Из чего можно получить бутан?

Бутан можно получить из нескольких источников, но в основном его получают из нефти и природного газа. Это один из лёгких углеводородов с формулой C₄H₁₀, который относится к алканам.

Основные способы получения бутана:

1. Из природного газа

Природный газ содержит в основном метан, но в нём также могут присутствовать более тяжёлые углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан и другие.

При переработке природного газа его охлаждают, сжимают и разделяют на фракции. В результате выделяют так называемые сжиженные углеводородные газы, среди которых есть пропан и бутан.

Именно поэтому бытовой газ в баллонах часто представляет собой смесь пропана и бутана.

2. Из попутного нефтяного газа

Попутный нефтяной газ выделяется вместе с нефтью при её добыче. В нём обычно содержатся метан, этан, пропан, бутан и другие углеводороды.

Бутан из такого газа получают путём разделения смеси на отдельные компоненты. Это один из важных промышленных источников бутана.

3. При переработке нефти

Бутан получают при фракционной перегонке нефти и других процессах нефтепереработки.

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. При нагревании её разделяют на фракции по температурам кипения. Лёгкие газообразные углеводороды, в том числе бутан, выделяются среди первых.

Бутан также образуется при таких процессах, как:

Крекинг — расщепление более тяжёлых углеводородов на более лёгкие.
Например, крупные молекулы углеводородов могут распадаться с образованием пропана, бутана, бутенов, бензиновых фракций и других веществ.

Риформинг и другие процессы нефтепереработки также могут давать бутан как побочный продукт.

4. Из более тяжёлых углеводородов

В промышленности бутан может образовываться при расщеплении молекул с большим числом атомов углерода. Например, углеводород с длинной цепью при крекинге может распасться так, что среди продуктов будет бутан.

Условно это можно представить так:

C₈H₁₈ → C₄H₁₀ + C₄H₈

То есть из октана можно получить бутан и бутен. В реальности смесь продуктов обычно сложнее.

5. Лабораторное получение

В лаборатории бутан можно получить химическими реакциями, хотя на практике это делают редко, потому что гораздо проще выделить его из природного газа или нефтяных продуктов.

Один из возможных способов — реакция Вюрца. Например, из этилгалогенида можно получить бутан:

2C₂H₅Br + 2Na → C₄H₁₀ + 2NaBr

То есть бромэтан реагирует с натрием, и две этильные группы соединяются, образуя бутан.

Также бутан можно получить восстановлением некоторых производных углеводородов, например галогеналканов, но это уже скорее учебные или лабораторные методы.

6. Из бутенов гидрированием

Бутан можно получить из бутенов — непредельных углеводородов с формулой C₄H₈. При присоединении водорода к бутену образуется бутан:

C₄H₈ + H₂ → C₄H₁₀

Эта реакция называется гидрированием и проходит обычно в присутствии катализатора, например никеля, платины или палладия.

Итог

Главные источники бутана:

природный газ;
попутный нефтяной газ;
нефть и продукты её переработки;
крекинг тяжёлых углеводородов;
гидрирование бутенов;
лабораторные реакции, например реакция Вюрца.

В промышленности бутан почти всегда получают не синтезом «с нуля», а выделением из газовых смесей, образующихся при добыче и переработке нефти и природного газа.