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異丁烯是一種重要的化工原料，異丁烯的化工利用途徑主要包括混合C4抽余異丁烯的利用和高純異丁烯加工利用。受相關政策及市場供需的影響，異丁烯最重要下游產品之一甲基叔丁基醚( MTBE)在汽油調和中占有的市場份額逐漸萎縮，導致異丁烯下游產品的發展方向出現一些變化，在此對未來異丁烯的下游產品發展方向及趨勢進行了分析。
異丁烯作為一種重要的化工原料，根據其純度的不同，可以生成多種高附加值的工業產品。
異丁烯純度只有50%時，一般用于生產MTBE、叔丁醇及叔丁胺等產品;
當異丁烯純度超過90%時，可以用于生產特戊酸、甲基丙烯酸甲酯及異戊二烯等產品；
當異丁烯純度大于99%時，可以生產丁基橡膠、聚異丁烯等高附加值產品。
目前異丁烯最重要的用途是生產MTBE。MTBE 的辛烷值較高，是優良的汽油添加劑和抗爆劑。MTBE 化學性質穩定，含氧量相對較高，作為汽油添加劑還可改善汽車的冷啟動特性和加速性能等。
目前90%以上的MTBE 被用作汽油添加劑，質量較好的MTBE 還被用作醫藥中間體。
MTBE的合成方法是以工業甲醇與C4原料中的異丁烯為原料，在40～65 ℃和0. 7～1. 5 MPa 的液相條件下，經大孔強酸性陽離子交換樹脂的催化作用發生醚化反應制得。
MTBE 的生產工藝主要有以下幾種：固定床生產工藝、膨脹床生產工藝、催化蒸餾生產工藝、膨脹床－催化蒸餾生產工藝、混相反應技術及混相反應蒸餾技術。
目前，MTBE 作為汽油添加劑的使用受到限制，主要有以下幾個方面的原因。
首先，由于MTBE 極易溶解于水，且較低濃度就會導致水質惡臭，歐美國家已逐漸禁用MTBE。
其次，乙醇或乙基叔丁基醚( ETBE) 等可再生燃料的大量使用加速了MTBE的減產。從2006 年起，美國逐漸使用乙醇作為汽油中主要替代的含氧化合物，而歐洲則加快MTBE 裝置轉產ETBE 的進度。在我國，甲醇和乙醇等醇類可以作為汽油的替代物，實現對原油的部分替代。
第三，隨著國六標準的車用汽油的推廣，也使得MTBE 的使用量相應減少。主要是由于國六汽油要求烯烴含量和芳烴含量下降，而烷基化汽油不含烯烴、芳烴和氧，且自身辛烷值為93～97，使其在汽油調和中的使用優勢更加明顯，添加比例逐步增加。
第四，汽、柴油消費量均出現下降趨勢，即汽油產量的過剩，也造成了MTBE 的使用量減少。
叔丁醇是一種多用途的化學產品和中間體，其不僅可用作酚醛樹脂和甲基丙烯酸甲酯的合成中間體、抗氧化劑、溶劑和醫藥中間體，還可代替MTBE 作為汽油添加劑。
異丁烯在酸性催化劑作用下與水反應生成叔丁醇，根據催化劑及工藝的不同，異丁烯水合法可分為硫酸水合法、樹脂并流水合法、溶劑樹脂水合法、催化精餾法及逆流水合法等。叔丁醇作為混合C4的下游產品之一，有望代替MTBE，市場前景較為廣闊。
叔丁胺作為一種重要的低級脂肪胺，是合成橡膠促進劑N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺( NS) 和N－叔丁基－2－雙苯并噻唑次磺酰胺( TBSI) 、藥物( 利福平) 、農藥及染料等的重要中間體，其中絕大部分用于合成促進劑NS。
異丁烯生產叔丁胺分為異丁烯－氫氰酸法和異丁烯催化氨化法。
異丁烯－氫氰酸法是異丁烯與H2SO4，HCN 反應生成叔丁基甲酰胺，再在堿性條件下水解制得叔丁胺，該工藝路線會使用到濃硫酸、燒堿及劇毒化學品氫氰酸，還會造成環境污染問題。
相對于異丁烯－氫氰酸法，異丁烯催化氨化法綠色環保，原子利用率為100%，該法一般以異丁烯和氨為原料，分子篩為催化劑，在反應溫度200～350 ℃，壓力5～30 MPa 下，直接加成生成叔丁胺，是未來叔丁胺合成工藝的發展方向。
特戊酸( Pivalic acid) ，又名新戊酸、三甲基乙酸、2，2－二甲基丙酸，是一種重要的化工原料。特戊酸主要用于合成特戊酰氯和特戊酸酯。采用特戊酸合成特戊酰氯，并進一步合成氯代特戊酰氯。在醫藥方面，特戊酰氯可用于合成氨芐青霉素三甲等半合成抗生素; 在農藥方面，其又可生產“廣滅靈”、“農思它”等。特戊酸酯可用于生產香味香皂、洗發香波等。
目前特戊酸工業化生產方法主要是異丁烯合成法，該法以異丁烯、一氧化碳和水為原料，在一定壓力下反應制成特戊酸，收率可達70%～80%，純度可達98%，常用的催化劑有硫酸、磷酸、氫氟酸、BF3催化劑及固體酸催化劑等。隨著國內特戊酸下游產品的不斷開發和應用，特戊酸尚有一定發展前景。
甲基丙烯酸甲酯( MMA) 是一種重要的有機化工原料，主要用于生產有機玻璃( PMMA) 、PVC 改性劑、丙烯酸乳液產品等，最近幾年還應用在液晶顯示屏光導板、防射線有機玻璃等高新技術領域。
異丁烯生產MMA 主要有2 種方法:
①三步法。首先在復合金屬型催化劑( 含Bi，Fe 主要成分) 的催化作用下，經空氣氧化為甲基丙烯醛; 再在雜多酸型催化劑( 含Mo，P，V 主要成分) 的催化作用下，經空氣氧化為甲基丙烯酸，最后與甲醇反應可以生成MMA。該方法的優點是MMA 產品質量好，技術相對成熟，對環境影響小，缺點是生產資本高，總產率低，對催化劑要求較高。
②兩步法。以異丁烯為原料，先被氧化成甲基丙烯醛，甲基丙烯醛進一步和甲醇、空氣酯化反應生成MMA。該工藝有效地避免了MAA 聚合等副反應的發生，還簡化了工藝流程，但也存在初期投資費用高，需要回收較多的甲醇，催化反應機理復雜等缺點。近年來全球MMA 生產能力大幅上升，已達到了每年220 萬t，未來MMA 的需求還將穩步增加。
異戊二烯主要用于合成異戊橡膠、熱塑彈性體和丁基橡膠，也廣泛用于合成醫藥、農藥、香料及黏結劑等。
以異丁烯為原料合成異戊二烯的方法有2 種: 異丁烯－甲醛兩步法和異丁烯－甲醛一步法。
前者是在酸性催化劑存在條件下，異丁烯先與甲醛經普林斯( Prins) 反應生成4，4－二甲基－1，3－二氧六環( DMD) ，DMD 再裂解生成異戊二烯、甲醛和水，該法已實現了工業化，但還存在流程長、成本高、收率低及選擇性差的問題;
后者是由異丁烯和甲醛經一步氣相法催化合成異戊二烯，一步法所用催化劑為磷酸鉻、磷酸鈣、氧化鋁－氧化硅或特定結構的分子篩等，易與產物分離、對設備幾乎無腐蝕，但該類型催化劑目前尚未見工業化應用，因此，該方法中催化劑的開發是重要的研究方向。
丁基橡膠( IIR) 主要應用于輪胎、藥用膠塞領域，還有一部分用于口香糖膠基、防水卷材、黏合劑及橡膠壩等方面。由于硫化速率慢、自黏性差，且與其他膠種的互黏性差等缺點，丁基橡膠需要經過鹵化，才能成為更實用的產品。
丁基橡膠是通過異丁烯、異戊二烯在Lewis 酸催化劑作用下進行陽離子聚合反應合成的；鹵化丁基橡膠是用丁基橡膠的己烷溶液與溴或氯反應制備而成，制得的聚合物具有不飽和鏈的烯丙基鹵結構，該結構可提高聚合物的耐熱性和固化的靈活性。
丁基橡膠的生產方法主要有2 種：淤漿法和溶液法。
淤漿法的特點是采用氯甲烷作稀釋劑，引發體系采用H2O－AlCl3，在－100 ℃左右的低溫下，異丁烯與少量異戊二烯進行陽離子共聚合反應。
溶液法的主要工藝過程包括引發劑體系及混合配料的配制、冷卻、聚合、膠液摻混、脫氣及汽提、溶劑及未反應單體的回收精制和橡膠的后處理等，輔助過程主要過程包括制冷、反應器清洗、添加劑配制等。
隨著我國輪胎行業的發展，尤其是子午線輪胎的快速發展、汽車輪胎品級的不斷提高及醫藥衛生行業的發展，均將大幅促進我國丁基橡膠及鹵化丁基橡膠消費量的不斷增長。
聚異丁烯( PIB) 是一種無色、無味、無毒的黏稠或半固體狀物質，其在潤滑油添加劑、高分子材料后加工、醫藥和化妝品及食品添加劑等領域均具有十分重要的用途。
聚異丁烯由異丁烯單體經陽離子聚合而成，所用引發劑體系通常為路易斯酸和與該路易斯酸形成碳陽離子配合物的有機化合物。
工業上常用AlCl3、烷基氯化鋁催化聚合得到末端雙鍵物質的量分數低于10%的普通聚異丁烯; 末端雙鍵物質的量分數大于50%的活性聚異丁烯通常采用三氟化硼與配體組成的絡合物引發體系，其中配體的種類及用量可顯著改變引發體系的性質，進而影響到聚異丁烯產品的質量。
此外，非均相催化劑體系，多官能化催化劑和水性催化劑體系也有所發展。隨著國內油品的不斷升級，國內排放指標的限制將越來越嚴格，我國汽油升級將逐步推進。
屆時，PIB 的下游產品聚異丁烯胺作為良好的油品改性劑或將在各油廠強制添加，高活性聚異丁烯的需求會大大增加，預計將以每年10%的速度增長。
此外，由于中相對分子質量PIB 主要消費領域中的中空玻璃黏合劑行業的迅速發展，其用量將會逐步增加，市場前景較為廣闊。 二未來異丁烯新的應用領域
目前，隨著異丁烯最主要的下游產品MTBE 的逐漸禁用，有必要異丁烯的新的用途及應用領域進行研究。
隨著環保要求的提高和油品質量的升級，烷基化油作為一種理想的汽油調和組分，其需求量必將不斷增長。
烷基化油的主要成分是以異辛烷為主的異構烷烴。因此，以異丁烯和其他烯烴/烷烴生產烷基化油是未來異丁烯較好的應用方向。
異丁烯制備烷基化汽油可分為直接法、間接法和疊合－醚化法。
直接法是指異丁烯和異丁烷和在強酸催化劑的作用下發生烷基化反應。
間接法是指將異丁烯疊合( 齊聚) 成異辛烯，異辛烯再加氫生成異辛烷的過程。
疊合－醚化法是以異丁烯和甲醇為原料生產異辛烯，再加氫成異辛烷。
根據催化劑的不同，直接烷基化工藝又可分為硫酸法、氫氟酸法、固體酸法和離子液體法等。
間接法中疊合部分采用樹脂、固體磷酸、無定形硅鋁等固體酸、齊格勒型絡合催化劑，加氫部分采用鉑、鈀、釕等貴金屬催化劑或非晶態鎳、負載型鎳催化劑等非貴金屬催化劑，其生產工藝有InAlk 工藝、Nexoctane 工藝等。
與直接烷基化技術相比，間接烷基化技術具有原料來源廣、環境友好及產品質量高等特點，但缺點是需要耗氫，導致成本增加。
疊合－醚化法中主要采用樹脂組裝雜多酸催化劑，該法主要用于生產異辛烯，尚未建立加氫裝置將其轉化為異辛烷。綜上，未來烷基化技術發展方向是安全、清潔生產高辛烷值烷基化產品。
2017 年，國家發改委、國家能源局等十五部委聯合印發的《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》中提到，到2020 年，將在全國范圍推廣使用車用乙醇汽油，且要求乙醇汽油中氧質量分數不應超過0. 5%，ETBE 有望替代MTBE 成為一種新的汽油添加劑。
這是由于與MTBE 相比，ETBE 中只有含氧量略低，其他性能指標均優于MTBE，尤其對地下水污染較小。ETBE可由C4餾分中的異丁烯與乙醇反應合成，采用的催化劑主要有固體酸催化劑和雜多酸催化劑，生產工藝有CDTECH 公司工藝、Axens 公司工藝、UOP 公司工藝、Uhde 公司工藝和Phillips 公司工藝。
目前，國內有關ETBE 生產技術的研究不多，大多處于小試階段，國內應加快該技術的研究開發，早日實現產業化。
丙烯是石油化工中三大合成材料的基本原料，主要用于生產聚丙烯、丙烯腈、異丙醇、丙酮和環氧丙烷等，是重要性僅次于乙烯的基礎有機化工原料。
在國家大力推廣乙醇汽油的形勢下，C4烯烴的化工利用是未來的發展方向，C4烯烴制丙烯和乙烯項目引起了較多關注。
目前，C4烯烴催化裂解技術在國內已有工業應用裝置，但是烯烴轉化率和丙烯產率均不高，因此，優化該工藝催化劑的性能是關鍵。
目前，丁烯催化裂解催化劑主要有金屬氧化物催化劑和分子篩催化劑，前者主要是以TiO2、MgO、硅鋁酸鹽、ZrO2、Al2O3等為載體，負載V、Ni、Fe、稀土等的氧化物，由載體提供酸性位，再由金屬氧化物提供電子轉移供體。與金屬氧化物催化劑相比，分子篩催化劑具有比表面積大、酸性位可調控、穩定性好等優點，因此，研究熱點主要集中在分子篩催化劑，其中分子篩催化劑包括ZSM－5分子篩、ZSM－ 23 分子篩、MCM－ 22 分子篩、MCM－49 分子篩、ITQ－13 分子篩、SAPO－34 分子篩及上述分子篩的改性材料。
低值C4裂解轉化為丙烯的技術有MOI 工藝和Propylur 工藝，制備具有適當酸性和孔道的分子篩及價格低廉、無需改性、穩定性較高的催化劑是丁烯催化裂解制丙烯的研究方向。
■ 2. 4. 1 甲基丙烯腈
甲基丙烯腈是一種重要的有機合成原料，尤其是制備聚甲基丙烯酰亞胺( PMI) 的原料—重要的芯層材料，用于航空航天、船舶制造、列車機車、風力發電葉片及體育運動器材等領域。
異丁烯經過氨氧化法可以制備甲基丙烯腈，該反應溫度約400℃，壓力0. 04 MPa，采用浸漬型磷鉬鉍鐵鉀催化劑。目前，因甲基丙烯腈只在實驗室內小批量生產，生產成本較高，大大限制了PMI 泡沫塑料的應用范圍和領域。因此，甲基丙烯腈的工業化生產工藝是未來研究的重點。
■ 2. 4. 2 異戊烯醇
異戊烯醇主要用于合成高效低毒農藥擬除蟲菊酯殺蟲劑的中間體賁亭酸甲酯及其下游產品二氯菊酸酯、DV 菊酰氯( 二氯菊酰氯) 等。
異戊烯醇主要有2 種合成方法: ①以異丁烯和甲醛為原料，通過普林斯縮合反應生成3－甲基－3－丁烯－1－醇，再經異構化進行雙鍵轉位制得異戊烯醇，該反應中采用的催化劑主要有氯化錫、固體酸催化劑和碳基化合物等；②采用異丁烯合成異戊二烯，異戊二烯再和氯化氫反應生成氯代異戊烯，其中的1－氯－3－甲基－3－丁烯經轉位為1－氯－3－甲基－2－丁烯，再和醋酸鈉生成相應的醋酸酯，然后水解得到異戊烯醇。隨著異戊烯醇合成工藝的成熟，其在農藥中的應用范圍也將不斷擴大，市場需求量也將大幅上升。
■2. 4. 3 甲代烯丙基氯
甲代烯丙基氯是一種重要的有機中間體，因其同時含有烯鍵及活潑氯原子，在農藥工業、合成纖維工業及環氧樹脂行業均有應用。甲代烯丙基氯是以異丁烯為原料經氯化反應制得。隨著甲代烯丙基氯下游產品的開發，甲代烯丙基氯也將有較好的市場前景。
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