Propan – egenskaper, industriella tillämpningar

Allmänna egenskaper hos propan

Propan är den tredje föreningen i den homologa alkanserien, med molekylformeln C ₃ H ₈ . Den består av tre kolatomer och åtta väteatomer. Alla bindningar som finns i propanmolekylen är mättade. Propan lagras oftast som vätska i trycksatta tankar. När cylindern töms avdunstar den flytande propanen på grund av ett tryckfall och övergår till ett gasformigt tillstånd. Det är en färglös och luktfri gas, varför ett luktämne mycket ofta tillsätts. Den karakteristiska lukten gör det möjligt att snabbt upptäcka läckande eller läckande gas från gasinstallationer. På samma sätt som de andra alkanerna har propan låg kemisk reaktivitet, vilket säkerställer att dess struktur förblir oförändrad under lagring. Propanånga är tyngre än luft, så den tenderar att falla och lägga sig lågt på marken.

Fysikalisk-kemiska egenskaper hos propan

• färglös och luktfri gas
• olösligt i vatten
• löses väl i etanol och dietyleter
• bildar en explosiv blandning med luft
• densitet större än luftens
• giftfri gas

De största volymerna propan kommer direkt från olje- och gasbearbetning . Det extraheras vanligtvis ur råolja genom destillation, i form av en blandning med butan. Som ett fossilt bränsle finns propan ofta tillsammans med andra gaser som metan , etan eller butan . I laboratorieskala erhålls det vanligtvis genom syntes med t.ex. butyronitril och natrium. Dessutom kan propan även erhållas som en biprodukt av förnybar dieselraffinering. I framtiden, om värmeindustrin i allt större utsträckning använder förnybar diesel som bränsle, kan propanproduktion bli allt viktigare, vilket i sin tur kommer att göra propan till ett miljövänligt alternativt bränsle . Dessutom är gasen inte skadlig för miljön. I händelse av utsläpp eller utsläpp utgör det ingen risk för mark, ytvatten eller grundvatten. Som med de andra alkanerna , genomgår propan främst förbränningsreaktioner. Beroende på mängden syre som ingår i processen skiljer man mellan fullständiga och ofullständiga förbränningsreaktioner. I det första fallet (med obegränsad tillgång på syre) är produkterna koldioxid och vatten. Det är mest fördelaktigt när det gäller energi. I det andra fallet (begränsad tillgång på syre) producerar reaktionen kol(II)oxid – den giftiga kolmonoxiden – och vatten, eller elementärt kol och vatten. Förutom förbränningsreaktioner reagerar propan även med halogener . I praktiken är dessa vanligtvis molekyler av klor eller brom. Sådana reaktioner har en radikal mekanism, och hela processen initieras av ljus. Under klorering eller bromering separeras en av väteatomerna i propanmolekylen och ersätts med en halogenradikal. Den separerade väteatomen kombineras med den andra radikalen för att bilda en vätehalogenidmolekyl, dvs väteklorid respektive vätebromid. Observera dock att för alkaner med längre molekyler än etan, bildas isomera produkter under halogenering. I fallet med propan kan en primär kolatom eller en sekundär kolatom substitueras. Reaktiviteten av kolatomer i propan, med olika ordningsvärden, bestämdes experimentellt. Den sekundära atomen är den mest reaktiva – den är lättast att separera från den sammansatta molekylen. Kom ihåg att bromering eller klorering inte producerar ett enda derivat, utan en blandning av derivat. Den där halogenen är substituerad med den sekundära kolatomen dominerar alltid. Vidare är bromeringsreaktionen extremt selektiv. Typiskt når utbytet av huvudprodukten nästan 99%.

Industriell tillämpning

• Propan är i första hand en värdefull energikälla. På grund av sitt höga oktantal är den mycket lämplig att använda som bränsle för förbränningsmotorer. Propan är det tredje (efter bensin och diesel) mest använda transportbränslet i världen. Propan som används i fordon kallas HD-5 propan och är en blandning av propan med mindre mängder andra gaser. Sådant bränsle bör bestå av minst 90 %propan, upp till 5 %propen och 5 %andra gaser, främst butan och buten. Propan har ett högre oktantal än bensin, så det kan användas vid högre motorkompressionsförhållanden och är mer motståndskraftigt mot motorknackningar.
• Uppvärmningssystem för hushåll (till exempel utformade för uppvärmning av rum eller vatten) använder propan som uppvärmningsbränsle . Det blir mycket populärt bland husägare på grund av dess effektivitet, mångsidighet och tillgänglighet i områden som inte försörjs av naturgasledningar. Uppvärmning av hem genom att elda propan ger samma komfort och effektivitet som att elda naturgas. Dessutom kan den värmas upp snabbare och hålla ditt hem varmare längre än med elvärme. Det är värt att komma ihåg att vid uppvärmning med propan är det viktigt att installera kolmonoxiddetektorer i hemmet, eftersom kol(II)oxid produceras genom att bränna bränslet. Kol(II)oxid, vanligen kallad kolmonoxid, är en luktfri och mycket giftig gas.
• Propan är också ett utmärkt köldmedium i kylmaskiner. Det används vanligtvis i små och medelstora luftkonditionerings- och kylaggregat. Denna faktor är tekniskt kostnadseffektiv i alla dessa enheter. I det här fallet är nackdelen med att använda propan dess höga brandfarlighet. Detta visar sig vara särskilt farligt om systemet läcker eller är trycklöst. Oron för bränder och brandskyddsfrågor har allvarligt hämmat den utbredda användningen av propan som köldmedium de senaste åren.
• Propan är också en av de grundläggande råvarorna som används i den kemiska industrin. Det används för att erhålla många derivat, inklusive akrylsyra, propionsyra och propen.
• Intressant nog används propan i gastorkar för att torka kläder . Sådana torktumlare är ett bra alternativ till elektriska torktumlare.
• Inom kosmetikindustrin används propan för att fylla behållare med aerosoler .

De viktigaste propanderivaten

Propanol

Ett av derivaten av propan är propanol, som tillhör den homologa serien av alkoholer . Propanol är en färglös och transparent vätska med en karakteristisk stickande lukt . Det löser sig mycket bra i vatten och etanol . Det är en brandfarlig vätska. Det bildar en explosiv blandning med luft. Propanol förekommer i två isomera former – n-propanol och 2-propanol, även känd som isopropanol, beroende på vilken kolatom i molekylen hydroxylgruppen (-OH) är bunden till. Föreningen är inte säker för människor. Det skadar nervsystemet och orsakar narkotiska tillstånd. Ångorna från detta ämne orsakar dåsighet, yrsel och syn- och luktrubbningar. Propanol används främst inom den kemiska industrin, främst som lösningsmedel. Det kan också finnas som ingrediens i preparat för rengöring och desinficering av ytor för användning inom medicin och livsmedelsindustrin.

Propionsyra

Propan- eller propionsyra är ett exempel på en karboxylsyra med molekylformeln C ₂ H ₅ COOH. Det kännetecknas av närvaron av karboxylgruppen -COOH i molekylen. Denna syra har formen av en färglös, oljig vätska och är mycket löslig i vatten. Propionsyra kännetecknas av en mycket stickande, obehaglig lukt. Ämnet är brandfarligt och dess blandning med luft är explosiv. Det förekommer i mjölk och i matsmältningskanalen hos djur. Det produceras också i människokroppen som ett resultat av nedbrytningen av sockerarter, fibrer och pektiner av bakterier. Denna process kallas propionsyrafermentering. En av de viktigaste användningsområdena för propionsyra är dess tillämpning inom livsmedelsindustrin. Det är ett bra matkonserveringsmedel med symbolen E-280. Det tillsätts i konfektyr, skivat bröd och rågbröd. I djurfoder används propionsyra som mögelhämmare.

Glycerol

Glycerol (eller glycerin) är en representant för triolerna. Dess systemiska namn är propan-1,2,3-trio l. Den tillhör gruppen polyhydroxialkoholer. Glycerolmolekylen består av tre kolatomer. En hydroxylgrupp (-OH) och väteatomer är bundna till varje kolatom. Glycerol är en färglös, luktfri, oljig vätska. Det kännetecknas av hög brandfarlighet och hygroskopicitet. Närvaron av så många som tre hydroxylgrupper gör den lättlöslig i vatten – den blandas med vatten utan begränsningar. Glycerol är mycket kemiskt reaktivt. Det genomgår förbrännings- och förestringsreaktioner med salpetersyra . Det reagerar också med aktiva metaller, vilket resulterar i bildning av salter som kallas alkoholater. Glycerol används främst i kosmetika . Det är en ingrediens i produkter som ska appliceras direkt på huden, såsom krämer, lotioner och geler. Glycerolinnehållande kosmetika rekommenderas särskilt för personer med känslig och torr hud och de som lider av hudsjukdomar (psoriasis, eksem, atopisk dermatit, etc.). Förutom kosmetikaindustrin används glycerol även inom livsmedelsindustrin. Det är en ingrediens i livsmedelsfärger, används som sötningsmedel och används även för att reglera och bibehålla fuktnivåer.