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摘 要：本文简要叙述了l-氯丁烷的工业生产方法，详细讨论了丁醇氯化法合成l-氯丁烷的主、副反应机理，提出了实际设计和生产中的控制手段，对于设计和工业生产都具有重要的指导意义。
关键词：氯丁烷，合成，机理，控制手段。
氯丁烷，又名l-氯丁烷或正丁基氯，主要应用于油脂、橡胶、天然树脂、聚乙酸乙烯酯等。氯丁烷是线型低密度聚乙烯（LLDPE）催化剂的主要原料，也是合成阴离子聚合催化剂正丁基锂 (SBS)、月桂酸二丁基锡、二丁基氧化锡 (DBTO)、三丁基氧化锡(TBTO)和三丁基氟化锡的原料，还是药物保泰松的中间体。
为了代替进口，氯丁烷的纯度必须达到99.5%以上，而此前国产的氯丁烷的纯度都低于99.0%，无法满足作为LLDPE催化剂原料的要求，为此我们设计了一套新氯丁烷生产装置，按照机理要求采用了特殊控制手段，对于设计和生产方面具有重要的指导意义。
1．氯丁烷合成方法
此前的文献中，关于氯丁烷合成方法的报道很多，而关于合成机理的报道非常少。氯丁常用的烷合成方法如下：
1.1氯化亚砜氯化法
正丁醇与氯化亚砜反应，生产氯丁烷，反应方程式为：
2CH3CH2CH2CH2OH+ClSOCl —→2CH3CH2CH2CH2Cl + H2O + SO2
该法由于原料成本高，加上无法实现清洁生产，已经被淘汰。
1.2 氯化氢液相氯化法
CH3CH2CH2CH2OH+ HCl（液）—→ CH3CH2CH2CH2Cl + H2O
与氯化亚砜氯化法比较，该法反应条件温和，能够实现工业生产，是目前主要生产方法。
1.3氯化氢气相氯化法
CH3CH2CH2CH2OH + HCl（气）—→CH3CH2CH2CH2Cl + H2O
该法是盐酸氯化法改进方法，由于采用了HCl（气体）作为原料，减少了装置的工艺废水量，有利于实现清洁生产。
2．氯丁烷合成机理
按照机理决定手段的理念，我们有必要按照氯丁烷合成机理确定控制手段，以保证氯丁烷产品的质量和收率。
2.1主反应
CH3CH2CH2CH2OH+HCl—→CH3CH2CH2CH2Cl+ H2O
2.2主反应机理
首先，正丁醇质子化，生成氧正离子。
CH3CH2CH2CH2OH + H+—→CH3CH2CH2CH2O+H2
然后，氧正离子发生正离子迁移脱水，生成伯正碳离子。
CH3CH2CH2CH2O+H2—→CH3CH2CH2C+H2 + H2O
最后，伯正碳离子与亲核试剂Cl-结合，生成1-氯丁烷。
CH3CH2CH2C+H2 + Cl-—→CH3CH2CH2CH2Cl
2.3副反应机理
2.3.1正碳离子重排
伯正碳离子重排，生成仲正碳离子。
CH3CH2CH2C+H2—→CH3CH2C+HCH3
仲正碳离子与亲核试剂Cl-结合，生成2-氯丁烷。
2.3.2反应产物二次重排
首先，反应产品脱去Cl-，生成伯正碳离子。
CH3CH2CH2CH2Cl —→CH3CH2CH2C+H2 + Cl-
然后，伯正碳离子重排，生成仲正碳离子
CH3CH2CH2C+H2—→CH3CH+2CH2CH3
最后，仲正碳离子与亲核试剂Cl-结合，生成2-氯丁烷。
CH3CH+CH2CH3 + Cl-—→CH3CHClCH2CH3
由于上述两种副反应的发生，不仅影响氯丁烷产品的收率，而且影响产品的质量，实际设计和生产中，必须采取合理的手段，减少副反应的发生，让装置获得更好的经济效益。
3．控制手段的设计
按照本文提出的主、副反应机理，控制反应向对主反应有利的方向进行，减少两种副反应的发生。
为此，在实际设计和生产操作中我们提出如下控制手段：
（1） 增加体系中亲核试剂的浓度和活性，提高反应速度，增加设备工作能力，采用的手段是加入能够提供大量Cl-的催化剂。
（2） 降低正碳离子的寿命，减少正碳离子的重排机会，采用的手段是选择强路易斯酸型催化剂，迅速与正碳离子反应，在合成反应中从而减少重排副产品的生成。
（3） 减少产品二次重排机会，采用反应分馏技术，使产品l-氯丁烷及时从反应体系中分离出去，提高主产品l-氯丁烷的收率和选择性。
4．结果验证
按照工艺设计，按照反应机理制定的手段进行l-氯丁烷的生产，产品质量达到99.5%以上，生产成本降低30%，同比减少了工艺废水80%以上，具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
1、 高振溥，物理有机化学，北京，北京高等教育出版杠，1984，188～209页。
2、 周锦，国产氯丁烷在 LLDPE装置上的应用，石油化工应用，第27卷，第5期，21～22页。
3、 张秋荣、许前会，氯丁烷-正丁醇体系等压汽液相平衡研究，辽宁化工，第34卷第11期，474～475页。
作者简介：
魏涛，1968年 月出生，工程师，1991年参加工作，一直在工艺设计岗位上从事化工产品的设计工作，有多篇论文发表。
关键词：氯丁烷，合成，机理，控制手段。
氯丁烷，又名l-氯丁烷或正丁基氯，主要应用于油脂、橡胶、天然树脂、聚乙酸乙烯酯等。氯丁烷是线型低密度聚乙烯（LLDPE）催化剂的主要原料，也是合成阴离子聚合催化剂正丁基锂 (SBS)、月桂酸二丁基锡、二丁基氧化锡 (DBTO)、三丁基氧化锡(TBTO)和三丁基氟化锡的原料，还是药物保泰松的中间体。
为了代替进口，氯丁烷的纯度必须达到99.5%以上，而此前国产的氯丁烷的纯度都低于99.0%，无法满足作为LLDPE催化剂原料的要求，为此我们设计了一套新氯丁烷生产装置，按照机理要求采用了特殊控制手段，对于设计和生产方面具有重要的指导意义。
1．氯丁烷合成方法
此前的文献中，关于氯丁烷合成方法的报道很多，而关于合成机理的报道非常少。氯丁常用的烷合成方法如下：
1.1氯化亚砜氯化法
正丁醇与氯化亚砜反应，生产氯丁烷，反应方程式为：
2CH3CH2CH2CH2OH+ClSOCl —→2CH3CH2CH2CH2Cl + H2O + SO2
该法由于原料成本高，加上无法实现清洁生产，已经被淘汰。
1.2 氯化氢液相氯化法
CH3CH2CH2CH2OH+ HCl（液）—→ CH3CH2CH2CH2Cl + H2O
与氯化亚砜氯化法比较，该法反应条件温和，能够实现工业生产，是目前主要生产方法。
1.3氯化氢气相氯化法
CH3CH2CH2CH2OH + HCl（气）—→CH3CH2CH2CH2Cl + H2O
该法是盐酸氯化法改进方法，由于采用了HCl（气体）作为原料，减少了装置的工艺废水量，有利于实现清洁生产。
2．氯丁烷合成机理
按照机理决定手段的理念，我们有必要按照氯丁烷合成机理确定控制手段，以保证氯丁烷产品的质量和收率。
2.1主反应
CH3CH2CH2CH2OH+HCl—→CH3CH2CH2CH2Cl+ H2O
2.2主反应机理
首先，正丁醇质子化，生成氧正离子。
CH3CH2CH2CH2OH + H+—→CH3CH2CH2CH2O+H2
然后，氧正离子发生正离子迁移脱水，生成伯正碳离子。
CH3CH2CH2CH2O+H2—→CH3CH2CH2C+H2 + H2O
最后，伯正碳离子与亲核试剂Cl-结合，生成1-氯丁烷。
CH3CH2CH2C+H2 + Cl-—→CH3CH2CH2CH2Cl
2.3副反应机理
2.3.1正碳离子重排
伯正碳离子重排，生成仲正碳离子。
CH3CH2CH2C+H2—→CH3CH2C+HCH3
仲正碳离子与亲核试剂Cl-结合，生成2-氯丁烷。
2.3.2反应产物二次重排
首先，反应产品脱去Cl-，生成伯正碳离子。
CH3CH2CH2CH2Cl —→CH3CH2CH2C+H2 + Cl-
然后，伯正碳离子重排，生成仲正碳离子
CH3CH2CH2C+H2—→CH3CH+2CH2CH3
最后，仲正碳离子与亲核试剂Cl-结合，生成2-氯丁烷。
CH3CH+CH2CH3 + Cl-—→CH3CHClCH2CH3
由于上述两种副反应的发生，不仅影响氯丁烷产品的收率，而且影响产品的质量，实际设计和生产中，必须采取合理的手段，减少副反应的发生，让装置获得更好的经济效益。
3．控制手段的设计
按照本文提出的主、副反应机理，控制反应向对主反应有利的方向进行，减少两种副反应的发生。
为此，在实际设计和生产操作中我们提出如下控制手段：
（1） 增加体系中亲核试剂的浓度和活性，提高反应速度，增加设备工作能力，采用的手段是加入能够提供大量Cl-的催化剂。
（2） 降低正碳离子的寿命，减少正碳离子的重排机会，采用的手段是选择强路易斯酸型催化剂，迅速与正碳离子反应，在合成反应中从而减少重排副产品的生成。
（3） 减少产品二次重排机会，采用反应分馏技术，使产品l-氯丁烷及时从反应体系中分离出去，提高主产品l-氯丁烷的收率和选择性。
4．结果验证
按照工艺设计，按照反应机理制定的手段进行l-氯丁烷的生产，产品质量达到99.5%以上，生产成本降低30%，同比减少了工艺废水80%以上，具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
1、 高振溥，物理有机化学，北京，北京高等教育出版杠，1984，188～209页。
2、 周锦，国产氯丁烷在 LLDPE装置上的应用，石油化工应用，第27卷，第5期，21～22页。
3、 张秋荣、许前会，氯丁烷-正丁醇体系等压汽液相平衡研究，辽宁化工，第34卷第11期，474～475页。
作者简介：
魏涛，1968年 月出生，工程师，1991年参加工作，一直在工艺设计岗位上从事化工产品的设计工作，有多篇论文发表。