一、定义

正丁烷（化学式：C₄H₁₀）是一种无色、易燃的气体，具有轻微的不愉快气味。它是一种饱和烃，分子结构中碳原子以单键相连，呈链状排列。正丁烷在常温常压下为气态，密度比空气大，难溶于水。

二、物理与化学性质

（一）物理性质

分子量：58.12。

沸点：-0.5℃。

熔点：-135℃。

密度：0.6012 g/cm³（0/4℃）。

水溶性：难溶于水，但易溶于醇和氯仿。

（二）化学性质

正丁烷化学性质相对稳定，但在一定条件下可发生多种反应。例如，在光照条件下，正丁烷可与卤素单质发生取代反应，生成卤代丁烷。

正丁烷在氧气中燃烧时，会生成二氧化碳和水。

在高温或催化剂作用下，正丁烷可发生裂解反应，生成丁烯、丁二烯等烯烃。

三、制备方法

（一）石油分馏法

正丁烷主要从石油炼制过程中获得。石油中含有多种烷烃，通过分馏操作，根据正丁烷的沸点（-0.5℃）将其分离出来。这种方法来源广泛，成本较低，是工业上获取正丁烷的主要途径。

（二）合成法

脱氢法：正丁烷可以通过脱氢反应生成丁烯或丁二烯。例如，在V系催化剂作用下，正丁烷氧化生成顺酐。

异构化法：正丁烷可以异构化为异丁烷，进而用于制备异丁烯。

卤化反应：正丁烷可以通过卤化反应生成卤代丁烷。例如，正丁烷与溴在光照条件下反应生成1-溴丁烷。

催化氧化：正丁烷在催化剂作用下可氧化生成乙酸、乙醛等化合物。

四、使用场景

（一）燃料领域

液化石油气：正丁烷常与丙烷混合，作为液化石油气（LPG）的主要成分，广泛用于家庭烹饪、取暖和工业加热。

火炬燃料：正丁烷也可作为火炬燃料，在工业生产中用于燃烧。

（二）化工原料

烯烃生产：正丁烷是生产乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃的重要原料，这些烯烃是合成塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子化合物的关键单体。

有机化合物合成：正丁烷可用于生产丁醇、丁酸、丁醛等有机化合物。

顺酐生产：正丁烷在V系催化剂作用下氧化生成顺酐，顺酐是生产不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等的重要原料。

（三）制冷剂

正丁烷具有较低的沸点，可作为制冷剂用于冷冻、冷藏和空调等低温领域。

（四）其他用途

溶剂：正丁烷可用作溶剂，用于有机合成和清洗。

发泡剂：正丁烷可用于树脂发泡，生产泡沫塑料。

校正气：正丁烷还可用于仪器校正，作为标准气体。

五、注意事项

（一）安全风险

正丁烷是一种易燃气体，与空气混合后可形成爆炸性混合物。其爆炸极限为1.6%至8.5%（体积）。在储存和使用过程中，应远离火源、高温和明火，避免发生火灾或爆炸事故。

正丁烷泄漏可能导致窒息和中毒。如果发生泄漏，应迅速撤离泄漏区域，并采取通风措施，避免吸入过量的正丁烷气体。

（二）储存条件

正丁烷应储存在低温、密封的容器中，防止气体泄漏。储存容器应具有良好的耐压性能，以防止因压力过高而发生爆炸。

（三）操作规范

操作正丁烷的人员应接受专业培训，了解其物理化学性质和安全操作规程，掌握泄漏应急处理方法。

在操作过程中，应佩戴适当的防护装备，如防护手套、护目镜等，避免正丁烷与皮肤和眼睛接触。

总之，正丁烷作为一种重要的化工原料和燃料，具有广泛的应用前景。然而，由于其易燃易爆的特性，在使用和储存过程中需要严格遵守安全规范，以确保安全。