Propane
Molécule de propane.
Identification
Nom UICPA	propane
Synonymes	n-propane diméthylméthane R290
No CAS	74-98-6
No ECHA	100.000.753
No CE	200-827-9
PubChem	6334
SMILES	CCC PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/C3H8/c1-3-2/h3H2,1-2H3
Apparence	gaz comprimé liquéfié, inodore, incolore[1]
Propriétés chimiques
Formule	C3H8 [Isomères]
Masse molaire[2]	44,095 6 ± 0,003 g/mol C 81,71 %, H 18,29 %,
Moment dipolaire	0,084 ± 0,001 D[3]
Propriétés physiques
T° fusion	−187,63 °C[4] - [5]
T° ébullition	−42,1 °C[5]
Solubilité	75 mg l−1 (eau, 20 °C)[5]
Paramètre de solubilité δ	13,1 MPa1/2 (25 °C)[6]
Masse volumique	2,009 8 kg m−3 (0 °C, 1 015 mbar, gaz) 0,581 2 kg l−1 (−42,1 °C, 1 015 mbar, liquide)[5] équation[7] : ${\displaystyle \rho =1.3757/0.27453^{(1+(1-T/369.83)^{0.29359})}}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 85,47 à 369,83 K. Valeurs calculées : 0,49106 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 85,47 −187,68 16,583 0,73126 104,43 −168,72 16,18957 0,71391 113,91 −159,24 15,98919 0,70508 123,38 −149,77 15,78607 0,69612 132,86 −140,29 15,58004 0,68703 142,34 −130,81 15,37091 0,67781 151,82 −121,33 15,15847 0,66844 161,3 −111,85 14,94247 0,65892 170,78 −102,37 14,72265 0,64922 180,26 −92,89 14,49871 0,63935 189,74 −83,41 14,2703 0,62928 199,21 −73,94 14,03704 0,61899 208,69 −64,46 13,79848 0,60847 218,17 −54,98 13,5541 0,5977 227,65 −45,5 13,30331 0,58664 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 237,13 −36,02 13,0454 0,57526 246,61 −26,54 12,77951 0,56354 256,09 −17,06 12,50464 0,55142 265,56 −7,59 12,21953 0,53884 275,04 1,89 11,92263 0,52575 284,52 11,37 11,61198 0,51205 294 20,85 11,28499 0,49763 303,48 30,33 10,93822 0,48234 312,96 39,81 10,56686 0,46597 322,44 49,29 10,16385 0,4482 331,92 58,77 9,71813 0,42854 341,39 68,24 9,21055 0,40616 350,87 77,72 8,60236 0,37934 360,35 87,2 7,78763 0,34341 369,83 96,68 5,011 0,22097
T° d'auto-inflammation	470 °C[5]
Point d’éclair	−104 °C[5]
Limites d’explosivité dans l’air	1,7–10,8 %vol 31–202 g m−3[5]
Pression de vapeur saturante	8,327 bar à 20 °C 10,8 bar à 30 °C 17,081 bar à 50 °C[5] équation[7] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(59.078+{\frac {-3492.6}{T}}+(-6.0669)\times ln(T)+(1.0919E-5)\times T^{2})}$ Pression en pascals et température en kelvins, de 85,47 à 369,83 K. Valeurs calculées : 953 257,14 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 85,47 −187,68 0 104,43 −168,72 0,09 113,91 −159,24 0,84 123,38 −149,77 5,6 132,86 −140,29 27,68 142,34 −130,81 107,93 151,82 −121,33 348,17 161,3 −111,85 962,5 170,78 −102,37 2 343,18 180,26 −92,89 5 132,18 189,74 −83,41 10 286,81 199,21 −73,94 19 129,02 208,69 −64,46 33 371,48 218,17 −54,98 55 119,11 227,65 −45,5 86 848,72 T (K) T (°C) P (Pa) 237,13 −36,02 131 373 246,61 −26,54 191 796,36 256,09 −17,06 271 469,9 265,56 −7,59 373 951,9 275,04 1,89 502 978,37 284,52 11,37 662 446,88 294 20,85 856 414,89 303,48 30,33 1 089 113,33 312,96 39,81 1 364 974,76 322,44 49,29 1 688 675,49 331,92 58,77 2 065 190,71 341,39 68,24 2 499 861,99 350,87 77,72 2 998 476,33 360,35 87,2 3 567 356,92 369,83 96,68 4 213 500
Point critique	96,75 °C, 42,5 bar, 0,2 l−1 mol−1[8]
Point triple	1,685×10-9 bar à −188,15 °C[8]
Vitesse du son	1 158 m s−1 (liquide, −42,1 °C)[9]
Thermochimie
S0liquide, 1 bar	171,0 J mol−1 K−1[8]
ΔfH0gaz	−104,7 kJ mol−1[8]
ΔfH0liquide	−119,8 kJ mol−1[8]
ΔvapH°	16,25 kJ mol−1 à 25 °C 18,774 kJ mol−1 à −42,11 °C[8]
Cp	73,6 J mol−1 K−1 (25 °C, gaz) 98,36 J mol−1 K−1 (−43,15 °C, liquide)[8] équation[10] : ${\displaystyle C_{P}=(28.277)+(1.1600E-1)\times T+(1.9597E-4)\times T^{2}+(-2.3271E-7)\times T^{3}+(6.8669E-11)\times T^{4}}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K. Valeurs calculées : 74,658 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 100 −173,15 41 611 944 193 −80,15 56 387 1 279 240 −33,15 64 416 1 461 286 12,85 72 498 1 644 333 59,85 80 887 1 834 380 106,85 89 318 2 026 426 152,85 97 528 2 212 473 199,85 105 800 2 399 520 246,85 113 887 2 583 566 292,85 121 565 2 757 613 339,85 129 117 2 928 660 386,85 136 328 3 092 706 432,85 143 022 3 243 753 479,85 149 461 3 389 800 526,85 155 477 3 526 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 846 572,85 160 943 3 650 893 619,85 166 092 3 767 940 666,85 170 804 3 873 986 712,85 175 005 3 969 1 033 759,85 178 897 4 057 1 080 806,85 182 412 4 137 1 126 852,85 185 521 4 207 1 173 899,85 188 403 4 273 1 220 946,85 191 038 4 332 1 266 992,85 193 435 4 387 1 313 1 039,85 195 765 4 440 1 360 1 086,85 198 049 4 491 1 406 1 132,85 200 322 4 543 1 453 1 179,85 202 772 4 598 1 500 1 226,85 205 450 4 659
PCS	2 195,9 kJ mol−1[11]
PCI	2 028,37 kJ mol−1[11]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	10,95 ± 0,05 eV (gaz)[12]
Précautions
SGH[13]
Danger H220 H220 : Gaz extrêmement inflammable
SIMDUT[14]
A, B1, A : Gaz comprimé pression absolue à 21,1 °C = 853 kPa B1 : Gaz inflammable limite inférieure d'inflammabilité = 2,1 % Divulgation à 1,0 % selon les critères de classification
NFPA 704
4 2 0
Transport
23 1075 Code Kemler : 23 : gaz inflammable Numéro ONU : 1075 : GAZ DE PÉTROLE LIQUÉFIÉS ; ou GAZ LIQUÉFIÉS DE PÉTROLE Classe : 2.1 Code de classification : 2F : Gaz liquéfié, inflammable ; Étiquette : 2.1 : Gaz inflammables (correspond aux groupes désignés par un F majuscule); 23 1965 Code Kemler : 23 : gaz inflammable Numéro ONU : 1965 : HYDROCARBURES GAZEUX EN MÉLANGE LIQUÉFIÉ, N.S.A. Classe : 2.1 Code de classification : 2F : Gaz liquéfié, inflammable ; Étiquette : 2.1 : Gaz inflammables (correspond aux groupes désignés par un F majuscule); 23 1978 Code Kemler : 23 : gaz inflammable Numéro ONU : 1978 : PROPANE Classe : 2.1 Code de classification : 2F : Gaz liquéfié, inflammable ; Étiquette : 2.1 : Gaz inflammables (correspond aux groupes désignés par un F majuscule);
Écotoxicologie
LogP	2,36[1]
Seuil de l’odorat	bas : 12 225 ppm haut : 20 005 ppm[15]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le propane est un alcane linéaire de formule C₃H₈. On parle de biopropane s'il est d'origine non fossile.

Dans les années 2020, l'essentiel de la production est dérivé d'autres produits pétroliers par des processus de thermochimie de gaz ou de pétrole, mais il peut être dérivé du biogaz. Il est couramment utilisé comme source d'énergie chimique par combustion dans les moteurs à combustion interne, chaudières et barbecue.

Il est généralement vendu à l'état liquide, sous forme de GPL notamment (c'est l'un de ses constituants principaux). Un additif, l'éthanethiol, est utilisé comme odorant pour signaler les fuites éventuelles.

Utilisation

Le propane est principalement utilisé comme combustible et carburant (c'est le principal composant du gaz de pétrole liquéfié).

Dans l'industrie, il est également utilisé comme réactif pour :

• la production de l'éthylène et du propène au moyen du vapocraquage ;
• dans la synthèse du tétrachloroéthylène et du tétrachlorométhane par chlorolyse ;
• (depuis peu) pour synthétiser (par conversion catalysée sur zéolithe) du benzène, du toluène et du xylène^[16] ;
• (depuis peu) en alternative ou complément à la fracturation hydraulique pour la fracturation et la stimulation de roches-réservoir afin d'en extraire du gaz naturel (gaz de schiste) selon une méthode développée par GasFrac^[17], une petite compagnie gazière basée à Calgary (Alberta), spécialisée dans la fracturation hydraulique, qui cherchait une solution aussi efficace, mais moins consommatrice d'eau^[18]. Le propane (on utilise aussi parfois de l'azote, ou un mélange de gaz) s'insinue mieux et plus loin dans les microfissures de la roche, et en ressort plus facilement que l'eau. C'est cependant un fluide beaucoup plus dangereux à manipuler que l'eau.

Une oxydation catalytique est possible en utilisant du platine ou du palladium comme catalyseurs^[19]. Parce que le propane est une matière première bon marché et abondante, son oxydation sélective en monomères (propylène^{[20],[21],[22],[23]}, acide acrylique^{[24],[25],[26],[27]}) est étudiée intensivement.

Propriétés physico-chimiques

Le propane est un gaz plus dense que l'air (1,5 fois) dans les conditions normales de température et de pression, il forme donc des poches au sol dans une pièce remplie d'air. Il se décompose à partir d'une température supérieure à 780–800 °C^[5].

La combustion du propane est plus propre que celle de l'essence (grâce à son rapport H/C avantageux), mais significativement plus polluante que celle du méthane ou de l'hydrogène. La présence de liaisons C-C crée des résidus organiques en plus de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone. Ces produits rendent la flamme visible.

Production et synthèse

Le propane est principalement issu de la purification du gaz naturel ou de la séparation des gaz de pétrole liquéfiés (propane et butane) provenant de la distillation du pétrole brut^[28],[16].

Effets sur le climat

La Terre en libère une mégatonne par an dans l'atmosphère^[29]. Par comparaison la consommation mondiale de GPL et de ses dérivés s'élève à 275 Mt/an.

Le propane n'est pas considéré comme un gaz à effet de serre (GES), alors que le méthane l'est. Par conséquent, l'effet du propane sur le climat est limité à l'effet du dioxyde de carbone et autres GES émis par sa combustion et sa production. Dans le cas du méthane, il faut ajouter l'émission du gaz lui-même, par exemple par le bétail mais aussi par fuites à toutes les étapes de l'extraction à la consommation.

Biopropane

Le biopropane est un gaz issu de biomasse, ayant la même composition chimique que le propane du commerce, donc à ne pas confondre avec le méthane.

Dans le cas de la première raffinerie européenne de Neste à Rotterdam, il s'agit d'un coproduit de la production du biodiesel à partir de 68 % de déchets industriels (huiles de cuisson, résidus de graisse animale (provenant principalement d'Asie, mais aussi d’Europe et de France) et huiles végétales (colza et huile de palme qui constituent les 32 % restants du mélange)^[30])^,[31].

Selon les analyses de cycle de vie commandées par Primagaz (évaluée durant un an avec l'ADEME) « Le biopropane émet 60 g de CO₂ équivalent/kWh [16,7 g/MJ], soit environ 78 % de moins que les énergies fossiles de référence […] 36 g de CO₂ éq/kWh [10 g/MJ] sont dus à l’approvisionnement en biomasse, 22 g [6,1 g/MJ] à la fabrication, 0,5 g [0,14 g/MJ] au transport maritime et 1,5 g [0,42 g/MJ] à la distribution […] le fioul émet cinq fois plus de CO₂ équivalent » que le biopropane, faisant de ce dernier « le combustible le moins émissif du marché […] Le biopropane de Primagaz est produit à Rotterdam en Hollande, par Neste, avec qui SHV Energy a conclu un partenariat d’exclusivité portant sur la production de 40 000 t de biopropane par an dès 2018 »^[30]. La moitié des projets de construction de maisons individuelles desservies par Primagaz le seront en biopropane dès 2019 selon Primagaz, de même, probablement, que certains éco-quartiers habitats sociaux en projet. Tout le territoire, dont les 27 000 communes non desservies par le réseau gazier, y aura potentiellement accès. En outre, une bouteille de gaz biopropane est prévue avant la fin 2018. En 2018, Primagaz envisage d'intégrer 8 % de biopropane dans le GPL de 1 750 stations françaises, mais n'importera en 2020 que 3 % de ses ventes^[31].

Économie

Bouteilles de propane à recycler au centre de traitement de Silao, Mexique. Mai 2017.

Le propane est utilisé dans des citernes, aériennes ou enterrées, et remplies une ou plusieurs fois par an par des fournisseurs, appelés propaniers. La citerne est généralement mise à disposition gratuitement en échange d'un engagement sur plusieurs années.

En France, le marché du gaz propane est un oligopole^[32] entre Antargaz (Anciennement Antargaz-Finagaz^[33]), Butagaz, Primagaz et, dans une moindre mesure, Vitogaz.

Les fournisseurs facilitent l'accès au gaz en installant des citernes dans les logements qui ne sont pas reliés au gaz de ville (gaz naturel). Il existe aussi des citernes de fioul, mais le propane est une énergie plus propre à consommer lors de sa combustion.

Notes et références

Voir aussi