丁烯是一种低分子量的烯烃类化合物，常温常压下为无色气体，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚，微溶于苯。丁烯为重要的基础化工原料之一，主要用于脱氢制丁二烯，也可经水合成正丁醇，其中1-丁烯是合成仲丁醇、脱氢制丁二烯的原料，在石油化工生产领域中有较好的应用。
图1 丁烯四种异构体的球棍模型图
化学性质
丁烯是四个化学式为C4H8的异构体的总称，它们主要是无色气体，来源是从原油提炼。这四个异构体都含有四个碳原子和一个双键。由于丁烯中有碳碳双键（1条σ键，1条π键），所以易发生加成反应（亲电加成反应，亲核加成反应），聚合反应（加聚反应，缩聚反应）。丁烯各异构体的理化性质基本相似，溶于有机溶剂；正丁烯有微弱芳香气味，异丁烯有不愉快臭味；爆炸极限为1.8%～9.6%。[1]
工业生产
工业上主要通过碳四馏分分离获得丁烯。不同来源的碳四馏分中，丁烯的质量含量有所差异：例如，催化裂化所得C4馏分中约含1-丁烯13%、顺-2-丁烯12%、反-2-丁烯13%；而裂解C4馏分中约含1-丁烯14%、顺-2-丁烯5%、反-2-丁烯6%。从C4馏分中分离丁烯各异构体时，工艺上通常是先除去丁二烯和异丁烯，再对剩余物料进行精馏（或异构化、吸附等）处理，这样便可将1-丁烯提纯至99%以上的纯度。值得一提的是，在一些化工应用如丁烯水合制仲丁醇的过程中，三种丁烯异构体均可直接作为原料使用，同时丁烷和异丁烷作为惰性组分也不会影响反应进行。因此在这些情况下，既无需对丁烯之间的异构体进行分离，也无需对丁烯与正丁烷、异丁烷进行分离。此外，工业上还存在其他合成1-丁烯或2-丁烯的方法。例如，在钛酸酯（丁酯或芳酯）及三乙基铝存在下，使乙烯进行二聚反应可直接合成1-丁烯；乙烯在镍催化剂作用下进行齐聚反应生成长链α－烯烃时，也会副产相当数量的1-丁烯；而丙烯进行歧化反应时，则可生成乙烯和2-丁烯。该法虽曾实现工业化生产，但已于2020年停产。[1]
工业应用
正丁烯主要用于制造丁二烯，其次用于制造甲基乙基酮、仲丁醇、环氧丁烷及丁烯聚合物和共聚物。异丁烯则主要用于制造丁基橡胶、聚异丁烯橡胶及各种塑料。在许多场合下，1-丁烯和2-丁烯无需分离，可共同进行化学加工以生产多种重要基本有机化工产品，例如，丁烯可通过水合制得仲丁醇，进而生产甲基乙基酮；丁烯亦可经氧化脱氢制丁二烯，或通过催化氧化制顺丁烯二酸酐及醋酸。在高分子化工领域，1-丁烯可聚合制成具有优异高温耐蠕变性、耐磨性及耐应力开裂性的聚1-丁烯；同时，1-丁烯也可与乙烯共聚为线型低密度聚乙烯，后者是一种新兴的聚合物。作为重要的基础化工原料之一，丁烯应用极为广泛。其中，1-丁烯是合成仲丁醇及脱氢制丁二烯的原料；顺、反2-丁烯则用于合成C4、C5衍生物及制取交联剂、叠合汽油等。在工业应用方面，相关技术也在不断发展。例如，中国石油兰州石化榆林公司的“1-丁烯/1-己烯灵活切换技术工业应用试验”项目自2021年9月装置成功实现丁烯工况开车以来，于2022年8月攻克技术难题，实现了向己烯工况的平稳切换。目前，该装置已能稳定产出高品质的1-丁烯及1-己烯系列产品，并于2022年6月和2025年7月顺利完成丁烯及己烯工况下的“72小时连续标定”任务。[1]
参考文献
[1] 高德忠等. 丁烯资源及应用[J]. 当代化工, 2004, 33(3): 129-133.
[2] Luciani L, Sepp?l? J, L?fgren B. Poly-1-butene: Its preparation, properties and challenges[J]. Progress in Polymer Science, 1988, 13(1): 37-62.