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【背景及概述】[1][2]
丁烷有两种异构体，即正丁烷、异丁烷。二者在常温常压下均为无色可燃性气体。存在于石油气及天然气中。相对分子质量58.12。正丁烷又称丁烷。相对密度0.6012(0℃)、0.5788。熔点-138.4℃。沸点-0.5℃。临界温度152.01℃。临界压力3.797MPa。闪点-60℃。折射率1.3259(液体，在饱和压力下)、1.0013(气体，在常压下)。溶于乙醇(17℃及10.332×103Pa时，18ml/1ml)、乙醚(25ml/1ml)、氯仿(30ml/1ml)，微溶于水(0.5ml/1ml)。与空气形成爆炸混合物，爆炸极限1.6%～8.5%(体积分数)。
异丁烷又称2-甲基丙烷。相对密度0.5510 (25℃)。熔点-159.4℃。沸点-11.7℃。临界温度134.98℃。临界压力3.65MPa。折射率1.3508 (液体，在饱和压力下)。闪点-83.6℃。燃点420℃。微溶于水(40℃时0.005ml/100ml)，溶于乙醇(17℃时1346ml/100ml)、乙醚(18℃时2839ml/100ml)。与空气形成爆炸混合物，爆炸极限1.9%～8.4%(体积分数)。丁烷是石化工业的重要原料之一，它的来源主要有是，精制液化气、催化裂化副产液化气和油田气等。正丁烷异构化具有广泛的用途。例如，将正丁烷转化为异丁烷，可用于合成烷基化汽油，也可以用于脱氢生产异丁烯，进而生产聚合物；与少量烯烃进行烷基化反应，用于生产高辛烷值汽油组分；催化裂解制乙烯和丙烯等等。
【用途】[3][1]
丁烷用作民用燃料。正丁烷可用作裂解制乙烯原料；在催化剂作用下，脱氢制丁烯、异丁烯及丁二烯；在催化剂作用下，氧化制醋酸、顺丁烯二酐、乙醛等。正丁烷在硫酸或无水氢氟酸作用下，异构化制异丁烷；与硫进行气相反应制噻吩；与卤素反应制卤代丁烷；经硝化可制备硝基丁烷，可用作烃化剂。异丁烷与异丁烯反应，可制备异辛烷，用作汽车辛烷值的改进剂。正丁烷还用作石油精炼时的脱蜡剂。丁烷与丙烷混合用作润滑油的脱沥青、脱蜡剂。异丁烷与丙烯一起氧化，可生产环氧丙烷及叔丁醇。正丁烷还可做有机合成的原料。应用举例如下：
由正丁烷制备丁二烯。丁二烯是一种重要的基本化学品并用于例如制备合成橡胶(丁二烯均聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶或丁腈橡胶)或用于制备热塑性三元共聚物(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。丁二烯还转变为环丁砜、氯丁二烯和1，4-六亚甲基二胺(借助1，4-二氯丁烯和己二腈)。丁二烯的二聚作用还产生可以脱氢成苯乙烯的乙烯基环己烯。制备方法包括以下步骤：
A)提供包含正丁烷的进料气流a；
B)将包含正丁烷的进料气流a供入至少一个第一脱氢区并使正丁烷非氧化性催化脱氢以得到包含正丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯和氢气、具有或不具有二氧化碳以及具有或不具有蒸汽的气流b；
C)将气流b和含氧气体供入至少一个第二脱氢区并使1-丁烯和2-丁烯氧化脱氢以得到包含正丁烷、丁二烯、氢气、二氧化碳和蒸汽的气流c；
D)使气流c在至少一个第一个压缩阶段中压缩并冷却以得到至少一种包含水的冷凝料流d1和包含正丁烷、丁二烯、氢气、二氧化碳和蒸汽的气流d2；
E)通过萃取蒸馏将气流d2分离为基本由丁二烯组成的产物流e1和包含正丁烷、氢气、二氧化碳和蒸汽的料流e2；
F)使气流e2在至少一个另外的压缩阶段中压缩并冷却以得到至少一种包含正丁烷和水的冷凝料流f1和包含正丁烷、氢气和二氧化碳的气流e2；
G)使气流f2冷却以得到包含正丁烷地冷凝料流g1和包含二氧化碳和氢气的废气流g2；
H)将水从至少一种冷凝料流f1以及如果合适的话从冷凝料流g1中通过相分离除去以得到至少一种包含正丁烷的再循环料流h1和至少一种废水料流h2，并使至少一种再循环料流h1再循环至第一脱氢区。
【制备】[4][5]
方法1：一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，包括以下步骤：
A、混合碳四原料从异丁烷塔中部进料，异丁烷塔循环溶剂从异丁烷塔上部进料，异丁烷塔塔顶部得到异丁烷，异丁烷塔塔釜采出物直接进正丁烷塔中部；
B、正丁烷塔循环溶剂从正丁烷塔顶部进料，正丁烷塔塔顶得到正丁烷，正丁烷塔塔釜采出物进汽提塔；
C、汽提塔顶部得到正丁烯，汽提塔塔釜得到循环溶剂；循环溶剂被分成两股物流，分别进异丁烷塔和正丁烷塔循环利用。
方法2：一种由异丁烷制备正丁烷的方法，其包括以下步骤：
A、提供至少包含质量百分比80%异丁烷的进料气流a；
B、将进料气流a供入至少一个正构化区域，并在催化剂作用下使异丁烷发生正构化反应，从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、氢气的产物气流b；
C、将产物气流b供入至少一个加氢饱和区域进行加氢催化反应，使异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、丙烯加氢从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷和氢气的气流c；
D、在0-40℃下冷凝分离气流c，得到包含氢气、甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分的气相流d1和包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷的液相流d2；
E、将液相流d2供入第一蒸馏区域进一步分离液相流d2中的甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分并形成包含甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷的产物流e1和包含异丁烷和正丁烷的产物流e2；
F、将料流e2供入第二蒸馏区域，分离异丁烷和正丁烷形成包含异丁烷料流f1和正丁烷料流f2，同时将异丁烷料流f1循环反馈至正构化区域。
【主要参考资料】
[1] 实用精细化工辞典
[2] 郭洪臣;艾沙努拉洪;苗翠兰;刘国东.一种用负载金的分子筛催化剂转化正丁烷为异丁烷的方法.CN201110324047.X，申请日2011-10-22
[3] S·克罗内;C·克兰尔;G-P·申德勒;M·杜达;F·博格迈尔.由正丁烷制备丁二烯的方法.CN200580042447.4，申请日2005-12-07
[4] 任万忠;王文华;许文友;陈小平;赵旗;虞乐舜.一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法CN201110433514.2，申请日2011-12-22
[5] 徐志刚;吴非克;顾佳慧;牛锦生;张俞.一种由异丁烷制备正丁烷的方法CN201510301472.5，申请日2015-06-05