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1 |
名称 |
正丁烷 |
2 |
化学式 |
C4H10 |
3 |
CAS注册号 |
106-97-8 |
4 |
相对分子质量 |
58.123 |
5 |
熔 点 |
134.86 K,-138.29℃,-216.92 F |
6 |
沸点，101.325 kPa(1 atm)时 |
272.65 K,-0.5℃,31.1F |
7 |
临界温度 |
425.18 K,152.03 ℃,305.65F |
8 |
临界压力 |
3.80 MPa,37.97 bar,37.47 atm,550.71 psia |
9 |
临界体积 |
254.9 cm³/mol |
10 |
临界密度 |
0.228 g/cm³ |
11 |
临界压缩系数 |
0.274 |
12 |
偏心因子 |
0.199 |
13 |
液体密度，25 ℃时 |
0.573g/cm³ |
14 |
液体热膨胀系数，25 ℃时 |
0.002071/C |
15 |
表面张力，25 ℃时 |
11.87×10-3N/m,11.87 dyn/cm |
16 |
气体密度，101.325 kPa(1 atm)和70*F(21.1℃)时 |
2.407kg/m³,0.15031b/it³ |
17 |
气体相对密度，101.325 kPa(1 atm)和70下时(空气=1) |
2.007 |
18 |
汽化热，沸点下 |
386.08 kJ/kg,166.01 BTU/b |
19 |
熔化热，熔点下 |
80.19 kJ/kg,34.48 BTC/b |
20 |
气体定压比热容cp,25 ℃时 |
1.731kJ/(kg ·K),0.414 BTU/(Ib ·R) |
21 |
气体定容比热容cy,25 ℃时 |
1.588kJ/(kg*K),0.38 BTU/(Ib ·R) |
22 |
气体比热容比，Cp/c、 |
1.09 |
23 |
液体比热容，25 ℃时 |
2.423kJ/(kg ·K),0.579 BTU/(1b ·R) |
24 |
固体比热容， -203 ℃时 |
0.875 kJ/(kg ·K),0.209 BTU/(Ib ·R) |
25 |
气体摩尔熵，25 ℃时 |
309.91 J/(mol ·K) |
26 |
气体摩尔生成熵，25 ℃时 |
-365.59 J/(mol ·K) |
27 |
气体摩尔生成焓，25 ℃时 |
-126.15 kJ/mol |
28 |
气体摩尔吉布斯生成能，25 ℃时 |
-17.15 kJ/mol |
29 |
溶解度参数 |
14.453(J/cm³)0.5 |
30 |
液体体积 |
96.553 cm³/mol |
31 |
在水中的溶解度，25℃时 |
61.4×10-6(w) |
32 |
辛醇-水分配系数，lgKow |
2.89 |
33 |
在水中的亨利定律常数，25 ℃时 |
5157.5 MPa/x,50901 atm/(r) |
34 |
气体黏度，25 ℃时 |
75.33×10-7Pa ·s,75.33μP |
35 |
液体黏度，25 ℃时 |
0.168 mPa*s,0.168 cP |
36 |
气体热导率，25 ℃时 |
0.01625 W/(m ·K) |
37 |
液体热导率，25 ℃时 |
0.1046 W/(m ·K) |
38 |
空气中爆炸低限含量 |
1.8 %(p) |
39 |
空气中爆炸高限含量 |
8.5 %(p) |
40 |
闪点 |
-60 ℃,-76 F |
41 |
自燃点 |
405 ℃,761 F |
42 |
燃烧热，25 C(77'F)气态时 |
45722 kJ/kg,19660.5 BTU/b |
43 |
美国政府工业卫生工作者会议(ACGIH)阈值浓度 |
800×10-6(x) |
44 |
美国职业安全与卫生管理局(OSHA)允许浓度值 |
—— |
45 |
美国国立职业安全与卫生研究所(NIOSH)推荐浓度值 |
800×10-6(x) |
简述
在室温和大气压力下，丁烷是无色、可 燃、相对无毒并具有天然气特征气味的气体。 其沸点为-0.5 ℃。
规格和装置
可以提供包括产品规格、气体处理装置和 适用的气体检漏设备等方面的信息。
用途
丁烷在工业上的重要用途是用于生产汽 油、燃料和多种有机化学品。
毒性与急救
在物质安全数据表(MSDS)中提供了关 于毒性和急救的信息。
处理和贮存注意事项
在处理和贮存时应遵守附录27中列出的 通用规则。
泄漏钢瓶的处理
关于泄漏钢瓶的处理应查阅附录28中提 供的信息。
分析检测
空气中的浓度可以用Metheson Kitagawa 有毒气体检测系统检测，该系统检测精度高， 数据重复性好。检测时在检测管内产生色带。 由色带的长度即可定量被测样品的浓度。
制作材料
由于丁烷是非腐蚀性物质，任何普通的或 商用金属材料均可使用。但是，对含有丁烷的 管道系统和容器，设计为具有一定工作压力 时，应符合美国机械工程师协会(ASME)的 压力管道系统规范。
钢瓶和配套阀门
丁烷系装于经运输部(DOT)认证的钢 瓶内运输。阀门出口接头为压缩气体协会
(CGA)的510接头(见图15- 1)。
图15-1 510接头0.885"-14左旋 内螺纹配子弹头形奶嘴
卸压装置
卸压装置就是一只承力弹簧型安全卸压 阀。如果由于过热(常见原因)使得钢瓶压力 上升达到危险的高限，安全卸压阀将开启，从 而释放出气体直到压力回复到安全限。
运输规则
丁烷应按运输部(DOT)对易燃气体的规 定进行运输。
工业制备和反应
关于工业制备和化学反应的信息，可以在 化工百科全书[17]中查到。
化学性质
丁烷属链烷系或石蜡系列烃。以下简要讨 论链烷烃具有代表性的化学性质。
1. 脱氢 此类反应是石油工业中的重要 反应，借此，乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷和戊 烷可以转化为相应的烯烃，催化剂可以促进反 应速度，提高产品收率。工业上，用此法生产 的烯烃经聚合或烷基化为异烷烃，最后生产出 高级发动机燃料。乙烯、丙烯、异丁烯在工业 上用于生产大量重要的脂肪族化合物。
2. 异构化 对含4个或4个以上碳原子 的链烷烃或低支链烷烃，经异构化可以获得更 多高支链烷烃，异构化反应使用弗瑞德-克拉 福茨(Friedel - Crafts)型催化剂，反应温度 150~200 ℃。最有效的催化剂为载于硅胶上 的氯化铝或铝胶，并加氯化氢改性。还有大量 其它类型催化剂和改性剂可供选用。通过异构 化可由丁烷和戊烷生产异丁烷和异戊烷。进而 用丙烯和丁烯进行烷基化反应，以生产高支链 庚烷、辛烷和壬烷，供航空燃料使用。
3. 热降解或裂解 在500～1000 ℃,对气 态、液态和固态烷烃的裂解进行了广泛研究，目 的在于获得低碳支链烷烃和烯烃。在温度1400~
1600 ℃进行的烷烃非催化裂解可以产生更完全的 降解，工业上用此法生产炭黑、氢和乙炔等重要 产品。借助于使用适合的催化剂，裂解温度可以 降到200~500 ℃。仔细控制裂解条件，可以使 需要的裂解产品具有高收率。
4. 芳构化 采用高温裂化、临氢重整和 催化重整，可以使烷烃转化为芳烃。烷烃芳构 化温度约500～1000 ℃。反应机理有可能是： 首先生成烯烃和二烯烃，再进一步化合生成环 形化合物，后者在金属催化剂存在的情况下脱 氢而变为芳族化合物。临氢重整过程实质上是 一个定量转化过程，用六碳以上脂肪链烃为原 料，可以转化为具有相同碳原子数的芳烃。这 个反应的机理包括：烷烃脱氢为烯烃，烯烃环 化为环己烷衍生物，环化物再脱氢为芳族化 合物。
5. 氧化 在温度低于燃点很多的情况下， 烷烃也可以被大气中的氧氧化。烷烃蒸气氧化 的速率随链长的增加而增高，碳链分支增多， 反应速率则降低，甲基支链的影响较为稳定。
6. 卤化 卤素(碘除外)易于与烷烃发 生反应。在无光照的情况下，很难发生烷烃的 卤化反应。在日光或紫外光的照射下，甲烷和 乙烷与卤素(碘除外)发生猛烈的爆炸反应。 在液态或气态中进行烷烃的卤化，可以用紫外 光照射或加热方法实现。催化剂可以加速反应 的进行。常出现卤化物异构体和多取代产物生 成的情况。用氯时，借对浓度和温度的控制以 及选用适合催化剂和稀释剂，可以使爆炸反应 的危险性降到最低。
7. 硝化 虽然在常温下烷烃很难与硝酸 或四氧化氮反应，但在100～450 ℃温度下， 液相(最好是蒸气相)烷烃却可以与之反应而 生成硝基烷。
8. 与无机试剂反应 (1)在紫外光照射 下，烷烃与二氧化硫和氯的混合物在室温下反 应生成磺酰氯。(2)在有机过氧化物存在的情 况下，烷烃与硫酰氯在无光照时反应生成烷基 氯、二氧化硫和氯化氢。(3)烷烃(如丙烷、 丁烷、异丁烷)与二氧化硫的气相反应生成磺 酸、酸酐、砜和硫酸盐。(4)在约300 ℃或更 高温度下，含4个碳原子或4个以上碳原子的 烷烃与硫反应，得到烯烃、二烯烃和噻吩衍生 物。(5)烷烃(包括丙烷，3- 甲基戊烷和庚 烷)与三氯化磷和氧在25 ℃反应，生成烷烃 膦酰氯。烷烃膦酰氯水解则得到烷基膦酸。
(6)在有氯化铝存在时，烷烃与一氧化碳反应
生成酮。
9. 与有机试剂反应 (1)在有机过氧化 物存在的条件下，在光化性光或黑暗中，烷烃 (如戊烷、庚烷和异辛烷)与草酰氯或碳酰氯 反应生成酰基氯。(2)正链烷烃在氯化铝存在 时与酰基氯反应生成酮。(3)异链烷烃在弗瑞 德-克拉福茨(Friedel-Crafts)催化剂存在时与 卤代烷烃发生缩合反应。存在氯化铝时，2-甲 基丙烷与氯乙烯缩合生成1,1-二氯-3,3-二甲 基丁烷。(4)有卤化铝存在时，异链烷烃与叔 烷基卤化物或仲烷基卤化物可发生卤素-氢交 换反应。(5)有氯化铝存在时，异链烷烃与不 饱和羧酸反应，生成饱和脂肪酸。(6)叔烷烃 与过氧化苯甲酰反应生成叔烷基苯甲酸酯、苯 和二氧化碳。还可以获得叔烷基苯、苯甲醇和 二氧化碳。(7)在硫酸存在的条件下，叔烷烃 和酮反应生成叔醇。 (8)有硅胶或铝胶存在 时，异链烷烃可以和芳烃发生缩合反应。
性质数据
在本章开始的表格中，列出了有关物理、 热力学、安全、运输、环境和健康等方面的性 质数据。在编制表格时，广泛查阅了由 Yaws[1~7] 、DIPPR(物理性质研究设计院) 项目组[8] 以及Braker和Mossman[9,10编制的 数据手册。在需要时也利用了其它数据 源[14~31,36~38,54,55]。
在本章结尾处，绘制了所选性质随温度变 化的曲线图。这些图包括了下列重要性质：蒸 气压、液体密度、汽化热、比热容、焓、黏 度、热导率、生成焓和吉布斯生成能。大多数 情况下既包括气相也包括液相的性质。在所有 图中温标均采用华氏温标。性质数据主要采用 英制单位。如果希望使用国际单位制单位，每 张图都包含一个插入框，框内提供了英制和国 际单位制单位之间的换算系数。图中列出的性 质覆盖了很宽的温度范围，以使工程师能迅速 确定他感兴趣温度下的性质数值。