Physikalisch-technische Eigenschaften von Propan und Butan

Propan Molekül

Butan Molekül

Lesen Sie hier mehr über die Eigenschaften von Flüssiggas:

Die Flüssiggase Propan und Butan sind organische Verbindungen und gehören zu der Gruppe der gesättigten Kohlenwasserstoffe (auch Paraffine oder Alkane genannt).

Butan Molekül

Chemische Formeln von Propan und Butan

Die allgemeinen chemischen Formeln lauten C3H8 für Propan und C4H10 für Butan.

Energiegehalt von Propan und Butan

Der Heizwert von Propan beträgt 12,87 kWh/kg, der Brennwert 13,98 kWh/kg. Der Heizwert von Butan liegt bei 12,69 kWh/kg und der Brennwert bei 13,74 kWh/kg.

Verbrennungsgeschwindigkeit

Die Verbrennungs- bzw. Zündgeschwindigkeit ist die Expansionsgeschwindigkeit der Verbrennung, die Flüssiggas bei der Mischung mit Luft oder Sauerstoff erreichen kann. Dabei ist die Ausströmgeschwindigkeit von Flüssiggas in der Luft stets größer als seine Verbrennungsgeschwindigkeit. Deshalb ist ein Flammenrückschlag in den Tank oder die Flasche, unabhängig vom jeweiligen Füllinhalt, ausgeschlossen.

Dichte von Propan und Butan 

Eine häufige Frage von Flüssiggaskunden ist, ob Flüssiggas oder Propangas schwerer als Luft sind. Die Dichte von Propan, Butan sowie von allen weiteren Flüssigkeiten und Gasen ist im Allgemeinen druck- und temperaturabhängig. Bei Flüssiggas unterscheidet man zusätzlich zwischen der Flüssigphase und der Gasphase:

Vergleich des Normzustands in Flüssigphase und Gasphase:

Propan: 0,531- kg/l (Flüssigphase), 2,037 kg/m³ (Gasphase)
Butan: 0,597 kg/l (Flüssigphase), 2,66 kg/m³ (Gasphase)

Wie diese Dichtezahlen zeigen, sind Butan- und Propangas deutlich schwerer als Luft – hier beträgt die Dichte je nach Temperatur etwas mehr als 1 kg/m³. Aufgrund der höheren Dichte sinkt Propan oder Butan, das aus seinem Behälter ausströmt, zu Boden und sammelt sich an der tiefsten verfügbaren Stelle. Aus Sicherheitsgründen darf Flüssiggas in Flaschen bzw. Druckbehältern daher nicht in Räumen unter Erdgleiche gelagert werden.

Die Volumenvergrößerung bei der Verdampfung von Flüssiggas ist beachtlich: So nimmt ein Liter flüssiges Propan im gasförmigen Zustand ein Volumen von circa 260 Litern ein.

Flüssiggasbehälter und -flaschen sind nie vollständig gefüllt, da sie einen vorgeschriebenen Gasraum besitzen müssen. Dieser Gasraum dient als Puffer, da der Druckanstieg in einem vollständig mit Flüssiggas gefüllten Behälter bei jedem Grad Celsius Temperaturerhöhung 7 bar Druckerhöhung betragen würde

Zündgrenzen von Propan und Butan 

Flüssiggas im Gemisch mit Luft ist nur in bestimmten Konzentrationsbereichen zünd- beziehungsweise explosionsfähig. Die Zündgrenzen sind die Konzentration von Flüssiggas in der Luft, bei deren Unter- oder Überschreitung eine Zündung nicht mehr zu einer weiteren Verbrennung führt.

Energie untere und obere Zündgrenze:

Propan: 2,1 bis 9,5 Vol.-%
Butan: 1,5 bis 10 Vol.-%
zum Vergleich – Erdgas: 4,4 bis 16,5 Vol.-%

Praktisch bedeutet dies ein hohes Maß an Sicherheit, da nur in diesen engen Grenzen überhaupt eine Zündung oder Verpuffung erfolgen kann. Gemische unter dieser Zündgrenze sind zu mager, Gemische über diesen Grenzen sind zu fett, um zu verbrennen. Erdgas, aber auch viele technische Gase, haben ein sehr viel größeres Verbrennungsspektrum, wodurch zusätzliche, vorbeugende Sicherheitsmaßnahmen notwendig werden

Siedetemperatur von Propan und Butan 

Bei Erwärmung einer Flüssigkeit erfolgt bei einer bestimmten Temperatur, der sogenannten Siedetemperatur (die vom Druck abhängig ist), der Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Zustand. Unter atmosphärischen Bedingungen, also bei 1013 Millibar, liegt der Siedepunkt für:

Propan bei -42,1 °C
n-Butan* bei -0,5 °C
zum Vergleich: Wasser hat einen Siedepunkt von +100 °C

* neben n-Butan (= Normal-Butan), gibt es noch iso-Butan. Die chemische Formel für beide Gase ist C4H10. Die Siedetemperatur von iso-Butan liegt bei ca. -11 °C.

Dampfdruck

Unter dem Dampfdruck beziehungsweise Sättigungsdruck versteht man den Druck, bei dem der Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand erfolgt. Der Dampfdruck von Flüssiggas in einem geschlossenen Behälter ist nur von der Zusammensetzung des Gases und der Temperatur abhängig, nicht vom Füllungsgrad.

Wird aus einem Flüssiggasbehälter Gas entnommen, so versucht Flüssiggas seinen Gleichgewichtszustand durch Nachverdampfen der Flüssiggasphase wieder herzustellen. Erst wenn mehr Flüssiggas entnommen wird als die Verdampfungsleistung des Behälters zulässt, erfolgt ein Absinken des Drucks.

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