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发酵法在20世纪50、60年代以前应用较为广泛，通过水解反应、蒸馏、精馏等工艺生产正丁醇。具体过程包括，以富含淀粉的农作物作为主要生产原料，然后对其进行水解反应，在得到的水解液中加入丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌进行发酵，得到乙醇、丙酮、丁醇的混合物。从组成比例来看，三者的比例为1:3:6，后根据三者物理性质的不同，在蒸馏和精馏控制下实现有效分离，进而得到目标正丁醇产物。生产过程中，原料广泛、设备投入少、生产条件温和、安全性高等都是其重要的优势所在，然而与后期的羰基合成法相比，底物抑制效应的不足阻碍了其自身的进一步发展，故而应用规模逐渐缩小。
低压羰基合成法是目前主要的丁醇生产技术。从生产工艺来看，丙烯、CO、H2是其主要的生产原料。在催化剂作用下，生产正丁醛和异丁醛；在分离两种丁醛基础上，对正丁醛进行加氢、精馏，进而得到正丁醇和异丁醇，后进行分离，制得正丁醇。需要注意的是，在低压羰基合成法中，铜、锌等氧化物是其主要的催化剂成分，并且在催化反应过程中，丁醇转化器规格和型号相同，同时在电热偶反应管、瓷球和支撑弹簧的作用下其催化剂的有规范填装，进而确保正、异丁醇的生产。目前，低压羰基合成法应用中，其要求反应过程的温度需控制在90 ℃以下， 反应压力为2 MPa。在反应过程中，通过对催化剂进行优化，其正丁醇和异丁醇的产量已达到30:1，有效的满足了工业生产对正丁醇的需求。
乙醇同系化法是一种新的丁醇合成方式，其由 A. S. Ndou、Jerry D和美国的塞拉尼斯公司研究提出。与传统丁醇合成方式相比，该方法的制作流程较短，且副产物较少，绿色环保效益较高。其具体的合成反应方程式为：2CH3CH2OH→CH3CH2CH2CH2OH+H2O。
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