Waarom is propaan opgeslagen in particuliere tanks, maar aardgas is niet

Vraag

Om een ​​bruikbare hoeveelheid gasvormige brandstof in een redelijk grote tank te krijgen, je moet het vloeibaar maken. Sommige brandstoffen zijn gemakkelijker vloeibaar te maken dan andere. Volgens het leerboek Organic Chemistry van Joseph M. Hornback, propaan heeft een kookpunt van -44° F (-42° C) bij atmosferische druk, maar methaan (natuurlijk gas), heeft een kookpunt van -260° F (-162° C) bij atmosferische druk. Dit betekent dat methaan moet worden afgekoeld tot een veel lagere temperatuur dan propaan om te worden omgezet in een vloeistof die in een tank kan worden opgeslagen.. Propaanmoleculen bestaan ​​uit drie koolstofatomen gebonden in een ketting met acht waterstofatomen gebonden aan deze koolstofatomen. In tegenstelling tot, een methaanmolecuul is slechts één koolstofatoom gebonden aan vier waterstofatomen. Methaanmoleculen hebben een hoge mate van symmetrie. Als gevolg, ze hebben geen permanente elektrische dipool. Binding tussen permanente dipolen is het dominante bindingsmechanisme tussen moleculen wanneer ze vloeibaar worden voor veel stoffen zoals water. De symmetrie van methaan, en dus het ontbreken van een permanente elektrische dipool, betekent dat de moleculen zich alleen kunnen binden door een veel zwakker effect dat bekend staat als de London Dispersion Force of de Van der Waals Force. In deze uitwerking, moleculen induceren tijdelijke dipolen in elkaar, en deze dipolen binden zich dan. Omdat dit bindingsmechanisme zo zwak is, de methaanmoleculen moeten worden afgekoeld tot een lage temperatuur totdat ze nog voldoende zijn om te binden en een vloeistof te vormen. In tegenstelling tot, propaan heeft niet zo'n lage temperatuur nodig om vloeibaar te worden.

Maar huishoudpropaan wordt door een lage temperatuur meestal niet in vloeibare toestand gehouden. In plaats daarvan, hoge druk wordt gebruikt. Om propaan vloeibaar te houden op kamertemperatuur (70°F of 21°C), het moet in een tank worden gehouden bij een druk van ongeveer 850 kPa. Dit kan worden bereikt met een sterke metalen tank. In tegenstelling tot, om methaan vloeibaar te houden bij kamertemperatuur is een tank nodig die een druk van ongeveer kan handhaven 32,000 kPa. Metalen tanks voor huishoudelijk gebruik zijn niet bestand tegen deze druk. Kortom, methaan wordt niet opgeslagen in huishoudelijke tanks omdat de symmetrie van het molecuul het moeilijk maakt om vloeibaar te worden. Methaan zou je in principe in gasvorm in een tank kunnen opslaan, maar methaan heeft in gasvorm zo'n lage dichtheid dat je geen bruikbare hoeveelheid kunt opslaan. In plaats daarvan, aardgas wordt verwerkt en opgeslagen in raffinaderijen en vervolgens via leidingen in gasvorm naar huishoudens gepompt. Hieronder worden de eigenschappen van verschillende basisbrandstoffen samengevat, mooi de trend in vloeistofdruk bij kamertemperatuur laten zien. Merk op dat de drukken bij benadering zijn.

Brandstof
Kookpunt (°C)
Dampdruk bij 21°C (kPa)

methaan
CH4
-162
32000

ethaan
C2H6
-89
3800

Propaan
C3H8
-42
850

Butaan
C4H10
0
230

pentaan
C5H12
36
60

Hexaan
C6H14
69
17

Heptaan
C7H16
98
5

Octaan
C8H18
126
1

Credit:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/05/02/why-is-propane-stored-in-household-tanks-but-natural-gas-is-not/

Laat een antwoord achter