โพรเพน – คุณลักษณะ การใช้งานทางอุตสาหกรรม

ลักษณะทั่วไปของโพรเพน

โพรเพนเป็นสารประกอบที่สามในชุดอัลเคนที่คล้ายคลึงกัน โดยมี สูตรโมเลกุล C ₃ H ₈ ประกอบด้วยคาร์บอน 3 อะตอมและไฮโดรเจน 8 อะตอม พันธะทั้งหมดที่มีอยู่ในโมเลกุลโพรเพนจะอิ่มตัว โพรเพนมักถูกเก็บเป็นของเหลวในถังที่มีแรงดัน เมื่อถังว่างเปล่า โพรเพนเหลวจะระเหยเนื่องจากความดันลดลงและเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซ มันเป็นก๊าซที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ซึ่งเป็นสาเหตุที่มักเติมกลิ่นบ่อยมาก กลิ่นเฉพาะตัวทำให้สามารถตรวจจับก๊าซที่หลบหนีหรือรั่วไหลจากการติดตั้งก๊าซได้อย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับอัลเคนอื่นๆ โพรเพนมีปฏิกิริยาทางเคมีต่ำ ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างของจะไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการเก็บรักษา ไอโพรเพนหนักกว่าอากาศ ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะตกลงมาและตกลงสู่พื้น

คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของโพรเพน

• ก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น
• ไม่ละลายในน้ำ
• ละลายได้ดีในเอทานอลและไดเอทิลอีเทอร์
• ก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ
• ความหนาแน่นมากกว่าอากาศ
• ก๊าซปลอดสารพิษ

โพรเพนปริมาณมากที่สุดมาจาก การแปรรูปน้ำมันและก๊าซ โดยตรง โดยปกติจะสกัดจากน้ำมันดิบโดยการกลั่นในรูปของส่วนผสมกับบิวเทน เนื่องจากเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล โพรเพนจึงมักพบควบคู่ไปกับก๊าซอื่นๆ เช่น มีเทน อีเทน หรือ บิวเทน ในระดับห้องปฏิบัติการ โดยปกติจะได้มาโดยการสังเคราะห์โดยใช้ เช่น บิวไทโรไนไตรล์ และโซเดียม นอกจากนี้ โพรเพนยังสามารถได้รับเป็นผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมันดีเซลหมุนเวียนอีกด้วย ในอนาคต หากอุตสาหกรรมทำความร้อนใช้น้ำมันดีเซลหมุนเวียนเป็นเชื้อเพลิงมากขึ้น การผลิตโพรเพนอาจมีความสำคัญมากขึ้น ซึ่งใน ทางกลับกันจะทำให้โพรเพนกลายเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อีกทั้งก๊าซไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ในกรณีที่มีการรั่วไหลหรือปล่อยออกมา จะไม่มีความเสี่ยงต่อดิน น้ำผิวดิน หรือน้ำใต้ดิน เช่นเดียวกับ อัลเคน อื่นๆ โพรเพนจะเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นหลัก ขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่สมบูรณ์และไม่สมบูรณ์ ในกรณีแรก (ที่มีปริมาณออกซิเจนไม่จำกัด) ผลิตภัณฑ์ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เป็นประโยชน์สูงสุดในเรื่องพลังงาน ในอีกกรณีหนึ่ง (ปริมาณออกซิเจนที่จำกัด) ปฏิกิริยาจะทำให้เกิดคาร์บอน (II) ออกไซด์ ซึ่งเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นพิษ และน้ำ หรือธาตุคาร์บอนและน้ำ นอกจากปฏิกิริยาการเผาไหม้แล้ว โพรเพนยังทำปฏิกิริยากับ ฮาโลเจน อีกด้วย ในทางปฏิบัติ สิ่งเหล่านี้มักเป็นโมเลกุลของ คลอรีน หรือโบรมีน ปฏิกิริยาดังกล่าวมีกลไกที่รุนแรง และกระบวนการทั้งหมดเริ่มต้นโดยแสง ในระหว่างการทำคลอรีนหรือโบรมีน อะตอมไฮโดรเจนหนึ่งในโมเลกุลโพรเพนจะถูกแยกออกจากกันและถูกแทนที่ด้วยอนุมูลฮาโลเจน อะตอมไฮโดรเจนที่แยกออกจากกันจะรวมตัวกับอนุมูลอีกตัวหนึ่งเพื่อสร้างโมเลกุลไฮโดรเจนเฮไลด์ กล่าวคือ ไฮโดรเจนคลอไรด์หรือไฮโดรเจนโบรไมด์ ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าสำหรับอัลเคนที่มีโมเลกุลยาวกว่าอีเทน ผลิตภัณฑ์ไอโซเมอร์จะเกิดขึ้นในระหว่างการฮาโลเจน ในกรณีของโพรเพน สามารถทดแทนอะตอมของคาร์บอนปฐมภูมิหรืออะตอมของคาร์บอนทุติยภูมิได้ ปฏิกิริยาของอะตอมคาร์บอนในโพรเพนที่มีค่าการเรียงลำดับต่างกันถูกกำหนดโดยการทดลอง อะตอมทุติยภูมิเป็นอะตอมที่มีปฏิกิริยามากที่สุด โดยแยกออกจากโมเลกุลของสารประกอบได้ง่ายที่สุด โปรดจำไว้ว่าโบรมีนหรือคลอรีนไม่ได้สร้างอนุพันธ์เดี่ยวๆ แต่เป็นส่วนผสมของอนุพันธ์ อะตอมที่แทนที่ฮาโลเจนกับอะตอมของคาร์บอนทุติยภูมิจะมีอำนาจเหนือกว่าเสมอ นอกจากนี้ ปฏิกิริยาโบรมีนยังเลือกได้อย่างมาก โดยปกติแล้วผลผลิตของผลิตภัณฑ์หลักจะสูงถึงเกือบ 99%

การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม

• โพรเพนเป็นแหล่งพลังงานที่มีคุณค่าเป็นหลัก เนื่องจากมีค่าออกเทนสูงจึงเหมาะมากที่จะใช้เป็น เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน โพรเพนเป็นเชื้อเพลิงการขนส่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอันดับสาม (รองจากน้ำมันเบนซินและดีเซล) ในโลก โพรเพนที่ใช้ในยานพาหนะเรียกว่าโพรเพน HD-5 และเป็นส่วนผสมของโพรเพนกับก๊าซอื่น ๆ ในปริมาณที่น้อยกว่า เชื้อเพลิงดังกล่าวควรประกอบด้วยโพรเพนอย่างน้อย 90%โพรพิลีนไม่เกิน 5%และก๊าซอื่น ๆ 5%ซึ่งส่วนใหญ่เป็นบิวเทนและบิวทิลีน โพรเพนมีค่าออกเทนสูงกว่าน้ำมันเบนซิน ดังนั้นจึงสามารถใช้ได้ที่อัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์สูงกว่า และทนทานต่อการน็อคของเครื่องยนต์ได้ดีกว่า
• ระบบทำความร้อนภายในบ้าน (ออกแบบมาสำหรับห้องหรือเครื่องทำน้ำร้อน) ใช้โพรเพนเป็น เชื้อเพลิงทำความร้อน กำลังได้รับความนิยมอย่างสูงในหมู่เจ้าของบ้าน เนื่องจากมีประสิทธิภาพ คล่องตัว และความพร้อมใช้งานในพื้นที่ที่ไม่มีท่อส่งก๊าซธรรมชาติจ่ายให้ การทำความร้อนภายในบ้านโดยการเผาไหม้โพรเพนให้ความสะดวกสบายและมีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติ นอกจากนี้ยังสามารถทำความร้อนได้เร็วกว่าและช่วยให้บ้านของคุณอบอุ่นได้ยาวนานกว่าการทำความร้อนด้วยไฟฟ้า โปรดจำไว้ว่าเมื่อให้ความร้อนด้วยโพรเพน จำเป็นต้องติดตั้งเครื่องตรวจจับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ในบ้าน เนื่องจากคาร์บอน (II) ออกไซด์ผลิตโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิง คาร์บอน (II) ออกไซด์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าคาร์บอนมอนอกไซด์ เป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่นและเป็นพิษสูง
• โพรเพนยังเป็น สารทำความเย็น ที่ดีเยี่ยมในเครื่องทำความเย็น โดยทั่วไปจะใช้ในเครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความเย็นขนาดเล็กและขนาดกลาง ปัจจัยนี้มีความคุ้มทุนทางเทคนิคในทุกหน่วยเหล่านี้ ในกรณีนี้ข้อเสียของการใช้โพรเพนคือมีความไวไฟสูง สิ่งนี้พิสูจน์ได้ว่าเป็นอันตรายอย่างยิ่งหากระบบรั่วหรือถูกลดแรงดัน ความกังวลเกี่ยวกับปัญหาอัคคีภัยและการป้องกันอัคคีภัยได้ขัดขวางการใช้โพรเพนเป็นสารทำความเย็นอย่างแพร่หลายในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
• โพรเพนยังเป็นหนึ่งในวัตถุดิบพื้นฐานที่ใช้ใน อุตสาหกรรมเคมี ใช้เพื่อให้ได้อนุพันธ์จำนวนมาก รวมถึงกรดอะคริลิก กรดโพรพิโอนิก และโพรพิลีน
• สิ่งที่น่าสนใจคือโพรเพนถูกนำมาใช้ใน เครื่องอบผ้าแบบใช้แก๊สเพื่อตากผ้า เครื่องอบผ้าดังกล่าวเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับเครื่องอบผ้าไฟฟ้า
• ใน อุตสาหกรรมเครื่องสำอาง โพรเพนถูกใช้เพื่อเติม สเปรย์ ลงในภาชนะ

อนุพันธ์โพรเพนหลัก

โพรพานอล

อนุพันธ์อย่างหนึ่งของโพรเพนคือโพรพานอลซึ่งอยู่ในกลุ่ม แอลกอฮอล์ ที่คล้ายคลึงกัน โพรพานอลเป็นของเหลวไม่มีสีและโปร่งใส มีกลิ่นฉุนเฉพาะตัว มันละลายได้ดีมากในน้ำและ เอทานอล มันเป็นของเหลวไวไฟ มันก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ โพรพานอลเกิดขึ้นในสองรูปแบบไอโซเมอร์ – n-propanol และ 2-propanol หรือที่เรียกว่า isopropanol ขึ้นอยู่กับอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลที่หมู่ไฮดรอกซิล (-OH) ติดอยู่ สารประกอบนี้ไม่ปลอดภัยสำหรับมนุษย์ มันทำลายระบบประสาทและทำให้เกิดภาวะติดยาเสพติด ไอระเหยของสารนี้ทำให้เกิดอาการง่วงซึม เวียนศีรษะ และความผิดปกติของการมองเห็นและการดมกลิ่น โพรพานอลส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี โดยส่วนใหญ่เป็นตัวทำละลาย นอกจากนี้ยังสามารถพบได้เป็นส่วนผสมในการเตรียมการทำความสะอาดและฆ่าเชื้อพื้นผิวเพื่อใช้ในการแพทย์และอุตสาหกรรมอาหาร

กรดโพรพิโอนิก

กรดโพรพาโนอิกหรือโพรพิโอนิกเป็นตัวอย่างหนึ่งของ กรดคาร์บอกซิลิก ที่มีสูตรโมเลกุล C ₂ H ₅ COOH โดดเด่นด้วยการมีอยู่ของกลุ่มคาร์บอกซิล -COOH ในโมเลกุล กรดนี้อยู่ในรูปของของเหลวไม่มีสี มัน และละลายได้ดีในน้ำ กรดโพรพิโอนิกมีกลิ่นฉุนและไม่พึงประสงค์มาก สารนี้เป็นสารไวไฟและสารผสมกับอากาศจะระเบิดได้ เกิดขึ้นในนมและทางเดินอาหารของสัตว์ นอกจากนี้ยังผลิตในร่างกายมนุษย์อันเป็นผลมาจากการสลายน้ำตาล เส้นใย และเพคตินโดยแบคทีเรีย กระบวนการนี้เรียกว่าการหมักกรดโพรพิโอนิก การใช้กรดโพรพิโอนิกที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เป็นสารกันบูดอาหารอย่างดี มีสัญลักษณ์ E-280 มันถูกเพิ่มเข้าไปในขนม ขนมปังแผ่น และขนมปังข้าวไรย์ ในอาหารสัตว์ กรดโพรพิโอนิกถูกใช้เป็นตัวยับยั้งเชื้อรา

กลีเซอรอล

กลีเซอรอล (หรือกลีเซอรีน) เป็นตัวแทนของไตรออล ชื่อที่เป็นระบบคือโพรเพน-1,2,3-ไตร ลิตร เป็นของกลุ่มโพลีไฮดรอกซีแอลกอฮอล์ โมเลกุลกลีเซอรอลประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนสามอะตอม กลุ่มไฮดรอกซิลหนึ่งกลุ่ม (-OH) และอะตอมไฮโดรเจนติดอยู่กับอะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอม กลีเซอรอลเป็นของเหลวไม่มีสีไม่มีกลิ่นและเป็นมัน มีลักษณะเป็นสารติดไฟและดูดความชื้นสูง การมีกลุ่มไฮดรอกซิลมากถึงสามหมู่ทำให้ละลายในน้ำได้ง่าย โดยผสมกับน้ำได้โดยไม่มีข้อจำกัด กลีเซอรอลมีปฏิกิริยาทางเคมีสูง ผ่านปฏิกิริยาการเผาไหม้และเอสเทอริฟิเคชันกับ กรดไนตริก นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยากับโลหะที่ออกฤทธิ์ ส่งผลให้เกิดเกลือที่เรียกว่าแอลกอฮอล์ กลีเซอรอลส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องสำอาง เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์ที่ใช้ทาบนผิวหนังโดยตรง เช่น ครีม โลชั่น และเจล แนะนำให้ใช้เครื่องสำอางที่มีส่วนผสมของกลีเซอรอลเป็นพิเศษสำหรับผู้ที่มีผิวบอบบางและแห้ง รวมถึงผู้ที่เป็นโรคผิวหนัง (โรคสะเก็ดเงิน กลาก โรคผิวหนังภูมิแพ้ ฯลฯ) นอกจากอุตสาหกรรมเครื่องสำอางแล้ว กลีเซอรอลยังใช้ในอุตสาหกรรมอาหารอีกด้วย เป็นส่วนผสมในสีผสมอาหาร ใช้เป็นสารให้ความหวาน และยังใช้เพื่อควบคุมและรักษาระดับความชื้นอีกด้วย