Propano – caratteristiche, applicazioni industriali

Caratteristiche generali del propano

Il propano è il terzo composto della serie omologa degli alcani, con formula molecolare C ₃ H ₈ . È composto da tre atomi di carbonio e otto atomi di idrogeno. Tutti i legami presenti nella molecola di propano sono saturi. Il propano viene spesso immagazzinato come liquido in serbatoi pressurizzati. Quando la bombola viene svuotata, il propano liquido evapora a causa della caduta di pressione e passa allo stato gassoso. È un gas incolore e inodore, per questo molto spesso viene aggiunto un odorizzante. L’odore caratteristico consente di individuare rapidamente fughe o perdite di gas dagli impianti a gas. Analogamente agli altri alcani, il propano ha una bassa reattività chimica, che garantisce che la sua struttura rimanga invariata durante lo stoccaggio. Il vapore di propano è più pesante dell’aria, quindi tende a cadere e a depositarsi sul terreno.

Proprietà fisico-chimiche del propano

• gas incolore e inodore
• insolubile in acqua
• si dissolve bene in etanolo e etere etilico
• forma una miscela esplosiva con l’aria
• densità maggiore di quella dell’aria
• gas non tossico

I maggiori volumi di propano provengono direttamente dalla lavorazione del petrolio e del gas . Viene solitamente estratto dal petrolio greggio mediante distillazione, sotto forma di miscela con butano. Come combustibile fossile, il propano si trova spesso insieme ad altri gas come metano , etano o butano . Su scala di laboratorio, viene solitamente ottenuto mediante una sintesi utilizzando, ad esempio, butirronitrile e sodio. Inoltre, il propano può essere ottenuto anche come sottoprodotto della raffinazione del diesel rinnovabile. In futuro, se l’industria del riscaldamento utilizzerà sempre più il diesel rinnovabile come combustibile, la produzione di propano potrebbe diventare sempre più importante, il che a sua volta renderà il propano un combustibile alternativo rispettoso dell’ambiente . Inoltre il gas non è dannoso per l’ambiente. In caso di fuoriuscita o rilascio, non comporta alcun rischio per il suolo, le acque superficiali o sotterranee. Come gli altri alcani , il propano subisce principalmente reazioni di combustione. A seconda della quantità di ossigeno coinvolta nel processo, si distingue tra reazioni di combustione complete e incomplete . Nel primo caso (con apporto illimitato di ossigeno), i prodotti sono anidride carbonica e acqua. È il più vantaggioso dal punto di vista energetico. Nell’altro caso (apporto limitato di ossigeno), la reazione produce ossido di carbonio (II) – il velenoso monossido di carbonio – e acqua, oppure carbonio elementare e acqua. Oltre alle reazioni di combustione, il propano reagisce anche con gli alogeni . In pratica si tratta solitamente di molecole di cloro o bromo. Tali reazioni hanno un meccanismo radicale e l’intero processo viene avviato dalla luce. Durante la clorazione o bromurazione, uno degli atomi di idrogeno nella molecola di propano si separa e viene sostituito con un radicale alogeno. L’atomo di idrogeno separato si combina con l’altro radicale per formare una molecola di alogenuro di idrogeno, cioè rispettivamente acido cloridrico o acido bromidrico. Tuttavia, si noti che per gli alcani con molecole più lunghe dell’etano, durante l’alogenazione si formano prodotti isomerici. Nel caso del propano è possibile sostituire un atomo di carbonio primario oppure un atomo di carbonio secondario. La reattività degli atomi di carbonio nel propano, con diversi valori di ordinamento, è stata determinata sperimentalmente. L’atomo secondario è quello più reattivo – è il più facile da separare dalla molecola del composto. Ricordare che la bromurazione o la clorazione non producono un singolo derivato, ma una miscela di derivati. Prevale sempre quella in cui l’alogeno è sostituito all’atomo di carbonio secondario. Inoltre la reazione di bromurazione è estremamente selettiva. In genere, la resa del prodotto principale raggiunge quasi il 99%.

Applicazione industriale

• Il propano è principalmente una preziosa fonte di energia. Grazie al suo elevato numero di ottano è molto adatto come carburante per motori a combustione interna. Il propano è il terzo carburante per trasporti (dopo benzina e diesel) più utilizzato al mondo. Il propano utilizzato nei veicoli è denominato propano HD-5 ed è una miscela di propano con quantità minori di altri gas. Tale carburante dovrebbe essere costituito almeno dal 90 %di propano, fino al 5 %di propilene e dal 5 %di altri gas, principalmente butano e butilene. Il propano ha un numero di ottano più elevato rispetto alla benzina, quindi può essere utilizzato con rapporti di compressione del motore più elevati ed è più resistente ai colpi del motore.
• I sistemi di riscaldamento domestico (progettati, ad esempio, per il riscaldamento di ambienti o acqua) utilizzano il propano come combustibile per riscaldamento . Sta diventando molto popolare tra i proprietari di case grazie alla sua efficienza, versatilità e disponibilità in aree non servite da linee di gas naturale. Il riscaldamento domestico mediante la combustione di propano offre lo stesso comfort ed efficienza della combustione del gas naturale. Inoltre, può riscaldare più velocemente e mantenere la casa più calda più a lungo rispetto al riscaldamento elettrico. Vale la pena ricordare che quando si riscalda con propano, è essenziale installare in casa rilevatori di monossido di carbonio, poiché l’ossido di carbonio (II) viene prodotto bruciando il carburante. L’ossido di carbonio (II), comunemente chiamato monossido di carbonio, è un gas inodore e altamente velenoso.
• Il propano è anche un ottimo refrigerante nelle macchine frigorifere. Viene tipicamente utilizzato in unità di condizionamento e refrigerazione di piccole e medie dimensioni. Questo fattore è tecnicamente conveniente in tutte queste unità. In questo caso, lo svantaggio dell’utilizzo del propano è la sua elevata infiammabilità. Ciò risulta particolarmente pericoloso se il sistema perde o è depressurizzato. Negli ultimi anni le preoccupazioni relative agli incendi e ai problemi di protezione antincendio hanno seriamente ostacolato l’uso diffuso del propano come refrigerante.
• Il propano è anche una delle materie prime di base utilizzate nell’industria chimica. Da esso si ottengono numerosi derivati, tra cui l’acido acrilico, l’acido propionico e il propilene.
• È interessante notare che il propano viene utilizzato nelle asciugatrici a gas per asciugare i vestiti . Tali asciugatrici sono una buona alternativa alle asciugatrici elettriche.
• Nell’industria dei cosmetici , il propano viene utilizzato per riempire i contenitori con aerosol .

I principali derivati ​​del propano

Propanolo

Uno dei derivati ​​del propano è il propanolo, che appartiene alla serie omologa degli alcoli . Il propanolo è un liquido incolore e trasparente con un caratteristico odore pungente . Si dissolve molto bene in acqua ed etanolo . È un liquido infiammabile. Forma una miscela esplosiva con l’aria. Il propanolo si presenta in due forme isomeriche: n-propanolo e 2-propanolo, noto anche come isopropanolo, a seconda dell’atomo di carbonio nella molecola a cui è attaccato il gruppo ossidrile (-OH). Il composto non è sicuro per gli esseri umani. Danneggia il sistema nervoso e provoca stati narcotici. I vapori di questa sostanza provocano sonnolenza, vertigini e disturbi visivi e olfattivi. Il propanolo è utilizzato principalmente nell’industria chimica, principalmente come solvente. Può anche essere trovato come ingrediente in preparati per la pulizia e la disinfezione delle superfici per uso medico e nell’industria alimentare.

Acido propionico

L’acido propanoico o propionico è un esempio di acido carbossilico con la formula molecolare C ₂ H ₅ COOH. È caratterizzato dalla presenza del gruppo carbossilico -COOH nella molecola. Questo acido si presenta sotto forma di un liquido incolore e oleoso ed è altamente solubile in acqua. L’acido propionico è caratterizzato da un odore molto pungente e sgradevole. La sostanza è infiammabile e la sua miscela con l’aria è esplosiva. Si verifica nel latte e nel tratto digestivo degli animali. Viene prodotto anche nel corpo umano a seguito della scomposizione di zuccheri, fibre e pectine da parte dei batteri. Questo processo è chiamato fermentazione dell’acido propionico. Uno degli usi più importanti dell’acido propionico è la sua applicazione nell’industria alimentare. È un buon conservante alimentare con il simbolo E-280. Viene aggiunto ai dolciumi, al pane a fette e al pane di segale. Nell’alimentazione animale, l’acido propionico viene utilizzato come inibitore della muffa.

Glicerolo

Il glicerolo (o glicerina) è un rappresentante dei trioli. Il suo nome sistemico è propano-1,2,3-trio l. Appartiene al gruppo degli alcoli poliidrossilici. La molecola di glicerolo è composta da tre atomi di carbonio. A ciascun atomo di carbonio sono attaccati un gruppo ossidrile (-OH) e atomi di idrogeno. Il glicerolo è un liquido incolore, inodore e oleoso. È caratterizzato da elevata infiammabilità e igroscopicità. La presenza di ben tre gruppi idrossilici lo rende facilmente solubile in acqua – si mescola con acqua senza restrizioni. Il glicerolo è altamente reattivo chimicamente. Subisce reazioni di combustione ed esterificazione con acido nitrico . Reagisce anche con i metalli attivi, dando luogo alla formazione di sali chiamati alcolati. Il glicerolo è utilizzato principalmente nei cosmetici . È un ingrediente di prodotti da applicare direttamente sulla pelle, come creme, lozioni e gel. I cosmetici contenenti glicerolo sono particolarmente indicati per le persone con pelle sensibile e secca e per chi soffre di malattie della pelle (psoriasi, eczema, dermatite atopica, ecc.). Oltre che nell’industria cosmetica, il glicerolo viene utilizzato anche nell’industria alimentare. È un ingrediente dei coloranti alimentari, viene utilizzato come dolcificante e viene utilizzato anche per regolare e mantenere i livelli di umidità.