Warum wird Propan in Haushalt Tanks gelagert, aber Erdgas ist nicht

Frage

Um eine brauchbare Menge an gasförmigem Kraftstoff in einen einigermaßen großen Tank zu bekommen, Sie müssen es verflüssigen. Einige Brennstoffe sind leichter zu verflüssigen als andere. Nach dem Lehrbuch der Organischen Chemie von Joseph M. Hornback, Propan hat einen Siedepunkt von -44 °F (-42° C) bei atmosphärischem Druck, aber Methan (Erdgas), hat einen Siedepunkt von -260° F (-162° C) bei atmosphärischem Druck. Das bedeutet, dass Methan auf eine viel niedrigere Temperatur als Propan gekühlt werden muss, um in eine Flüssigkeit umgewandelt zu werden, die in einem Tank gespeichert werden kann. Propanmoleküle bestehen aus drei Kohlenstoffatomen, die in einer Kette mit acht Wasserstoffatomen verbunden sind, die an diese Kohlenstoffatome gebunden sind. Im Gegensatz, ein Methanmolekül ist nur ein Kohlenstoffatom, das an vier Wasserstoffatome gebunden ist. Methanmoleküle haben einen hohen Grad an Symmetrie. Als Ergebnis, sie haben keinen permanenten elektrischen Dipol. Die Bindung zwischen permanenten Dipolen ist der dominierende Bindungsmechanismus zwischen Molekülen, wenn sie sich für viele Substanzen wie Wasser verflüssigen. Symmetrie von Methan, und daher das Fehlen eines permanenten elektrischen Dipols, bedeutet, dass sich seine Moleküle nur durch einen viel schwächeren Effekt verbinden können, der als Londoner Dispersionskraft oder Van-der-Waals-Kraft bekannt ist. In diesem Effekt, Moleküle induzieren ineinander temporäre Dipole, und diese Dipole verbinden sich dann. Weil dieser Bindungsmechanismus so schwach ist, Die Methanmoleküle müssen auf eine niedrige Temperatur abgekühlt werden, bis sie noch genug sind, um sich zu verbinden und eine Flüssigkeit zu bilden. Im Gegensatz, Propan benötigt keine so niedrige Temperatur, um sich zu verflüssigen.

Haushaltspropan wird jedoch normalerweise nicht durch eine niedrige Temperatur in einem flüssigen Zustand gehalten. Stattdessen, Hochdruck verwendet wird. Um Propan bei Raumtemperatur flüssig zu halten (70° F oder 21 ° C), es muss in einem Tank bei einem Druck von ca. gehalten werden 850 kPa. Dies kann mit einem starken Metalltank erreicht werden. Im Gegensatz, Um Methan bei Raumtemperatur flüssig zu halten, ist ein Tank erforderlich, der einen Druck von ca 32,000 kPa. Haushaltsmetalltanks können diesem Druck nicht standhalten. Zusamenfassend, Methan wird nicht in Haushaltstanks gelagert, da es aufgrund der Symmetrie seines Moleküls schwer zu verflüssigen ist. Prinzipiell könnte man Methan im gasförmigen Zustand in einem Tank speichern, aber Methan hat im Gaszustand eine so geringe Dichte, dass man keine nutzbare Menge speichern könnte. Stattdessen, erdgas wird in raffinerieanlagen verarbeitet und gespeichert und dann im gaszustand durch leitungen zu den haushalten gepumpt. Nachfolgend sind die Eigenschaften verschiedener Grundbrennstoffe zusammengefasst, zeigt schön den Trend der Flüssigkeitsdrücke bei Raumtemperatur. Beachten Sie, dass die Drücke ungefähr sind.

Treibstoff
Siedepunkt (° C.)
Dampfdruck bei 21°C (kPa)

Methan
CH4
-162
32000

Ethan
C2H6
-89
3800

Propan
C3H8
-42
850

Butan
C4H10
0
230

Pentan
C5H12
36
60

Hexan
C6H14
69
17

Heptan
C7H16
98
5

Oktan
C8H18
126
1

Kredit:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/05/02/warum-ist-Propan-in-Haushaltstanks-gelagert-aber-Erdgas-ist-nicht/

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