نرمال بوتان چیست؟

در صورتی که می خواهید بدانید نرمال بوتانول چیست، روش های تولید آن چگونه است و هچنین مزایای استفاده از آن به عنوان حلال صنعتی چیست یا در چه صنایعی کاربرد دارد، خواندن این مقاله به شما توصیه می شود.

نرمال بوتان چیست و چه کاربردهایی دارد؟

نرمال بوتانول (N-Butanol) را می توان به عنوان یک واسطه در سنتز شیمیایی و به عنوان یک حلال برای طیف گسترده ای از کاربردهای شیمیایی و صنایع نساجی استفاده کرد. علاوه بر این، نرمال بوتانول به عنوان یک سوخت بالقوه یا افزودنی سوخت در نظر گرفته شده است. تولید بیولوژیکی نرمال بوتانول (استون و اتانول) یکی از بزرگترین فرآیندهای تخمیر صنعتی در اوایل قرن بیستم بود. با این حال تولید تخمیری نرمال بوتانول در دهه 1960 به دلیل افزایش هزینه های بستر و ظهور فرآیندهای پتروشیمی کارآمدتر، رقابت پذیری خود را از دست داد. اخیرا افزایش تقاضا برای استفاده از منابع تجدیدپذیر به عنوان مواد اولیه برای تولید مواد شیمیایی همراه با پیشرفت های بیوتکنولوژی از جمله امیکس (Omics)، سیستم های زیست شناسی، مهندسی متابولیک و پیشرفت های فرآیند نوآورانه باعث ایجاد علاقه مجدد به تولید نرمال بوتانول تخمیری شده است. اما همچنان روش های صنعتی تولید نرمال بوتانول از طریق روش های شیمیایی موجود در پتروشیمی ها باعث افزایش تولید آن شده است و به صورت غالب از این روش جهت دستیابی به نرمال بوتانول استفاه می شود.

فرآیند تولید نرمال بوتانول

نرمال بوتانول به دو روش قابل تولید است که روش اول همان روش سنتی موجود در پتروشیمی ها نظیر فرایند اکسو که همان هیدروفرمیلاسیون است و روش دوم از طریق زیست توده (بوتانول زیستی) می باشد. در ادامه به بررسی جزئی تر هر دو فرآیند تولید آن می پردازیم:

پتروشیمی

در این روش ابتدا پرو پیلن با مخلوطی از گاز هیدروژن و منوکسید کربن واکنش داده تولید بوتیر آلدئید می کند، سپس این ماده به بوتانول کاهش می یابد.

Propylene+(H₂,CO)=Butyraldehyde

Butyraldehyde+H_2-=Butanol

تولید بیو بوتانول

به این صورت که:

1. در این فرایند ابتدا زیست توده که معمولا نشاسته، شکر یا گلوکز است توسط باکتری های ویژه تخمیر می شود.
2. طی این تخمیر مخلوطی شامل استون، بوتانول و اتانول (ABE) تولید می شود.
3. این مخلوط طی فرایند تقطیر جداسازی شده و به الکل های بوتانول، اتانول و استون تجزیه می شود.

بحران جهانی انرژی و عرضه محدود سوخت‌های نفتی، تمرکز جهانی را به سمت توسعه یک فناوری پایدار برای تولید سوخت جایگزین برانگیخته است. استفاده از زیست توده تجدیدپذیر فراوان فرصتی عالی برای توسعه یک فرآیند تولید سوخت زیستی اقتصادی در مقیاسی به اندازه کافی بزرگ برای تأثیرگذاری بر اهداف پایداری و امنیت ارائه می دهد. علاوه بر این چندین مزیت زیست محیطی نیز با استفاده از زیست توده تجدیدپذیر مرتبط است. بوتانول به دلیل محتوای انرژی بالاتر و رطوبت سنجی کمتر نسبت به اتانول برتری دارد. این امر منجر به افزایش علاقه تحقیقاتی به تولید بوتانول از زیست توده تجدیدپذیر در سال های اخیر شده است.

بوتانول به طور سنتی با تخمیر بی هوازی زیر لایه های قند با استفاده از گونه های مختلف کلستریدیای حلال زا تولید می شود. به جز کلستریدیاهای حلال زا، اعتقاد بر این است که هیچ گونه ای در بین باکتری ها مانند آرکئا و یوکاریا برای تولید طبیعی بوتانول به اندازه کافی کارآمد نیست.

توسعه تولید بیوبوتانول تحت تأثیر عوامل خارجی از جمله سیاست و اقتصاد است. الکل به شکل اتانول با موفقیت تجاری شده و به عنوان سوخت زیستی در چندین کشور مانند برزیل و ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، پیشرفت تولید این ماده شیمیایی بسیار عقب تر از تولید اتانول است، زیرا به شدت به پیشرفت های فناوری تخمیر استون، بوتانول و اتانول (ABE) بستگی دارد که با چالش های متعددی مواجه است.

ایزومرهای نرمال بوتانول

بوتانول (مولکول چهار کربن) متعلق به خانواده سایر سوخت های الکلی است، مانند متانول (تک کربن) و اتانول (دو کربن). اتم‌های کربن بوتانول می‌توانند یک ساختار زنجیره ای مستقیم یا ساختارهای شاخه دار تشکیل دهند که به عنوان ایزومر تعریف می‌شوند. چهار ایزومر بوتانول عبارتند از:

• بوتانول نرمال (n-بوتانول یا 1-بوتانول)
• بوتانول ثانویه (s-butanol یا 2-Butanol)
• ایزو بوتانول (Isobutanol) 
• بوتانول سوم (ترت بوتانول)

هر ایزومر بسته به محل –OH و ساختار زنجیره کربنی، خواص متمایزی دارد .توجه داشته باشید که n-بوتانول، تنها ساختار مولکولی با زنجیره مستقیم، معمولا محصول نهایی فرآیند تخمیر با منابع تجدیدپذیر است که معمولا به عنوان بیوبوتانول شناخته می شود. علیرغم تفاوت ساختار و ویژگی بین چهار ایزومر بوتانول، کاربردهای اصلی آنها نسبتا یکسان است. آنها معمولا به عنوان حلال، پاک کننده های صنعتی و افزودنی های سوخت استفاده می شوند.

مزایای نرمال بوتانول نسبت به سایر حلال های صنعتی

• سمیت و خورندگی کم تری دارد در حالی که نسبت به اتانول حلالیت بیشتری در آب دارد.
• نقطه اشتعال آن نسبت به اتانول بالاتر است.
• ویسکوزیته آن مشابه گازوئیل می باشد که برای روانکاری بهتر لازم است.
• بوتانول دارای عدد ستان بالاتری است.
• گرمای نهان تبخیر کم تری دارد.
• ارزش حرارتی بالاتری دارد.

نرمال بوتانول چه کاربردهایی دارد؟

• نرمال بوتانول به عنوان یک حلال مناسب برای چربی ها، روغن ها، اکثر رزین ها، انعطاف دهنده ها و غیره شناخته می شود.
• افزودن مقداری از این ماده به سایر حلال ها می تواند قدرت حلالیت را افزایش دهد.
• در رطوبت های نسبتا بالا زمانی که مقدار رقیق کننده ها و حلال های بسیار فرار خیلی زیاد باشد، لایه های لاکی هنگام خشک شدن تیره می شوند که اضافه شدن این حلال باعث جلوگیری از این موضوع خواهد شد.
• استفاده از این حلال می تواند با شرایط ویژه، کار را برای استفاده از قلم مو در شرایط مختلف مهیا کند.
• در کروماتوگرافی کاغذی به عنوان حلال ظهور استفاده می شود.
• استفاده به عنوان عامل استخراج کننده
• مورد اسفاده در صنعت نساجی
• به عنوان ضد کف در صنعت کاغذسازی
• به عنوان ماده افزودنی در سوخت 
• به عنوان افزودنی در مایعات ضد یخ و مایع ترمز
• در صنعت آرایشی و بهداشتی
• به عنوان طعم دهنده مصنوعی در انواع نوشیدنی ها و صنایع غذایی

چکیده مقاله

همانطور که مطالعه نمودید نرمال بوتانول یک الکل ساده از نوع اول می باشد که دارای 4 اتم کربن است، در واقع یک الکل 4 کربنی است. این ماده به راحتی در حلال های آلی حل شده و حلالیت آن در آب به صورت کم محلول می باشد. این ماده یکی از حلال های صنعتی است که اشتعال پذیری بالایی دارد. برای مطالعه MSDS نرمال بوتانول می توانید به صفحه فروش نرمال بوتانول مراجعه نمایید.