Propan

Propan ist ein natürlich vorkommendes Gas. Es entsteht zusammen mit anderen Kohlenwasserstoffen wie Erdöl und Butan durch die Zersetzung und Reaktion organischer Stoffe innerhalb langer Zeiträume.^[9] Je nach Herkunft entält Erdgas unter 1 % bis etwas über 2 % Propan.^[10] Extraterrestrisch wurde Propan im Rahmen der Rosetta-Mission im Schweif des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko nachgewiesen.^[11]

Die Propanherstellung geschieht durch Trennung und Sammlung des Gases aus seinen Erdölquellen. Propan wird durch Abtrennung von der Erdgasphase von Erdöl und durch Raffination von Rohöl aus petrochemischen Gemischen isoliert. Beide Prozesse beginnen, wenn unterirdische Ölfelder durch Bohren von Ölquellen erschlossen werden. Das Kohlenwasserstoffgemisch wird aus dem Bohrloch in eine Gasfalle geleitet, die den Strom in Rohöl und Gas trennt, das Erdbenzin, Flüssiggase und Erdgas enthält. Das Gemisch von Flüssiggasen kann als Gemisch verwendet oder weiter in seine drei Teile Butan, Isobutan und Propan getrennt werden.^[9] Industriell wird Propan bei der Förderung von Erdgas als Nebenprodukt gewonnen und in einer Erdölraffinerie beim Cracken von Erdöl hergestellt.^[12]

Im Labor kann Propan durch eine Addition von Wasserstoff an Propen synthetisiert werden:^[13]

Damit die Additionsreaktion ablaufen kann, werden Katalysatoren aus Nebengruppenmetallen verwendet. Dazu eignen sich die neun Metalle aus der Eisen-, Nickel- und Cobalt-Gruppe. Die höchste katalytische Aktivität haben (in absteigender Reihenfolge): Rhodium, Iridium, Ruthenium, Platin, Palladium und Nickel.^[13]

Propan ist ein farbloses Gas, hat einen Schmelzpunkt von −187,7 °C und einen Siedepunkt von −42,1 °C. Die kritische Temperatur liegt bei 96,8 °C^[12], der kritische Druck bei 4,2 MPa^[12] und die kritische Dichte bei 0,22 g/cm^3[12].

Der Dampfdruck bzw. Sättigungsdampfdruck von Propan in Abhängigkeit der Temperatur ${\displaystyle \vartheta }$^[14] lässt sich mit hinreichender Genauigkeit (${\displaystyle |\Delta p/p|}$ < 4 % im Bereich −50 °C bis 96 °C) nach folgender Gleichung^[15] berechnen:

${\displaystyle p_{\mathrm {Propan} }(\vartheta )=1\,\mathrm {bar} \cdot \exp \left(9{,}8749-{\frac {2272{,}65\,^{\circ }{\text{C}}}{\vartheta +273{,}15\,^{\circ }{\text{C}}}}\right)}$.

Propan kristallisiert in der Raumgruppe P2₁/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2.^[16][17] Dabei ist die Packung der Moleküle ziemlich schlecht, die Raumfüllung beträgt bei 90 K nur 58,55 %. Das ist mit ein Grund dafür, dass Propan den niedrigsten Schmelzpunkt aller organischen Verbindungen hat.^[18]

Es löst sich nur wenig in Wasser: bei 20 °C zu 75 mg·l⁻¹.^[3]

Propan verbrennt mit ausreichend viel Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser:^[19]

${\displaystyle \mathrm {C_{3}H_{8}+5\ O_{2}\longrightarrow 3\ CO_{2}+4\ H_{2}O} }$

Wenn nicht genügend Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung vorhanden ist, tritt eine unvollständige Verbrennung auf. Neben Kohlenstoffdioxid, Wasser und Wärme entsteht dann aber auch Kohlenstoffmonoxid.^[19]

${\displaystyle \mathrm {2\ C_{3}H_{8}+9\ O_{2}\longrightarrow 4\ CO_{2}+2\ CO+8\ H_{2}O} }$

Propan wird unter Druck verflüssigt in Gasflaschen oder Tanks aus Metall oder Verbundwerkstoffen gelagert. Der Flascheninnendruck wird ausschließlich durch den Dampfdruck der Verbindung bestimmt und ist nur abhängig von der Umgebungstemperatur. Er ist folglich nicht vom Füllgrad der Druckgasflasche bestimmt und beträgt zum Beispiel 4,7 bar bei 0 °C, 8,4 bar bei 20 °C und 17,1 bar bei 50 °C.^[31]

Propan ist für sich gesehen nicht giftig.^[32] Wird jedoch die Atemluft eines Menschen durch Propan (teilweise) ersetzt, so kann es durch die Verdrängung des Sauerstoffes zu einer Sauerstoffunterversorgung bis hin zum Ersticken kommen.^[12] Im Zusammenhang mit dem Schnüffeln von Propan und Butan sind Todesfälle bekannt.^[33]

Propan ist hochentzündlich und bildet zwischen einem Volumenanteil von 2,12 % bis 9,35 % in Luft explosionsfähige Gemische.^[12] Mit einer Mindestzündenergie von 0,25 mJ sind Gas-Luft-Gemische extrem zündfähig.^[34] Seine Zündtemperatur liegt bei 470 °C (nach DIN 51794).^[3] Der Heizwert beträgt 93 MJ·m^−3[12] oder 46,35 MJ/kg (12,88 kWh/kg).

• Geert Oldenburg: Propan – Butan. Springer 1955, OCLC 17854737.

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Wiktionary: Propan – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Informationsblatt zu chemisch-physikalischen Eigenschaften der Flüssiggase Propan und Butan. (PDF; 349 kB) Deutscher Verband Flüssiggas e. V., Dezember 2022, abgerufen am 30. Juli 2024.
• Technische Daten Flüssiggas. RVV Bachert KG, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 4. Juni 2009; abgerufen am 12. Juni 2005.