Dlaczego propan jest przechowywany w domowych zbiornikach, a gaz ziemny nie?

Pytanie

Aby uzyskać użyteczną ilość paliwa gazowego do rozsądnej wielkości zbiornika, musisz to upłynnić. Niektóre paliwa są łatwiejsze do upłynnienia niż inne. Według podręcznika Chemia organiczna Josepha M. Hornback, propan ma temperaturę wrzenia -44° F (-42° C) pod ciśnieniem atmosferycznym, ale metan (gazu ziemnego), ma temperaturę wrzenia -260° F (-162° C) pod ciśnieniem atmosferycznym. Oznacza to, że metan musi zostać schłodzony do znacznie niższej temperatury niż propan, aby mógł zostać przekształcony w ciecz, którą można przechowywać w zbiorniku. Cząsteczki propanu składają się z trzech atomów węgla połączonych w łańcuch z ośmioma atomami wodoru związanymi z tymi atomami węgla. W przeciwieństwie, cząsteczka metanu to tylko jeden atom węgla związany z czterema atomami wodoru. Cząsteczki metanu mają wysoki stopień symetrii. W rezultacie, nie posiadają stałego dipola elektrycznego. Wiązanie między trwałymi dipolami jest dominującym mechanizmem wiązania między cząsteczkami, ponieważ upłynniają one dla wielu substancji, takich jak woda. Symetria metanu, a co za tym idzie brak stałego dipola elektrycznego, oznacza, że ​​jego cząsteczki mogą wiązać się tylko poprzez znacznie słabszy efekt znany jako siła dyspersyjna Londona lub siła van der Waalsa. W tym efekcie, cząsteczki indukują w sobie tymczasowe dipole, i te dipole następnie wiążą. Ponieważ ten mechanizm wiązania jest tak słaby, cząsteczki metanu muszą być schłodzone do niskiej temperatury, dopóki nie będą jeszcze wystarczające do związania i utworzenia cieczy. W przeciwieństwie, propan nie wymaga tak niskiej temperatury do upłynnienia.

Ale propan domowy zwykle nie jest utrzymywany w stanie ciekłym przez niską temperaturę. Zamiast, stosowane jest wysokie ciśnienie. Aby utrzymać propan w postaci cieczy w temperaturze pokojowej (70° F lub 21 ° C), musi być trzymany w zbiorniku pod ciśnieniem około 850 kPa. Można to osiągnąć za pomocą mocnego metalowego zbiornika. W przeciwieństwie, utrzymanie metanu w postaci cieczy w temperaturze pokojowej wymaga zbiornika, który może utrzymać ciśnienie około 32,000 kPa. Metalowe zbiorniki do użytku domowego nie są w stanie wytrzymać tego ciśnienia. W skrócie, metan nie jest magazynowany w domowych zbiornikach, ponieważ symetria jego cząsteczki utrudnia jego upłynnienie. W zasadzie można było przechowywać metan w zbiorniku w stanie gazowym, ale metan ma tak niską gęstość w stanie gazowym, że nie można zmagazynować użytecznej ilości. Zamiast, gaz ziemny jest przetwarzany i magazynowany w zakładach rafineryjnych, a następnie w stanie gazowym pompowany rurami do gospodarstw domowych. Poniżej podsumowano właściwości różnych paliw podstawowych, ładnie pokazujący trend ciśnień cieczy w temperaturze pokojowej. Pamiętaj, że ciśnienia są przybliżone.

Paliwo
Temperatura wrzenia (°C)
Ciśnienie pary w 21°C (kPa)

Metan
CH4
-162
32000

Etan
C2H6
-89
3800

propan
C3H8
-42
850

Butan
C4H10
0
230

Pentan
C5H12
36
60

Heksan
C6H14
69
17

heptan
C7H16
98
5

Oktan
C8H18
126
1

Kredyt:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/05/02/dlaczego-propan-jest-przechowywany-w-zbiornikach-domowych-ale-gaz-ziemny-nie-jest/

0

Zostaw odpowiedź