特性和发现历程 | 正丁醇(英文1-Butanol)也叫1-丁醇或丁醇,是醇类的一种,每个分子拥有四个碳原子,其分子式为CH3CH2CH2CH2OH。有三种同分异构体,分别
是异丁醇、仲丁醇和叔丁醇。
一种无色、有酒气味的液体,沸点117.7℃,密度(20℃)0.8109g/cm3,凝固点-89.0℃,闪点36~38℃,自燃点689F。折射率(n20D)1.3993
。20℃时在水中的溶解度为7.7%(重量),水在正丁醇中溶解度为20.1%(重量),与乙醇、乙醚及其他多种有机溶剂相混溶。是多种涂料的溶剂和
制增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的原料,也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药的萃取剂,还用于
制造表面活性剂。 蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限3.7%~10.2%(体积分数)。
正丁醇最早由法国人C.-A.孚兹在1852年从发酵制酒精过程中所得的杂醇油中发现。1913年,英国斯特兰奇-格拉哈姆公司以玉米为原料经发酵
过程生产丙酮,正丁醇则是主要副产物。以后,由于正丁醇需求量增加,发酵法生产工厂则以生产正丁醇为主,丙酮、乙醇作为副产物。第二
次世界大战期间,德国鲁尔化学公司用丙烯羰基合成法生产正丁醇。50年代石油化工兴起,合成法制正丁醇发展迅速,尤以丙烯羰基合成法最
快。 |
配置水饱和的正丁醇溶液 | 在150 ml的分液漏斗中加入21 ml水和100 ml正丁醇,振摇3 min后,静置分层,除去下层,上层则为水饱和正丁醇溶液。(水的密度: 1 g/ml
正丁醇的密度:0.808~0.811 g/ml). |
含量分析 | 按一般气相色谱法(GT-10)测定正丁醇及挥发性杂质含量,所用条件如下: 柱钢柱,长1.8m,内径6.4mm,填料为10%聚乙二醇400M(PEG 400M),载体为60/80目硅藻土载体。 载气氦,流速45ml/min。检测器火焰电离型。 温度进样150℃,柱温90 0℃检测器150℃。 |
参考质量标准 | 质量指标 (GB/T 6027---1998)
项目 优级品 一级品 合格品 试验方法
外观 透明液体、无可见杂质 目视
色度(铂 - 钴)号 ≤ 5 10 15 GB3143
密度( 20 ℃) g/cm 3 0.809-0.811 0.809-0.811 0.808-0.812 GB4472
正丁醇含量 % ≥ 99.50 99 98 GB/T6027
酸度(以乙酸计)% ≤ 0.003 0.005 0.01 GB/T6027
硫酸显色试验(铂 - 钴)号 ≤ 20 40 ----- GB/T6027
水分 % ≤ 0.10 0.10 0.2 GB6283
蒸发残渣 % ≤ 0.003 0.005 0.01 GB6324.2 |
毒性 | ADI值未规定(FAO/WHO,1994)。 GRAS(FEMA)。 LD50790 mg/kg(大鼠,经口)。 |
使用限量 | FEMA(mg/kg):作香料用:软饮料12;冷饮7.0;糖果34;焙烤食品32;酒类1.0;稀奶油4.0。 按FDA§173.1,不得残存(作为溶剂使用时);另按§172.515规定,作香料的用垣以适度为限(2000)。 |
食品添加剂最大允许使用量最大允许残留量标准 | 添加剂中文名称 | 允许使用该种添加剂的食品中文名称 | 添加剂功能 | 最大允许使用量(g/kg) | 最大允许残留量(g/kg) | 正丁醇 | 食品 | 食品用香料 | 用于配制香精的各香料成分不得超过在GB 2760中的最大允许使用量和最大允许残留量 | | 1-丁醇 | 食品 | 食品工业用加工助剂 | / | 食品工业用加工助剂一般应在制成最后成品之前出去,有规定食品中残留量的除外 |
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化学性质 | 无色液体,有酒味。 20℃时在水中的溶解度7.7%(重量),水在正丁醇中的溶解度20.1%(重量)。与乙醇、乙醚及其他多种有机溶剂混溶。 |
用途 | 用作色谱分析试剂,也用于有机合成等 |
用途 | 丁醇是我国《食品添加剂使用卫生标准》规定允许使用的食品香料,主要用于配制香蕉、奶油、威士忌和干酪等型食用香精。在糖果中使用量为34mg/kg;烘烤食品中32mg/kg;软饮料中12mg/kg;冷饮中7.0mg/kg;稀奶油中4.0mg/kg;酒类1.0mg/kg。 |
用途 | 丁醇是除草剂2,4-滴丁酯、丁草胺、吡氟禾草灵(稳杀得)和精吡氟禾草灵的中间体。 |
用途 | GB 2760—96规定为允许使用的食用香料。主要用于配制香蕉、奶油、威士忌和干酪等型香精。亦用作萃取用溶剂、色素稀释剂。 |
用途 | 主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂,它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中。也是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。还是油脂、药物(如抗生素、激素和维生素)和香料的萃取剂,醇酸树脂涂料的添加剂等。又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂,脱蜡剂。 |
用途 | 用于生产乙酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯及磷酸类增塑剂,还用于生产三聚氰胺树脂、丙烯酸、环氧清漆等 |
生产方法 | 正丁醇的工业制法主要有三种:发酵法、丙烯羰基合成法和乙醛醇醛缩合法。1.发酵法将粮食、谷类、山芋干或糖蜜等原料经粉碎、加水制成发酵液,以高压蒸汽处理灭菌后冷却,接入纯丙酮-丁醇菌种,于36-37℃下发酵。发酵时生成气体含二氧化碳和氢气。发酵液中含乙醇、丁醇、丙酮、通常比例为6:3:1。精馏后可分别得到丁醇、丙酮和乙醇等,亦可不经分离作总溶剂直接使用。2.羰基合成法 即雷佩法(Reppe Process),焦炭造气得一氧化碳和氢气,与丙烯在高压及有钴系或铑系催化剂存在下进行羰基合成得正、异丁醛,加氢后分馏得正丁醇。3.醇醛缩合法 由两个分子乙醛,经缩合并脱水得到巴豆醛,巴豆醛在镍铬催化存在下于180℃和0.29MPa氢化生产正丁醇。副产的正丁醇可用于生产异辛醇。醇醛缩合法生产1t丁醇消耗98.5%,乙醛1300kg,氢气674kg。 |
生产方法 | 由丙酮-丁醇发酵法制取。 由丁醛按Oxo反应氢化而得。 由乙醛缩合为巴豆醛,然后再氢化而成。 |
生产方法 | 其制备方法有以下几种。 发酵法 丁醇过去都用薯类、粮食或糖类为原料,经水解发酵而得。由发酵液所得产品含正丁醇约为54.8%~58.5%,丙酮30.9%~33.7%,乙醇7.8%~14.2%。随着石油化工的发展,发酵法逐步淘汰。反应方程式如下:(C6H10O5)n[n(H2O)]→[菌株]n-C6H12O6[发酵]→CH3COCH3+C4H9OH+C2H5OH 得到的发酵液再进行分馏,分别可得到丙酮、乙醇和正丁醇。 乙醛法 以乙醛为原料加入稀碱溶液,温度在20℃以下得到2-羟基丁醛,当反应到50%即行终止,将碱用酸中和,回收未反应的乙醛,在塔底提取2-羟基丁醛,再用硫酸、乙酸等酸性催化剂在105~137℃使脱水生成巴豆醛,再用铜络催化剂在160~240℃加氢得粗正丁醇和丁醛,经精馏而得成品。CH3CH=CHCHO+H2[催化剂]CH3CH2CH2CHO+CH3CH2CH2CH2OH 丙烯羰基合成法 用丙烯、一氧化碳和氢气在催化床层上进行反应,催化剂为沸石吸附钴盐或脂肪酸钴,反应温度130~160℃,反应压力为20~25MPa,反应生成正丁醛和异丁醛,经过精馏进行分离,将正丁醛催化加氢即得正丁醇。CH3CH2CH2CHO+H2→CH3CH2CH2CH2OH 也可以用低压法,由丙烯、一氧化碳和水一步法合成丁醇,反应温度100~104℃,压力1.5MPa,采用五羰基铁、正丁基吡咯烷与水的混合物,但丙烯单程转化率较低,仅8%~10%。反应方程式:CH3CH=CH2+3CO+2H2O→n-C4H9OH+2CO2 |
生产方法 | 发酵法 以谷物(小麦、玉米等)淀粉为原料,加水调制成醪液,经蒸煮杀菌后接种丙酮丁醇菌,在36~37℃下发酵。发酵醪液经蒸馏分离得丁醇、丙酮和乙醇,丁醇占55%~58%,丙酮占30Z~34%,乙醇占7%~14%。也可以糖蜜或薯类淀粉为原料。 羰基合成法 即REPPE法,以丙烯、一氧化碳和水为原料一步催化直接合成丁醇。反应温度为100~104℃,压力为I.47MPa时,采用正丁基吡咯烷、五羰基铁与水形成的阴离子络合物为催化剂组分,以丁醇为溶剂,单程转化率8%~10%,正丁醇的收率为87%。此法原料易得、工艺简单,但单程转化率不高,对原料一氧化碳浓度要求高。羟醛缩合法 先将乙醛加入10%的稀碱溶液,在120℃以下反应0.5~2h,生成2-羟基丁醛。当反应到50%时即将碱中和,蒸馏回收未反应的乙醛,由蒸馏塔底获得2-羟基丁醛。然后用硫酸或醋酸使之脱水得到巴豆醛。再以镍铬为催化剂,在180℃和0.29MPa的条件下,巴豆醛加氢还原为丁醇,反应混合物经分馏得产品。此法工艺路线长、设备腐蚀严重,目前只有少数厂家采用。 |
类别 | 易燃液体 |
毒性分级 | 中毒 |
急性毒性 | 口服- 大鼠 LD50: 790 毫克/ 公斤; 腹腔- 小鼠 LD50: 603 毫克/ 公斤 |
刺激数据 | 皮肤- 兔子 20 毫克/ 24小时 中度; 眼睛- 兔子 2 毫克/ 24小时 重度 |
爆炸物危险特性 | 与空气混合可爆 |
可燃性危险特性 | 遇明火、高温、氧化剂易燃; 遇热放出刺激烟雾 |
储运特性 | 库房通风低温干燥; 与氧化剂, 三氧化铬, 铝分开存放 |
灭火剂 | 干粉、水雾,二氧化碳、泡沫 |
职业标准 | TWA 300 毫克/ 立方米 |