 1-бутена, эффективны и широко используются, они основаны на нефтехимическом сырье, что делает их менее устойчивыми.
С другой стороны, биотехнологии, хотя и продолжают совершенствоваться с точки зрения эффективности, представляют собой более экологичную альтернативу с потенциалом для крупномасштабного производства из возобновляемых ресурсов.
 
Промышленное производство 1-бутанола
1-Бутанол производится в огромных масштабах, сотни тысяч тонн производятся по всему миру каждый год. Ключевые аспекты его промышленного производства включают:
 
Сырье: Основным сырьем для производства 1-бутанола являются нефтехимические производные, такие как пропилен или бутен.
В биотехнологических процессах сырье может включать возобновляемые растительные сахара (глюкозу, сахарозу) или лигноцеллюлозную биомассу.
 
Масштабы производства: 1-бутанол производится в больших количествах как традиционным химическим синтезом, так и новыми биологическими методами.
Промышленное производство осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах и специализированных химических заводах с упором на экономически эффективные процессы и крупномасштабные мощности.
 
Основные производители: Ведущими компаниями, занимающимися производством 1-бутанола, являются BASF, Dow Chemical и Evonik, которые управляют крупными предприятиями по всему миру.
 
Экономические факторы: себестоимость производства 1-бутанола зависит от доступности сырья (например, сырой нефти или биологического сырья), цен на энергоносители и технологических инноваций в области более устойчивых методов производства.
 
Применение 1-бутанола
Универсальность 1-бутанола делает его ценным в самых разных отраслях промышленности:
 
Растворитель: используется в качестве растворителя в красках, покрытиях, лаках и клеях.
Его умеренная полярность позволяет ему растворять различные органические соединения, не будучи при этом слишком полярным или неполярным.
 
Производство пластификаторов: 1-бутанол используется для синтеза бутиловых эфиров, которые служат пластификаторами, в частности, в производстве поливинилхлорида (ПВХ).
 
Фармацевтика: 1-бутанол действует как растворитель и промежуточное вещество в синтезе различных фармацевтических продуктов, таких как масляная кислота и некоторые антибиотики.
 
Пищевые добавки: В небольших количествах 1-бутанол также используется в качестве ароматизатора в пищевых продуктах и напитках.
 
Биотопливо: С развитием биотопливной промышленности 1-бутанол привлек внимание как альтернатива этанолу, особенно в контексте транспортного топлива.
Он имеет более высокую плотность энергии, чем этанол, и может использоваться в существующих двигателях внутреннего сгорания без существенных модификаций.
 
Новые области применения: 1-бутанол также изучается на предмет его потенциала в новых экологически чистых технологиях, включая улавливание и хранение углерода, а также в новых биоразлагаемых пластиках.

ИНФОРМАЦИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ 1-БУТАНОЛА (Н-БУТАНОЛА)

 
Меры первой помощи:
Описание мер первой помощи:
Общие советы:
Обратитесь к врачу.
Покажите этот паспорт безопасности лечащему врачу.
Выйдите из опасной зоны:
 
При вдыхании:
При вдыхании выведите пострадавшего на свежий воздух.
Если пострадавший не дышит, сделайте искусственное дыхание.
Обратитесь к врачу.
В случае попадания на кожу:
Немедленно снимите загрязненную одежду и обувь.
Смыть мылом и большим количеством воды.
Обратитесь к врачу.
 
В случае попадания в глаза:
Тщательно промойте большим количеством воды в течение не менее 15 минут и обратитесь к врачу.
Продолжайте промывать глаза во время транспортировки в больницу.
 
При проглатывании:
НЕ вызывайте рвоту.
Никогда ничего не давайте через рот человеку, находящемуся без сознания.
Прополощите рот водой.
Обратитесь к врачу.
 
Меры пожаротушения:
Средства пожаротушения:
Подходящие средства пожаротушения:
Используйте распыленную воду, спиртоустойчивую пену, сухой химикат или углекислый газ.
Особые опасности, возникающие из-за вещества или смеси
Оксиды углерода, оксиды азота (NOx), хлористый водород
 
Советы пожарным:
При необходимости используйте автономный дыхательный аппарат для тушения пожара.
Меры при случайном выбросе:
Меры личной предосторожности, средства индивидуальной защиты и порядок действий в чрезвычайных ситуациях
Используйте средства индивидуальной защиты.
 
Избегайте вдыхания паров, тумана или газа.
Эвакуировать персонал в безопасные зоны.
 
Меры предосторожности по защите окружающей среды:
Предотвратите дальнейшую утечку или разлив, если это безопасно.
Не допускайте попадания продукта в канализацию.
Необходимо избегать выбросов в окружающую среду.
 
Методы и материалы для локализации и очистки:
Собрать с помощью инертного абсорбирующего материала и утилизировать как опасные отходы.
Хранить в подходящих закрытых контейнерах для утилизации.
 
Обращение и хранение:
Меры предосторожности для безопасного обращения:
Избегать вдыхания паров или тумана.
 
Условия безопасного хранения с учетом любых несовместимостей:
Хранить контейнер плотно закрытым в сухом и хорошо проветриваемом месте.
Открытые контейнеры необходимо тщательно запечатать и хранить в вертикальном положении, чтобы предотвратить утечку.
Класс хранения (TRGS 510): 8А: Горючие, коррозионно-активные опасные материалы.
 
Контроль воздействия/индивидуальная защита:
Параметры контроля:
Компоненты с параметрами контроля на рабочем месте
Не содержит веществ с предельно допустимыми концентрациями на рабочем месте.
Контроль воздействия:
Соответствующие технические средства контроля:
Обращаться в соответствии с правилами промышленной гигиены и безопасности.
Мойте руки перед перерывами и в конце рабочего дня.
 
Средства индивидуальной защиты:
Защита глаз/лица:
Плотно прилегающие защитные очки.
Защитная маска (минимум 8 дюймов).
Используйте средства защиты глаз, протестированные и одобренные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или EN 166 (ЕС).
 
Защита кожи:
Работать в перчатках.
Перед использованием перчатки необходимо осмотреть.
Используйте соответствующие перчатки.
Техника снятия (без прикосновения к внешней поверхности перчатки) позволяет избежать контакта кожи с данным продуктом.
Утилизируйте загрязненные перчатки после использования в соответствии с действующим законодательством и надлежащей лабораторной практикой.
Вымойте и высушите руки.
 
Полный контакт:
Материал: Нитриловый каучук
Минимальная толщина слоя: 0,11 мм.
Время прорыва: 480 мин.
Тестируемый материал: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, размер M)
Контакт с брызгами
Материал: Нитриловый каучук
Минимальная толщина слоя: 0,11 мм.
Время прорыва: 480 мин.
Тестируемый материал: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, размер M)
Его не следует толковать как одобрение какого-либо конкретного сценария использования.
 
Защита тела:
Полный защитный костюм от химикатов. Тип защитного снаряжения должен выбираться в зависимости от концентрации и количества опасного вещества на конкретном рабочем месте.
Защита органов дыхания:
Если оценка риска показывает, что использование воздухоочистительных респираторов является целесообразным, используйте полнолицевой респиратор с многоцелевыми комбинированными (США) или респираторными картриджами типа ABEK (EN 14387) в качестве резервной меры технического контроля.
 
Если респиратор является единственным средством защиты, используйте респиратор с подачей воздуха, закрывающий все лицо.
Используйте респираторы и компоненты, протестированные и одобренные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или CEN (ЕС).
Контроль воздействия на окружающую среду
Предотвратите дальнейшую утечку или разлив, если это безопасно.
Не допускайте попадания продукта в канализацию.
Необходимо избегать выбросов в окружающую среду.
 
Стабильность и реакционная способность:
Химическая стабильность:
Стабилен при соблюдении рекомендуемых условий хранения.
Несовместимые материалы:
Сильные окислители:
Опасные продукты разложения:
Опасные продукты разложения, образующиеся в условиях пожара.
Оксиды углерода, оксиды азота (NOx), хлористый водород.
 
Рекомендации по утилизации:
Методы переработки отходов:
Продукт:
Предложите излишки и не подлежащие переработке решения лицензированной компании по утилизации.
Для утилизации данного материала обратитесь в лицензированную профессиональную службу по утилизации отходов.
Загрязненная упаковка:
Утилизируйте как неиспользованный продукт.