Газы пропан и бутан, физические свойства пропана и бутана, химические свойства пропана и бутана.

Продажа Производство Доставка

Газообразный

Пропан относиться к органическим веществам класса алканов.  Пропан содержится в природном газе и может быть образован при крекинге нефтепродуктов. Пропан считается одним из самых ядовитых газов.

Физические свойства

Пропан – это бесцветный газ, который слабо растворяется в воде. Точка кипения пропана — 42,1С. При контакте с воздухом пропан образует взрывоопасную смесь (при концентрации паров от 2 до 9,5%). При давлении 760 мм ртутного столба температура возгорания пропана может составить порядка 466 °С.

Химические свойства

Химические свойства пропана аналогичны большинству свойств ряда алканов. К таким свойствам относятся: хлорирование, дегидрирование и так далее.

Применение пропана

Пропан широко используется как топливо для различных нужд. Он является важным компонентом сжиженных углеводородных газов. Используется пропан для производства растворителей и в пищевой промышленности (в качестве пропеллента, добавки E944).

 

Хладагент

Смесь изобутана (R-600a) и чистого пропана (R-290a) не наносит вред озоновому слою и имеет низкий показатель парникового потенциала (GWP). Поэтому данную смесь широко применяют в качестве хладагента. Эта смесь заменила устаревшие хладагенты в холодильных установках и кондиционерах.

 

Бутан (C₄H₁₀) — как и пропан, относиться к классу алканов. Это органическое соединение, которое очень токсично и вызывает отравление организма человека при вдыхании. В химии обычно бутаном называют смесь  н-бутана и его изомера изобутана CH(Ch4)3. Название бутан состоит из двух частей, корня «бут-», что с английского языка означает масляная кислота (butyric acid) и окончания «-ан», которое говорит о принадлежности этого вещества к алканам. 

 

Изомерия 

Бутан имеет два изомера:

 

название	формула	структурная формула	температура плавления, °С	температура кипения, °С
н-бутан	CH3–CH2–CH2–CH3		−138,3	−0,5
изобутан	CH(CH3)3		−159,6	−11,7

 

Физические свойства 

Бутан представляет собой бесцветный и легковоспламеняемый газ. При нормальном давлении и температуре ниже  0 °C легко сжижается. При повышении давления и обычной температуре — легколетучая жидкость. Растворимость в воде бутана составляет 6,1 мг на 100 миллилитров воды. Бутан при давлении 10 атмосфер и температуре 100 °C может образовывать азеотропное соединение с водой.

 

Нахождение и получение 

Бутан находиться в нефтяном и газовом конденсате (его доля составляет примерно 12%). Получают бутан и методом  гидрокаталитического или каталитического крекинга нефтяных фракций. В лабораторных условиях бутан получают по реакции Вюрца:

2 C₂H₅Br + 2Na → CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + 2NaBr

 

Применение и реакции 

При свободнорадикальном хлорировании получается смесь 2-хлорбутана и 1-хлора. На воздухе при сгорании образуется вода и углекислый газ. Бутан широко используется в качестве смеси с пропаном в зажигалках и газовых баллонах. В них он находиться в сжиженном состоянии и имеет определенный запах из-за наличия в смеси одорантов. Различают «летние» и «зимние» смеси, которые имеют разные составы. Теплота сгорания одного килограмма бутана составляет примерно 45 МДж (12,72 кВт•ч).

2C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O

При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или того и другого вместе.

2C₄H₁₀ + 5 O₂ → 8 C + 10 H₂O

2C₄H₁₀ + 9 O₂ → 8 CO + 10 H₂O

Компания Дюпон запатентовала метод получения малеинового ангидрида при каталитическом окислении из н-бутана

2 CH₃CH₂CH₂CH₃ + 7 O₂ → 2 C₂H₂(CO)₂O + 8 H₂O

н-Бутан  является хорошим сырьем для производства бутена, 1,3-бутадиена, которые являются важными компонентом бензина с высоким октановым числом. Чистый бутан используется как хладагент в холодильных установках и кондиционерах. Бутан лучше фреона за счет своей экологичности и безопасности для окружающей среды, но менее производителен, чем фреоновые хладагенты. Бутан зарегистрирован как пищевая добавка E943a в пищевой промышленности, а изобутан как добавка E943b, пропеллент. Эти вещества применяются в дезодорантах. 

В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавкиE943a, а изобутан — E943b, как пропеллент, например, в дезодорантах.

 

Влияние бутана на организм человека
 

Вдыхание человеком бутана может вызвать сердечную недостаточность и смерть от удушья. Попадание жидкого бутана или струи газа-бутан вызывает охлаждение до минус двадцати градусов, что очень опасно для человека.

 

Безопасность 

Бутан очень легко воспламеняется. При концентрации бутана в воздухе 1,9 — 8,4 % от объема, может вызвать взрыв. ПДК300 мг/м³.

Что такое пропан-бутан?

Пропан-бутан — так чаще всего называют сжиженные углеродные газы. В быту обычно используется смесь бутана с пропаном, и называется эта смесь в обиходе кратко и просто: пропан.

 

Сжиженными углеродными газами называют смесь легких углеродов, температура кипения которых от -50 до 0°C.

 

 

Способы получения пропан-бутана

Эту смесь получают из сконденсированных нефтяных попутных газов и самой нефти. Для обеспечения жидкого агрегатного состояния пропан-бутан транспортируют и хранят под давлением от 6 до 16 атмосфер.

 

Пропорции газов

Для топливной смеси бутан является более калорийным топливом, а пропан выступает в качестве сжиженного газа, который испаряется при низких температурах. Поэтому соотношение пропана и бутана в смеси зависит от климатических условий региона, в которых пропан-бутан используется, а также времени года.

Чем ниже температура, тем больше пропана должно быть в смеси (не менее 70—80%), тогда пропан обеспечит наилучшее испарение газа и, следовательно, топливо будет стабильно и надежно подаваться к потребителю.

А вот летом можно использовать смесь с содержанием пропана, не превышающим 40%. Если вы набираете топливо летом, а использовать его планируете зимой, то обратите свое внимание на газ с 60-70-процентным содержанием пропана.

Свойства пропан-бутана

У пропан-бутана нет запаха, поэтому к смеси газов добавляют особое сильно пахнущее вещество-одорант под названием этилмеркаптан. Минимальное количество данного вещества обязательно присутствует с смеси, придавая той резкий и неприятный запах. Это необходимо, чтобы в случае чего была возможность обнаружить утечку.

Одно из значимых свойств пропан-бутана является способность этого газа образовывать двухфазную систему «жидкость-пар», если над жидкой фазой есть свободное пространство. Такая система («жидкость — пар») получается из-за появления давления насыщенного пара, т. е. давления пара при наличии в баллоне жидкой фазы. Во время наполнения баллона (газгольдера) первые порции сжиженного газа очень быстро испаряются и занимают всё свободное пространство, создавая в нем определенное давление. Когда давление понижается, газ тут же испаряется. Сжиженный газ испаряется до того момента, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения. Данное свойство бутана и пропана позволяет хранить газ в небольших объемах, что крайне важно.

Похожие материалы:

Какими важными свойствами обладает технический пропан ➤ описание от компании «ТОРГГАЗ»

Технический пропан – это газ, который получают искусственным путем по технологии крекинга нефтепродуктов. В его составе содержится небольшое количество непредельного полипропилена. Это не влияет на свойства газа как топлива, но значительно снижает его себестоимость. Несмотря на то, что пропан стоит дороже многих других горючих газов, его широко используют в системах автономного газоснабжения как наиболее безопасный для оборудования. Кроме того, вещество способно испаряться естественным образом при низких температурах, что позволяет использовать баллоны без испарителей в любом климате.

Физико-технические характеристики технического пропана

• Объемная доля пропана и пропилена не менее 75 %.
• Количество жидкого остатка не более 0,7 %.
• Содержание меркаптановой серы и сероводорода не выше 0,013 %.
• Давление насыщенного пара при -20 °С не менее 0,16 МПа.
• Минимальная температура горения -35 °С.
• Температура чистого пламени до 2526 °С, в смеси с кислородом 1:4 – до 2830 °С.
• Удельная теплота сгорания 48 МДж/кг (для дизельного топлива показатель до 44 МДж/кг).

Отличия пропана от метана

Как известно, метан не используется в качестве самостоятельного топлива. Бытовые газовые баллоны с пропаном значительно дешевле и удобнее в использовании, но это не все преимущества. Газ имеет и другие выгодные особенности:

• высокую теплоту сгорания, что важно при выполнении сварочных работ;
• химическую инертность, устойчивость к окислению и химическим воздействиям;
• удобство в транспортировке, отсутствие особых требований и предосторожностей.

Правила безопасности

Сжиженный пропан с воздухом образует взрывоопасную смесь при содержании 2,3-9,5 %. Нельзя использовать источники открытого огня в помещении, в котором пахнет газом. Предельно допустимое содержание пропана в воздухе рабочей зоны – до 300 мг/м³. Газ тяжелее воздуха, поэтому может оседать и скапливаться в плохо проветриваемых местах. При попадании сжиженного углеводорода на кожу образуется обморожение, напоминающее ожог.

Пропан оказывает на организм человека наркотическое действие. При вдыхании паров сначала наблюдается головокружение, затем состояние опьянения, а при длительном нахождении в атмосфере – потеря сознания. Газ при вдыхании быстро накапливается в организме и быстро выводится через легкие, не аккумулируясь во внутренних органах.

Похожие статьи

Пропан — Википедия. Что такое Пропан

Пропан
Общие
Хим. формула	C3H8
Рац. формула	CH3CH2CH3
Физические свойства
Молярная масса	44,1 г/моль
Плотность	газ: 1,8641 кг/м³ в стандартных условиях по ГОСТ 2939—63; жидк. при +20°C 0,5005 г/см3 (4 атм.)
Энергия ионизации	11,07 ± 0,01 эВ[1]
Термические свойства
Т. плав.	−187,6 °C
Т. кип.	−42,09 °C
Т. свспл.	472 °C
Пр. взрв.	2,1 ± 0,1 об.%[1]
Давление пара	8,4 ± 0,1 атм[1]
Классификация
Рег. номер CAS	74-98-6
PubChem	6334
Рег. номер EINECS	200-827-9
SMILES
InChI
Кодекс Алиментариус	E944
RTECS	TX2275000
ChEBI	32879
ChemSpider	6094
Безопасность
Токсичность
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Пропан, C₃H₈ — органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов, при разделении попутного нефтяного газа, «жирного» природного газа как побочная продукция при различных химических реакциях. Чистый пропан не имеет запаха, однако в технический газ могут добавляться компоненты, обладающие запахом. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен. Малотоксичен, но оказывает вредное воздействие на центральную нервную систему (отравление, рвота, возможен летальный исход)

[2]^[3].

Физические свойства

Бесцветный газ без запаха^[4]. Очень мало растворим в воде. Точка кипения −42,1 °C. Точка замерзания −188 °C. Образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров от 1,7 до 10,9 %. Критическая температура пропана T_кр = 370 К, критическое давление P_кр = 4,27 МПа, критический удельный объём V_кр = 0,00444 м³/кг^[5] Плотность сжиженного пропана при 298 K — 0,493 т/м³.

• Плотность газовой фазы при нормальных условиях = 2,019 кг/м³.
• Плотность газовой фазы при температуре 15°С = 1,900 кг/м³.
• Удельная теплота сгорания = 48 МДж/кг.

Химические свойства

Аналогичны свойствам других представителей ряда алканов (дегидрирование, хлорирование и т. д.)

Применение

Топливо

Несмотря на более высокую цену, пропан во многом удобнее природного газа (метана), т.к. в отличие от метана сжижается при комнатной температуре и сравнительно невысоком давлении (12-15 атм), а метан при комнатной температуре не сжижается, и его приходится хранить сжатым под высоким давлением (200-250 атм). Поэтому баллоны для пропана значительно легче и дешевле метановых, и содержат гораздо больше газа (например, 50-литровый метановый баллон весит 55 кг и вмещает 9 кг газа, а пропановый такого же объема весит 19 кг и вмещает 22 кг газа, кроме того, пропановый баллон в 3-4 раза дешевле. Композитные баллоны примерно вдвое легче, но еще в несколько раз дороже). Это делает пропан гораздо более удобным для хранения и транспортировки, поэтому пропан (или его смесь с бутаном) широко применяется для подключения переносного газового оборудования (переносные газовые плитки, газовые горелки для кровельных работ и т.д.), в качестве автомобильного топлива, а также для газификации небольших отдаленных населенных пунктов или отдельных зданий, для которых строительство газопровода природного газа экономически нецелесообразно.

Пропан применяется:

Баллон пропана на лёгком грузовике

• При выполнении газопламенных работ на заводах и предприятиях:
  • в заготовительном производстве;
  • для резки металлолома;
  • для сварки неответственных металлоконструкций.

• При кровельных работах.
• При дорожных работах для разогрева битума и асфальта.
• В качестве топлива для переносных электрогенераторов.
• Для обогрева производственных помещений в строительстве.
• Для обогрева производственных помещений (на фермах, птицефабриках, в теплицах).
• Для газовых плит, водогрейных колонок в пищевой промышленности.

• В быту
  • при приготовлении пищи в домашних и походных условиях;
  • для подогрева воды;
  • для сезонного обогрева отдалённых помещений — частных домов, отелей, ферм;
  • для сварки труб, теплиц, гаражей и других хозяйственных конструкций с использованием газосварочных постов.

• В последнее время широко используется в качестве автомобильного топлива, так как дешевле и экологически безопаснее бензина.

Хранится и перевозится в металлических баллонах ярко-красного цвета и полимерно-композитных баллонах (не путать с коричневыми баллонами для гелия)

Химия и пищевая промышленность

В химической промышленности используется для получения пропилена, сырья для производства полипропилена.

Является исходным сырьём для производства растворителей.

Используется как пропеллент.

В пищевой промышленности пропан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E944.

Хладагент

Смесь из осушенного чистого пропана (R-290a) (коммерческое обозначение для описания изобутаново-пропановых смесей) с изобутаном (R-600a) не разрушает озоновый слой и обладает низким коэффициентом парникового потенциала (GWP). Смесь подходит для функционального замещения устаревших хладагентов (R-12, R-22) в традиционных стационарных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха (с обязательной сменой типа компрессорного масла).

Примечания