甲基叔丁基醚
甲基三級丁基醚 | |||
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IUPAC名 2-Methoxy-2-methylpropane | |||
缩写 | MTBE | ||
识别 | |||
CAS号 | 1634-04-4 | ||
SMILES |
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性质 | |||
化学式 | C5H12O | ||
摩尔质量 | 88.15 g·mol⁻¹ | ||
密度 | 0.7404 g/cm³ | ||
熔点 | -109 °C(164 K) | ||
沸点 | 55.2 °C(328 K) | ||
危险性 | |||
NFPA 704 | |||
闪点 | −10 °C | ||
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。 |
甲基三級丁基醚,英文缩写为MTBE(methyl tert-butyl ether),是一种无色透明、粘度低的可挥发性液体,具有特殊气味,含氧量为18.2%的有机醚类。它的蒸汽比空气重,可沿地面扩散,与强氧化剂共存时可燃烧。
MTBE的纯度约为97%-99.5%,分子式为:CH3OC(CH3)3。
MTBE的毒性
MTBE具有一定的毒性。20世纪80年代末开始研究其毒性。研究发现,它易于与水融合,可渗入土壤,破坏地下水质,认为它是一种可能的污染物。
MTBE主要经呼吸道吸收,也可以经皮肤和消化道吸收,动物在高浓度的MTBE中可致癌。对小鼠的麻醉浓度为1.0mmol/L,致死浓度为1.6mmol/L。对人体的影响主要表现在上呼吸道、眼睛粘膜的刺激反应,长期接触可使皮肤干燥。
美国EPA推荐饮用水中MTBE的质量浓度为5.2~10.3微克/L。
MTBE的合成
MTBE一般是以甲醇和异丁烯为原料,借助酸性催化剂合成,其中催化剂在工业上用得最多的是树脂催化剂。其中由于异丁烯的来源不同而形成了不同的合成路线。
异丁烯的来源:
合成MTBE的催化剂:
反应方程式
MTBE的反应是一个选择性加成反应,烯烃中的叔碳原子在酸性催化剂的存在下形成正碳离子,再与醇结合形成醚。其反应是一个可逆放热反应。
MTBE合成工艺
物理性质
- 密度 (kg/m3,20℃): 740.6
- 临界温度 (°C): 223.9
- 比热容 (°C): 2.135
- 蒸发热 (J/(g·K)): 30.10
- 燃烧热 (MJ/kg): 38.21
- 雷德蒸汽压 (bar): 0.55
- 临界压力 (KPC): 223.9
- 折光指数 (20 °C): 1.3689
- 着火点 (°C): 480
- 空气中爆炸极限 (%V):上限1.65;下限8.4
- 研究法辛烷值: 117
- 马达法辛烷值: 101
- 水在MTBE中的溶解度 (20℃,g/100g): 1.5
- MTBE在水中的溶解度 (20℃,g/100g): 4.3
应用
20世纪70年代,MTBE作为提高汽油辛烷值的汽油调和组分开始被人们注意。MTBE可以增加汽油的辛烷值,而且化学性质稳定。添加MTBE的汽油还能改善汽车的行车性能,降低排气中一氧化碳的含量。而且燃烧效率高,可以抑制臭氧的生成。它可以替代四乙基铅作为抗爆剂,生产无铅汽油。现在约有95%的MTBE用作辛烷值提高剂和汽油中含氧剂。
MTBE也是制取聚合级异丁烯的重要原料。还用于甲基丙烯醛和甲基丙烯酸的生产。
1973年意大利开发了世界上第一套MTBE工业装置。1990年美国制定的空气清洁法修正案(CAA-1990)要求新配方汽油添加含氧化合物(如MTBE),以减少汽车污染。中国从二十世纪70年代末和80年代初开始进行MTBE技术的研究。1983年齐鲁石化公司橡胶厂建成了中国第一套MTBE工业试验装置,1986年吉化公司建成了中国第一套万吨级MTBE工业装置。1999年,中国启动了“全国空气净化工程——清洁汽车行动”,开始鼓励使用含有MTBE的汽油。
由于发现了MTBE对人体的影响,1996年美国Santa Monica市部分地区由于饮用水中MTBE含量抬高,使得这些地区50%的供水系统关闭,这是首次引起公众关注的MTBE污染事件。1999年,美国加利福尼亚州空气资源委员会规定从2002年12月31日起,禁止加州新配方汽油中使用MTBE。现在已被推迟一年到2003年12月31日。纽约州也签署法案,规定从2004年1月起禁止使用MTBE。2010年将全面禁用MTBE。
禁用MTBE后,许多厂家开始研究替代产品,如乙醇汽油、烷基化油、改产异辛烷、聚异丁烯添加剂等。
但是迄今为止,欧洲和亚洲尚无禁用MTBE的意向,在一定时期内,MTBE仍将继续成为清洁汽油的主要组分。