گاز اتان یک ترکیب شیمیایی آلی با فرمول شیمیایی C2H6 است. در دما و فشار استاندارد ، اتان مانند بسیاری از هیدروکربن ها گاز بی رنگ و بی بو است. گاز اتان در مقیاس صنعتی از گاز طبیعی و به عنوان یک محصول فرعی پتروشیمی از نفت جدا می شود. کاربرد اصلی آن به عنوان مواد اولیه برای تولید اتیلن است. ترکیبات مرتبط با جایگزینی یک اتم هیدروژن با یک گروه کاربردی دیگر ممکن است تشکیل شوند .

تاریخچه:

گاز اتان برای اولین بار در سال 1834 توسط مایکل فارادی سنتز شد ودر الکترولیز محلول استات پتاسیم استفاده شد. او این واکنش را با متان اشتباه گرفت و بیشتر در مورد آن تحقیق نکرد. در دوره 1847-1849 ، در تلاش برای اثبات نظریه رادیکال شیمی آلی ، هرمان کولب و ادوارد فرانکلند با کاهش پروپیونیستیل (اتیل سیانیدو اتیل یدید با فلز پتاسیم ، اتان تولید کردند. همانند فارادی ، با الکترولیز استاتهای آبی. با این حال ، آنها اتان را با  محصول واکنش های رادیکال متیل اشتباه گرفتند. این خطا در سال 1864 توسط کارل شرمرمر اصلاح شد ، که نشان داد محصول همه این واکنش ها در حقیقت اتان است. اتان در سال 1864 توسط ادموند رونالدز در نفت خام سبک حل شد. نام اتان برگرفته از نامگذاری شیمی آلی IUPAC است. “Eth-” از آلمانی برای الکل آشامیدنی (اتانول) مشتق شده است ، و “-ane” به وجود یک پیوند واحد بین اتم های کربن اشاره دارد.

خواص:

در دما و فشار استاندارد ، اتان گاز بی رنگ و بی بو است. دارای دمای جوش 88.5 درجه سانتیگراد (127.3 درجه فارنهایت) و نقطه ذوب 182.8 درجه سانتیگراد (297.0 درجه فارنهایت) است. اتان جامد در چندین اصلاح وجود دارد. در هنگام خنک کردن تحت فشار عادی ، اولین اصلاح کریستال پلاستیکی ، تبلور یافته در سیستم مکعب است. در این شکل ، موقعیتهای اتمهای هیدروژن ثابت نیستند. ممکن است مولکولها بطور آزاد در حول محور بچرخند.

تولید اتان

پس از متان ، اتان دومین ماده مؤثر گاز طبیعی است. گاز طبیعی از میادین گازی مختلف دارای محتوای اتان از 1٪ تا بیش از 6٪ از نظر حجم است. قبل از دهه 1960 ، معمولاً اتان و مولکولهای بزرگ از اجزای متان گاز طبیعی جدا نمی شدند ، بلکه به سادگی همراه با متان به عنوان سوخت، سوخته می شدند. امروزه اتان یک ماده مهم پتروشیمی است و در اکثر پالایشگاه ها به خوبی از سایر اجزای گاز طبیعی جدا می شود. اتان همچنین می تواند از نفت گاز جدا شود ، ترکیبی از هیدروکربن های گازی تولید شده به عنوان محصول جانبی پالایش نفتاست. اگر مقدار نسبی ارسال گاز طبیعی فرآوری نشده به مصرف کننده بیش از مقدار استخراج اتان باشد ، استخراج اتان ممکن است اجرا نشود ، که می تواند باعث ایجاد مشکلات عملیاتی مدیریت کیفیت تغییر گاز در سیستم های پایین دست شود.

اتان در دمای کرایوژنیک از متان جدا می شود. استراتژی های مختلف برودتی وجود دارد: اقتصادی ترین فرایند در حال حاضر ر استفاده گسترده از یک توربو اسکنر است که  می تواند بیش از 90٪ اتان را در گاز طبیعی بازیابی کند. در این فرایند ، گاز سرد از طریق یک توربین گسترش می یابد و دما تا حدود 100 درجه سانتیگراد (148 درجه فارنهایت) کاهش می یابد. در این دمای پایین ، با تقطیر می توان متان گازی را از اتان مایع و هیدروکربن های سنگین تر جدا کرد. تقطیر بیشتر سپس اتان را از پروپان و هیدروکربن های سنگین تر جدا می کند. اتان را می توان از الکترولیز نمک های استات  نیز تشکیل داد.

 

کاربرد ها:

کاربرد اصلی گاز اتان تولید اتیل (اتیلن) ​​استفاده از کرکینگ بخار است.  که در این فرایند، هیدروکربن های سنگین به هیدروکربن های سبک تر تجزیه می شوند و هیدروکربن های اشباع نشده اشباع می شوند.

از نظر تجربی ،کاربرد  اتان به عنوان ماده اولیه خام برای تولید مواد شیمیایی دیگر در دست بررسی است. کلرید اکسیداتیو اتان مدتهاست که به عنوان یک مسیر بالقوه اقتصادی برای تولید وینلکلراید تبدیل شده است. در حال حاضر ، INEOS یک کارخانه آزمایشی 1000 تن در سال (تن در سال) اتان به وینیل کلرید تبدیل می کند که  در Wilhelmshaven در آلمان فعالیت می کند.

 

به طور مشابه ، شرکت عربی عربستان سعودی از ساخت 30 تن در سال  برای تولید اسید استیک توسط اکسیداسیون اتان خبر داده است. دوام اقتصادی این فرآیند ممکن است به هزینه کم اتان در نزدیکی میادین نفتی عربستان متکی باشد و ممکن است با کربونیلاسیون متانول در سایر نقاط جهان رقابتی نباشد.

گاز اتان را می توان به عنوان مبرد در سیستم های برودتی کرایوژنیک استفاده کرد.

 

نکات ایمنی:

در دمای اتاق ،  اتان یک گاز بسیار قابل اشتعال است. در مواردی که اتان به عنوان یک مایع کرایوژنیک ذخیره شود ، برخی از اقدامات احتیاطی اضافی نیز ضروری است. تماس مستقیم با اتان مایع می تواند منجر به سرمازدگی شدید شود. اتان هیچ خطر سمی حاد یا مزمن شناخته شده ندارد. این ماده سرطان زا نیست.