Пропан – характеристики, промислове застосування

Загальна характеристика пропану

Пропан є третьою сполукою в гомологічному ряду алканів з молекулярною формулою C ₃ H ₈ . Він складається з трьох атомів вуглецю і восьми атомів водню. Усі зв’язки, присутні в молекулі пропану, є насиченими. Пропан найчастіше зберігається у вигляді рідини в резервуарах під тиском. При спорожненні балона рідкий пропан випаровується внаслідок падіння тиску і переходить у газоподібний стан. Це газ без кольору і запаху, тому дуже часто додають одорант. Характерний запах дозволяє швидко виявити витік або витік газу з газових установок. Як і інші алкани, пропан має низьку хімічну реакційну здатність, що забезпечує незмінність його структури під час зберігання. Пари пропану важчі за повітря, тому мають тенденцію падати й осідати низько над землею.

Фізико-хімічні властивості пропану

• газ без кольору і запаху
• нерозчинний у воді
• добре розчиняється в етанолі та діетиловому ефірі
• утворює з повітрям вибухову суміш
• щільність більша, ніж у повітря
• нетоксичний газ

Найбільші обсяги пропану надходять безпосередньо від переробки нафти і газу . Його зазвичай добувають із сирої нафти шляхом дистиляції у вигляді суміші з бутаном. Як викопне паливо, пропан часто зустрічається поряд з іншими газами, такими як метан , етан або бутан . У лабораторних масштабах його зазвичай отримують шляхом синтезу з використанням, наприклад, бутиронітрилу та натрію. Крім того, пропан також можна отримати як побічний продукт відновлюваної переробки дизельного палива. У майбутньому, якщо опалювальна промисловість все частіше використовуватиме відновлюване дизельне паливо як паливо, виробництво пропану може стати дедалі важливішим, що, у свою чергу, зробить пропан екологічно чистим альтернативним видом палива . Крім того, газ не шкодить навколишньому середовищу. У разі розливу або викиду він не становить небезпеки для ґрунту, поверхневих або ґрунтових вод. Як і інші алкани , пропан переважно вступає в реакції горіння. Залежно від кількості кисню, який бере участь у процесі, розрізняють реакції повного та неповного горіння . У першому випадку (при необмеженому надходженні кисню) продуктами є вуглекислий газ і вода. Він найкорисніший в енергетичному відношенні. В іншому випадку (обмежене надходження кисню) реакція утворює оксид вуглецю(II) – отруйний чадний газ – і воду, або елементарний вуглець і воду. Окрім реакцій горіння, пропан також реагує з галогенами . На практиці це, як правило, молекули хлору або брому. Такі реакції мають радикальний механізм, і весь процес ініціюється світлом. Під час хлорування або бромування один з атомів водню в молекулі пропану відокремлюється і заміщується радикалом галогену. Відокремлений атом водню з’єднується з іншим радикалом, утворюючи молекулу галогеноводню, тобто відповідно хлористий або бромистий водень. Однак зауважте, що для алканів з довшими молекулами, ніж етан, під час галогенування утворюються ізомерні продукти. У випадку пропану може бути заміщений первинний атом вуглецю або вторинний атом вуглецю. Експериментально визначено реакційну здатність атомів вуглецю в пропані з різними значеннями впорядкування. Вторинний атом є найбільш реакційноздатним – його найлегше відокремити від молекули сполуки. Пам’ятайте, що бромування або хлорування утворюють не одну похідну, а суміш похідних. Завжди переважає той, у якому галоген заміщений на вторинний атом вуглецю. Крім того, реакція бромування надзвичайно вибіркова. Як правило, вихід основного продукту досягає майже 99%.

Промислове застосування

• Пропан є перш за все цінним джерелом енергії. Завдяки високому октановому числу він дуже підходить для використання в якості палива для двигунів внутрішнього згоряння. Пропан є третім (після бензину та дизеля) найпоширенішим транспортним паливом у світі. Пропан, який використовується в транспортних засобах, називається пропаном HD-5 і являє собою суміш пропану з меншою кількістю інших газів. Таке паливо має складатися щонайменше з 90%пропану, до 5%пропілену та 5%інших газів, головним чином бутану та бутилену. Пропан має вище октанове число, ніж бензин, тому його можна використовувати при вищих ступенях стиснення двигуна та він більш стійкий до детонації двигуна.
• Побутові системи опалення (призначені, наприклад, для обігріву приміщення або води) використовують пропан як паливо для опалення . Він стає дуже популярним серед домовласників завдяки своїй ефективності, універсальності та доступності в районах, які не забезпечені природним газом. Опалення будинку за допомогою спалювання пропану забезпечує такий же комфорт і ефективність, як і спалювання природного газу. Більше того, він може нагріватися швидше та підтримувати тепло у вашому домі довше, ніж електричне опалення. Варто пам’ятати, що при опаленні пропаном важливо встановити в будинку детектори чадного газу, оскільки оксид вуглецю (II) утворюється при спалюванні палива. Карбон(II) оксид, який зазвичай називають чадним газом, є дуже отруйним газом без запаху.
• Пропан також є чудовим холодоагентом у холодильних машинах. Зазвичай він використовується в малих і середніх системах кондиціонування повітря та холодильних установках. Цей фактор є технічно економічно ефективним у всіх цих агрегатах. В даному випадку недоліком використання пропану є його висока горючість. Це особливо небезпечно, якщо система протікає або скидається тиск. Занепокоєння щодо пожеж та протипожежного захисту серйозно завадило широкому використанню пропану як холодоагенту в останні роки.
• Пропан також є одним з основних видів сировини, що використовується в хімічній промисловості. Його використовують для отримання багатьох похідних, включаючи акрилову кислоту, пропіонову кислоту та пропілен.
• Цікаво, що пропан використовується в газових сушарках для сушіння білизни . Такі сушарки є хорошою альтернативою електросушаркам.
• У косметичній промисловості пропан використовується для наповнення ємностей з аерозолями .

Основні похідні пропану

Пропанол

Одним із похідних пропану є пропанол, який належить до гомологічного ряду спиртів . Пропанол — безбарвна прозора рідина з характерним різким запахом . Дуже добре розчиняється у воді та етанолі . Це легкозаймиста рідина. З повітрям утворює вибухову суміш. Пропанол зустрічається у двох ізомерних формах – н-пропанол і 2-пропанол, також відомий як ізопропанол, залежно від того, до якого атома вуглецю в молекулі приєднана гідроксильна група (-OH). Склад не безпечний для людини. Пошкоджує нервову систему і викликає наркотичні стани. Пари цієї речовини викликають сонливість, запаморочення, розлади зору та нюху. Пропанол в основному використовується в хімічній промисловості, переважно як розчинник. Його також можна знайти як інгредієнт препаратів для очищення та дезінфекції поверхонь для використання в медицині та харчовій промисловості.

Пропіонова кислота

Пропанова або пропіонова кислота є прикладом карбонової кислоти з молекулярною формулою C ₂ H ₅ COOH. Характеризується наявністю в молекулі карбоксильної групи -СООН. Ця кислота має форму безбарвної маслянистої рідини та добре розчинна у воді. Пропіонова кислота характеризується дуже різким, неприємним запахом. Речовина легкозаймиста, а її суміш з повітрям вибухонебезпечна. Зустрічається в молоці та травному тракті тварин. Він також виробляється в організмі людини в результаті розщеплення цукрів, клітковини і пектинів бактеріями. Цей процес називається пропіоновокислим бродінням. Одним з найважливіших застосувань пропіонової кислоти є її застосування в харчовій промисловості. Це хороший харчовий консервант із символом E-280. Його додають в кондитерські вироби, нарізаний і житній хліб. У кормах для тварин пропіонову кислоту використовують як інгібітор цвілі.

гліцерин

Гліцерин (або гліцерин) є представником тріолів. Його системна назва – пропан-1,2,3-тріо л. Відноситься до групи багатоатомних спиртів. Молекула гліцерину складається з трьох атомів вуглецю. До кожного атома вуглецю приєднана одна гідроксильна група (-OH) і атоми водню. Гліцерин — безбарвна масляниста рідина без запаху. Характеризується високою горючістю і гігроскопічністю. Наявність аж трьох гідроксильних груп робить його легко розчинним у воді – він змішується з водою без обмежень. Гліцерин має високу хімічну активність. Він вступає в реакції горіння та етерифікації з азотною кислотою . Він також реагує з активними металами, в результаті чого утворюються солі, які називаються алкоголятами. Гліцерин в основному використовується в косметиці . Це інгредієнт продуктів, які наносяться безпосередньо на шкіру, таких як креми, лосьйони та гелі. Гліцериновмісна косметика особливо рекомендована людям з чутливою і сухою шкірою, а також хворим на шкірні захворювання (псоріаз, екзема, атопічний дерматит тощо). Крім косметичної промисловості, гліцерин також використовується в харчовій промисловості. Він є інгредієнтом харчових барвників, використовується як підсолоджувач, а також використовується для регулювання та підтримки рівня вологи.