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Butan

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Definition: ein bei Zimmertemperatur gasförmiger Kohlenwasserstoff

Summenformel: C4H10

Englisch: butane

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 13.01.2015; letzte Änderung: 17.08.2016

Tabelle 1: Daten von Butan. (Diese Werte sind für n-Butan und Isobutan sehr ähnlich.)
Dichte 2,7 kg/m3 bei 0 °C, 1013 mbar
Heizwert 45,7 MJ/kg = 12,7 kWh/kg,
123 MJ/m3 = 34,3 kWh/m3
bei 0 °C, 1013 mbar
Brennwert 49,5 MJ/kg = 13,8 kWh/kg,
134 MJ/m3 = 37,1 kWh/m3
(108,3 % des Heizwerts)
bei 0 °C, 1013 mbar
Verbrennung 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O
Luftbedarf (für λ = 1):
31,0 m3 pro m3 C4H10
Verbrennungsprodukte:
CO2: 3,03 kg pro kg CH4
(239 g/kWh bzgl. Heizwert)
H2O: 1,55 kg pro kg CH4
(122 g/kWh bzgl. Heizwert)

Butan ist ein bei Zimmertemperatur gasförmiger farbloser Stoff, der zu den leichtesten Kohlenwasserstoffen gehört. Es ist ungiftig und leicht brennbar, in Gemischen mit Luft auch explosiv. Butan kommt in zwei Formen (Isomeren) vor: n-Butan mit linearen Molekülen sowie Isobutan (auch iso-Butan oder 2-Methylpropan) mit verzweigten Molekülen. Diese unterscheiden sich wenig im Hinblick auf den Heizwert, aber deutlich bzgl. Dampfdruck, Siedepunkt und Zündwilligkeit.

Butan wird einerseits von Roherdgas abgetrennt, also als Nebenprodukt von Erdgas gewonnen, in dem es z. B. zu 0,1 bis 0,2 Volumenprozent enthalten sein kann (beim “nassem Bohrgas” auch mehr). Es entsteht andererseits auch in Erdölraffinerien beim Cracken (Aufspalten größerer Moleküle in kleinere). In beiden Fällen kommt sowohl n-Butan als auch Isobutan vor (in wechselnden Anteilen).

Flüssiggas besteht hauptsächlich aus Butan und Propan. Es bleibt auch bei Zimmertemperatur flüssig, wenn ein Druck von ca. 8 bar angewandt wird. Bei reinem Butan wäre dieser Druck bei Zimmertemperatur (20 °C) nur 0,208 MPa = 2,08 bar (n-Butan) bzw. 0,302 MPa = 3,02 bar. Jedoch wird der Dampfdruck von Flüssiggas hauptsächlich vom Propan bestimmt.

Butan lässt sich auch in einfachen Brennern und Verbrennungsmotoren sehr schadstoffarm zu Kohlendioxid und Wasserdampf verbrennen. Bei der Verwendung in Ottomotoren ist die hohe Klopffestigkeit (ROZ 94) vorteilhaft.

Isobutan wird auch als Kältemittel (R-600a) verwendet, beispielsweise in Kühlschränken; da es ähnlich physikalische Eigenschaften aufweist wie der klimaschädliche Fluorkohlenwasserstoff R-134a, kann man diesen leicht damit ersetzen. Es ist relativ wenig klimaschädlich, da es in der Atmosphäre bald zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert wird, und ist nicht ozonschädlich. Außerdem wird Butan auch als Treibgas in Sprühdosen verwendet.

Siehe auch: Kohlenwasserstoffe, Propan, Flüssiggas, Kältemittel

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