Бутан для чего используется

Бутан, получение, свойства, химические реакции

Бутан, получение, свойства, химические реакции.

Бутан, C₄H₁₀ – органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Образуется также при крекинге нефтепродуктов.

Бутан, формула, газ, характеристики:

Химическая формула бутана C₄H₁₀. Имеет два изомера н-бутан и изобутан. В химии название «бутан» используется в основном для обозначения н-бутана. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана.

Строение молекулы н-бутана:

Строение молекулы изобутана:

Бутан – бесцветный газ, без вкуса, со специфическим характерным запахом.

Пожаро- и взрывоопасен.

Мало растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Бутан по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

Физические свойства бутана:

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства бутана:

Бутан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства бутана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы бутана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный бутил CH₃-CH·-CH₃, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома :

Br₂ → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование бутана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

При избытке кислорода:

Получение бутана. Химические реакции – уравнения получения бутана:

Бутан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

Применение и использование бутана:

– в качестве топлива в смеси с пропаном в быту для приготовления пищи, транспортных средствах, в отопительных приборах и т.п.;

– н-бутан используется как сырьё в химической и нефтехимической промышленности для получения бутилена, 1,3-бутадиена, компонентов бензинов с высоким октановым числом, для производства других химических веществ;

– в пищевой промышленности как пищевая добавка E943a и E943b (изобутан), последний используется в качестве пропеллента;

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

Источник

Бутан для чего используется

Газовые горелки, мобильные плиты и газовый инструмент удобны, просты в применении и надежны. Однако для их работы необходимо использовать газ — обычно это бутан в баллонах различной вместительности. О газе бутане, его типах и характеристиках, о правильном выборе и использовании читайте в данной статье.

Назначение газа бутана

Несмотря на широкое распространение электроприборов, все еще не теряют своей актуальности газовые инструменты и оборудование. Паяльные лампы, газовые горелки, газовые паяльники, фонари, туристические плиты — эти и многие другие приборы пользуются большой популярностью и их продажи со временем только растут. Причина тому проста: газовые приборы мобильны, очень просты в работы и надежны, их можно использовать вдали от электросетей и цивилизации вообще.

Однако для работы таких приборов и инструментов необходим горючий газ, дающий пламя с высокой температурой. Сегодня для этой цели чаще других используется бутан в баллонах малого объема.

Бутан — газ бытового применения, который может использоваться для работы различных устройств, приборов, оборудования и инструментов:

Чтобы обеспечить нормальную работу всех этих устройств, необходимо знать о существующих типах и особенностях газов, а также правильно их подбирать.

Типы и характеристики газа

Сразу следует сказать, что в продаже практически нет чистых газов — в баллонах для бытового применения так или иначе находится смесь газов различного состава. Современный рынок предлагает две основных группы газовых смесей:

Ко второй группе относятся смеси, в которые входят н-бутан и изобутан, а также некоторое количество пропана (в пределах 5-35%). Такие смеси за счет наличия пропана дают пламя с несколько более высокой температурой, а для производителя они более выгодны, так как получить смесь пропан-бутан значительно проще, чем чистый бутан.

Кстати, а почему для газового инструмента или мобильного оборудования не используются смеси с большим содержанием пропана? Дело в том, что сжиженный пропан создает значительно более высокое давление, чем бутан, поэтому для его хранения требуется использовать толстостенные стальные баллоны. Кроме того, пропан имеет низкую температуру кипения, поэтому его давление при увеличении температуры окружающей среды растет быстрее. Поэтому бутан и смеси бутан-пропан более просты в хранении и безопасны, а главное — их можно хранить в тонкостенных жестяных баллонах.

Все газовые смеси можно условно разделить на две группы:

«Летние» смеси содержат чистый н-бутан или смеси с высоким содержанием н-бутана (45% и более). «Всесезонные» смеси приобретают возможность нормально работать при отрицательных температурах за счет высокого содержания изобутана — до 80% и более. Некоторые всесезонные смеси могут содержать и высокое содержание пропана (до 35%) — такие смеси более дешевы, поэтому они сегодня очень популярны.

Газы продаются в баллонах четырех основных типов, отличающихся способом подачи газа в прибор:

Наиболее универсальны штуцерные баллоны, так как с их помощью можно выполнять заправку зажигалок, газовых паяльников и других инструментов, требующих небольшого объема газа. Остальные типы баллонов применяются для горелок, паяльных ламп, мобильных плит, фонарей и других приборов с большим и постоянным расходом газа.

Правильный выбор и применение газа

При покупке газа следует ответить на три вопроса:

При ответе на первый вопрос необходимо учитывать рекомендации производителя газового прибора или инструмента. Но обычно вопрос решается просто: для газовых паяльников и горелок рекомендуется использовать чистый бутан (н-бутан или смесь бутан-изобутан), а для походного оборудования или паяльных ламп можно использовать любые смеси бутан-пропан.

При ответе на второй вопрос необходимо учитывать только температуру воздуха. Для домашнего использования можно покупать любую газовую смесь, так как при положительных температурах они работают одинаково хорошо. Но если планируется применение газового прибора на морозе, то необходимо выбирать всесезонную газовую смесь с высоким содержанием изобутана или пропана. Причем лучше отдавать предпочтение баллонам небольшого объема, так как при расширении газа он будет охлаждаться меньше, чем баллон большого объема.

Наконец, при ответе на третий вопрос необходимо учитывать расход газа прибором и его интенсивность применения. Наиболее актуально это для походных газовых приборов вроде плит, горелок, фонарей и т.д., имеющих относительно большой расход топлива. Как показывает практика, большого баллона (450 грамм) вполне хватает трем туристам на два дня для шести готовок пищи и подогрева двух литров воды для термоса. Но газ рекомендуется брать с запасом, так как возможен непредвиденный расход при установке баллона и в других случаях.

При использовании газа следует соблюдать несколько простых рекомендаций. При замене баллона редуктор прибора необходимо соединять с клапаном ровно и соосно, без перекосов, чтобы исключить утечку газа. При транспортировке и эксплуатации баллон нельзя подвергать ударам, не допускается его разбирать, пытаться снять клапан и т.д. И, конечно же, баллон нужно хранить и использовать вдали от открытого огня и от отопительных приборов.

Наконец, бутан и пропан — токсичные газы, которые ни в коем случае не допускается вдыхать! Заправку газовых приборов и замену баллонов следует производить в хорошо проветриваемых помещениях, не допуская значительных утечек газа.

Правильная покупка и использования газа бутана и смесей на его основе — залог качественной работы любых газовых приборов даже в сложных условиях.

Источник

Сферы применения пропан-бутана: в промышленности и в быту

Газовая смесь, состоящая из пропана и бутана, имеет весьма широкую область применения. Чаще всего она используется в качестве альтернативного вида топлива для газоснабжения частных домов, дачных участков, мелких предприятий, а также внутри промышленных помещений на крупных производственных комплексах.

В быту пропаново-бутановая смесь используется для отопления помещения, подогрева горячей воды и приготовления пищи. При заправке и покупке бытовых газовых баллонов необходимо учитывать сезонность. Зимой в емкость закачивают морозостойкие смеси, состоящие почти на 90% из пропана, летом – газ, где соотношение фракций примерно равное.

Промышленность

Пропан-бутан широко используется в самых разных областях промышленного сектора

Резка металлов

Газовая смесь из пропан-бутана, ацетилена и кислорода генерирует пламенную струю температурой плавления металла. Подача кислорода обеспечивает воспламенение в точке соприкосновения струи с металлом, давая возможность осуществлять резку и придавать листовому металлу нужную форму.

Сварочные работы

Почти все горелки, используемые для ручной сварки низкоуглеродистой стали, наплавки и пайки цветных металлов функционируют на пропанобутановой газовой смеси.

Пищевая промышленность

В пищевой сфере пропан и бутан представлен в качестве пищевых добавок Е 944 и Е 943а. Первая добавка (пропан) применяется для снижения концентрации ароматизаторов и растворения жирных кислот. С ее помощью изготавливают низкокалорийные и обезжиренные продукты.

Бутан (Е 943а) применяется при производстве баллонов для взбитых сливок, муссов и аэрозолей с пищевыми красителями.

Система охлаждения

Изобутан, как и пропан часто применяются в качестве хладагентов при работе холодильных установок и кондиционеров.

Художественная сфера

Как и в пищевой промышленности, баллоны с аэрозольной краской заправляются пропаново-бутановой смесью. Воздухом заправлять подобные баллоны нельзя, так как он создает избыточно высокое давление внутри емкости. Пропан-бутан, наоборот, поддерживает равновесный баланс между газовой и жидкостной средой, представленной краской. Поэтому при нажатии на клапан баллона краска легко распыляется по любой поверхности. Баллоны с краской особенно популярны у художников, рисующих граффити.

Транспорт

Пропаново-бутановая газовая смесь может использоваться в качестве транспортного топлива для двигателей внутреннего сгорания, наряду с бензином и дизелем.

Косметическая сфера

Здесь также, как и в художественной области, пропан-бутан применяется в качестве пропеллента для равномерного распыления средств для волос и кожи, например, лаков, защитной пенки или средства от загара.

Источник

Бутан (вещество)

Бутан (вещество)
Общие
Химическая формула	C4H10
Физические свойства
Молярная масса	58.12 г/моль
Плотность	при 0 °C 0.6012 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	−138.4 °C
Температура кипения	-0,5 °C
Классификация
Рег. номер CAS	106-97-8
SMILES	CCCC

Содержание

Изомерия

название	формула	структурная формула	температура плавления, °С	температура кипения, °С
н-бутан	CH3–CH2–CH2–CH3		−138,3	−0,5
изобутан	CH(CH3)3		−159,6	−11,7

Физические свойства

Нахождение и получение

Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %). Является продуктом гася каталитического и гидрокаталитического крекинга нефтяных фракций. В лаборатории может быть получен по реакции Вюрца:

Сероочистка (демеркаптанизация) бутановой фракции

Прямогонную бутановую фракцию необходимо очищать от сернистых соединений, которые в основном представлены метил- и этил- меркаптанами. Метод очистки бутановой фракции от меркаптанов заключается в щелочной экстракции меркаптанов из углеводородной фракции и последующей регенерации щелочи в присутствии гомогенных или гетерогенных катализаторов кислородом воздуха с выделением дисульфидного масла.

Применение и реакции

При свободнорадикальном хлорировании образует смесь 1-хлор- и 2-хлорбутана. Их соотношение хорошо объясняется разницей в прочности С-Н связей в позиции 1 и 2 (425 и 411 кДж/моль). При полном сгорании на воздухе образует углекислый газ и воду. Бутан применяется в смеси с пропаном в зажигалках, в газовых баллонах в сжиженном состоянии, где он имеет запах, так как содержит специально добавленные одоранты. При этом используются «зимние» и «летние» смеси с различным составом. Теплота сгорания 1 кг — 45,7 МДж (12,72 кВт·ч).

При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или то и другое вместе.

Фирмой DuPont разработан метод получения малеинового ангидрида из н-бутана при каталитическом окислении:

н-Бутан — сырьё для получения бутена, 1,3-бутадиена, компонент бензинов с высоким октановым числом. Бутан высокой чистоты и особенно изобутан может быть использован в качестве хладагента в холодильных установках. Производительность таких систем немного ниже, чем фреоновых. Бутан безопасен для окружающей среды, в отличие от фреоновых хладагентов.

В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E943a, а изобутан — E943b, как пропеллент.

Биологические эффекты

Вдыхание бутана вызывает удушье и сердечную аритмию. При попадании на тело сжиженного газа или струи его испарений вызывает охлаждение до −20 °C, что крайне опасно при ингаляциях.

Безопасность

Легковоспламеним. Пределы взрываемости 1,9 — 8,4 % в воздухе по объёму. ПДК в воздухе рабочей зоны 300 мг/м³.

Источник

Бутан

Что такое бутан?

Бутан — это так называемый сжиженный природный (нефтяной) газ, который получается при перегонке нефти.

Добыча бутана

Бутан производится как «побочный продукт» при добыче природного газа и переработке нефти. В прошлом бутан и пропан сжигали в больших количествах при добыче нефти, пока не было обнаружено, что оба продукта могут использоваться в качестве топлива. Сначала в процессе переработки, а затем и за его пределами.

В настоящее время этот газ используется во всем мире в качестве топлива — например, для приготовления пищи и отопления.

Транспортировка бутана

Бутан транспортируется в жидкой форме, потому что газовая форма намного менее компактна. 1 литр жидкого бутана дает около 250 литров газа. Поэтому транспортировка бутана в жидкой форме намного эффективнее. Танкер может легко перевозить 40 000 литров жидкого бутана, что соответствует 10 миллионам литров газообразного бутана.

Физико-технические свойства пропана и бутана

Жидкие газы пропан и бутан являются органическими соединениями и относятся к группе насыщенных углеводородов (также называемых парафинами или алканами).

Химические формулы:

Содержание энергии

Теплотворная способность пропана составляет 12,87 кВтч / кг, бутана — 12,69 кВтч / кг.

Скорость горения

Скорость сгорания или воспламенения — это скорость, которой может достичь сжиженный газ при смешивании с воздухом или кислородом. Скорость выхода жидкого газа в воздух всегда превышает скорость его сгорания. Поэтому исключается обратная вспышка в резервуарах, в независимости от наполнения.

Плотность пропана и бутана

Плотность пропана, бутана и всех других жидкостей и газов, как правило, зависит от давления и температуры. В случае с жидким газом также проводится различие между жидкой фазой и газовой фазой:

Как показывают эти значения плотности, бутан и пропан значительно тяжелее воздуха. Из-за более высокой плотности пропан или бутан, который вытекает из баллона, опускается и собирается в самой глубокой точке. Поэтому в целях безопасности сжиженный нефтяной газ в баллонах или резервуарах под давлением не должен храниться в помещениях ниже уровня земли.

Контейнеры и баллоны с жидким газом никогда не заполняются полностью. Это пустое пространство служит буфером, поскольку повышение давления в контейнере, полностью заполненном жидким газом, будет увеличивать давление на 7 бар при каждом градусе повышения температуры по Цельсию.

Пределы воспламенения пропана и бутана

Сжиженный газ, смешанный с воздухом, воспламеняется (становится взрывоопасным) только в определенных диапазонах концентраций. Пределы воспламенения представляют собой концентрацию сжиженного газа в воздухе, ниже или выше которой воспламенение не приводит к сгоранию.

Нижний и верхний пределы воспламенения:

Для сравнения — природный газ: от 4,4 до 16,5%.

На практике это означает высокую степень безопасности, поскольку воспламенение или дефлаграция могут иметь место только в этих узких пределах. Природный газ, а также многие технические газы имеют гораздо больший спектр горения, что означает, что при их хранении необходимо принимать дополнительные меры безопасности.

Точка кипения пропана и бутана

Когда жидкость нагревается, переход из жидкого в газообразное состояние происходит при определенной температуре, так называемой температуре кипения (которая зависит от давления). При атмосферных условиях, то есть 1013 миллибар, точка кипения для:

Для сравнения: вода имеет температуру кипения +100 C.

Давление пара

Давление пара или давление насыщения — это давление, при котором происходит переход из газообразного состояния в жидкое. Давление паров жидкого газа в закрытом контейнере зависит только от состава газа и температуры, а не от степени наполнения.

Если газ отбирается из контейнера со сжиженным газом, сжиженный газ пытается восстановить свое равновесное состояние путем повторного испарения фазы сжиженного газа. Давление падает только тогда, когда отводится больше жидкого газа, чем позволяет испарительная емкость контейнера.

Применение

В смеси с различными пропорциями метилпропана и пропана бутан используется в качестве топливного газа («жидкий газ») для отопления и приготовления пищи в резервуарах и газовых баллонах, а также в зажигалках. Газ, содержащий бутан, служит топливом для автомобилей.

Бутан использовался в производстве бутадиена и малеиновой кислоты, а также в качестве пропеллента в аэрозолях. Оба изомера используются в качестве топливного газа в резервуарах и зажигалках, часто в смеси с пропаном.

Сжиженный газ

Основными компонентами жидкого газа являются:

Пропан и бутан являются цепочечными, насыщенными углеводородными соединениями. Ненасыщенные углеводороды пропен и бутен имеют двойную углеродную связь. Молекулярная структура пропана и бутана относительно проста по сравнению с разветвленными цепями обычных видов топлива (бензин или дизельное топливо).

Соотношение смешивания пропана и бутана может быть различным. Поставщики газа варьируют состав в зависимости от температуры окружающей среды. Поэтому смесь может отличаться в зависимости от местоположения потребителя и времени года.

Чистые газы не имеют запаха. При необходимости в газ добавляется специальное вещество, чтобы можно было обнаружить утечку.

Использование сжиженного газа в качестве топлива для автомобилей

Газы имеют определенные недостатки по сравнению с жидкостями при заправке двигателей внутреннего сгорания. Сжиженный газ хранится в жидком виде в резервуаре, но преобразуется в газообразное состояние в испарителе на пути к двигателю и выдувается во впускной коллектор в газообразном виде.

Обычные виды топлива (бензин, дизельное топливо) обычно подают в камеру сгорания в виде мельчайших капель жидкости через карбюратор или форсунку. Поскольку плотность жидкостей намного больше, чем у газов, газообразное топливо занимает больше места во впускном коллекторе. Таким образом, газ вытесняет часть всасываемого воздуха.

Уменьшение воздуха по отношению к количеству топлива означает, что смесь становится богаче. Однако, если необходимо поддерживать постоянное соотношение воздуха, подача топлива должна быть уменьшена на соответствующую величину. Это приводит к образованию более однородной смеси с воздухом, что обеспечивает более равномерное сгорание.

Кроме того, более низкая скорость сжигания сжиженного нефтяного газа приводит к меньшим потерям тепла в двигателе, что несколько увеличивает КПД.

Источник