Wo wird Pentan verwendet? Überblick über die verschiedenen Anwendungen

Pentane sind vor allem bekannt als Treibmittel für Isolationsmaterialien. Doch sie können noch mehr: die drei Isomere n-Pentan, iso-Pentan und Cyclopentan können jeweils alleine oder aber als Blend ihre Vorteile in den verschiedensten Anwendungen ausspielen. Wie sich die drei Pentan-Isomere unterscheiden und in welchen Anwendungen sie sich besonders bewährt haben, lesen Sie in diesem Beitrag.

Woher kommen Pentane?

Zu den Pentanen werden alle gesättigten Kohlenwasserstoffe gezählt, die fünf Kohlenstoffatome haben. Dabei kommen n-Pentan und iso-Pentan natürlicherweise in Erdöl und als Nebenprodukt der Erdgasgewinnung vor. Das von der Industrie sehr begehrte Cyclopentan, ein ringförmiges Molekül, findet man eher in Naphtha (Rohbenzin), das in Raffinerien aus sogenannten Cracking-Prozessen gewonnen wird.

In diesem Naphtha befinden sich, je nach Herkunft des Rohöls, Bauart der Raffinerie und Führung der Prozesse, unterschiedliche Mengen Pentane. Sie sind die ersten bei Raumtemperatur flüssigen Kohlenwasserstoffe.

Das iso-Pentan hat den niedrigsten Siedepunkt mit 29 °C, danach kommen n-Pentan (35 °C) und Cyclopentan (49 °C). Durch die niedrigen Siedepunkte und den großen Abstand dazwischen lassen sich die drei Isomere von Pentan gut voneinander trennen.

Pentan-Herstellung: Was sind die Unterschiede zwischen n-Pentan, iso-Pentan und Cyclopentan?

Aufgrund ihres Eigenschaftenprofils können iso-Pentan, n-Pentan und Cyclopentan ihre Vorteile in den verschiedensten Anwendungen ausspielen. Zudem können die drei Isomere miteinander oder mit anderen chemischen Komponenten gemischt werden. So können Pentan-Blends erstellt werden, die bestmöglich das gewünschte Anforderungsprofil erfüllen.

Anwendungsgebiet iso-Pentan

iso-Pentan ist nahezu unlöslich in Wasser, zeigt aber sehr gute Löslichkeit bzw. unbegrenzte Mischbarkeit mit vielen organischen Lösungsmitteln wie Paraffinen, Ether, Estern, Aromaten oder chlorierten Kohlenwasserstoffen. Daher eignet sich das Produkt für vielfältige Anwendungen: 

• Körperpflegeprodukte wie Rasierschaum und Duschgel
• Arbeitsmedium in geothermischen Anlagen
• Unpolares Lösungsmittel mit sehr hoher Flüchtigkeit
• Prozessmedium für Polyethylen (PE, LLDPE) und Polypropylen (PP)

Anwendungsgebiet n-Pentan

Das n-Pentan verhält sich chemisch und physikalisch sehr ähnlich dem iso-Pentan. Sein Siedepunkt ist höher (35 °C). Anstelle von Ammoniak oder fluorierten Kohlenwasserstoffen kann n-Pentan als Kältemittel in Klima- oder Kälteanlagen eingesetzt werden.

• Sehr unpolares Lösungsmittel
• Prozessmedium in der Herstellung von Polyethylen, besonders LLDPE
• Kältemittel R601

Anwendungsgebiet Cyclopentan

Cyclopentan hat deutlich andere Eigenschaften als die beiden anderen Isomere von Pentan. Daher wird es sehr selten als Lösungsmittel oder als Grundbaustein in den Feinchemie eingesetzt. Seine einzigartige Struktur, verbunden mit einem relativ geringen Siedepunkt (49 °C) machen es zu einem bevorzugten Treibmittel in der Produktion von Isoliermaterialien.

• Treibmittel für Polyurethanschäume (PU-Schäume)
• Dämmplatten für Gebäudeisolierung
• Kühlschränke, Gefriergeräte
• Kühllogistik
• Lösungsmittel
• Feinchemikalie

Wo wird Pentan verwendet? Für welche Anwendungen eignen sich die verschiedenen Isomere von Pentan?

Kosmetik und Pflegeprodukte

Sehr reines, aromatenfreies iso-Pentan wird in Rasierseife oder Duschgel aus Dosen eingesetzt, da es schon durch die Körpertemperatur verdampft und die Produkte sehr fein und cremig aufschäumt. Dafür wird bei der Herstellung darauf geachtet, dass das Produkt geruchsfrei ist.

Geothermische Anlagen 

Sie sind ein wesentlicher Beitrag zu erneuerbarer Energieversorgung. Dabei wird dem Erdboden Wärme entzogen und diese in einer Wärmepumpe zu Heizenergie für Gebäude umgewandelt. Als Prozessmedium in solchen Wärmepumpen kann man iso-Pentan einsetzen.

Prozessmedium in der Herstellung von Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) 

Polyethylen (PE) ist der am meisten weltweit produzierte Kunststoff. Moderne Anlagen polymerisieren das Ethylen in der Gasphase. Diese muss nach der Reaktion gekühlt werden, damit die staubfeinen Kunststoffkügelchen fest werden und die Anlage nicht verkleben. In den Gasstrom wird iso-Pentan flüssig eingespritzt. Es verdampft und kühlt so die Reaktion. Anschließend kann das iso-Pentan kondensiert und wiederverwendet werden. Auch für Polypropylen (PP), dass auf gleiche Weise in der Gasphase hergestellt wird, kann es ebenso als Prozessmedium verwendet werden.

Kältemittel 

Das n-Pentan verhält sich chemisch und physikalisch sehr ähnlich dem iso-Pentan. Sein Siedepunkt ist höher (35 °C). Anstelle von Ammoniak oder fluorierten Kohlenwasserstoffe kann n-Pentan als Kältemittel (R601) in Klima- oder Kälteanlagen eingesetzt werden.

Isolationsmaterialien: Polyurethan- und Polystyrol-Dämmplatten

Wenn die Isolierung eine wichtige Rolle spielt, kommen Pentane – allen voran Cyclopentan – als Treibmittel in Polyurethan (PU)- und Polyisocyanurate (PIR)-Formulierungen zum Einsatz. Typische Beispiele sind die Hausgeräte- und Lebensmittelindustrie (Kühlschränke, Gefriertruhen, Kühlhallen), die Baubranche (Wohn- und Bürogebäude) und industrielle Anwendungen wie Rohrverkleidungen. 

Das Cyclopentan sorgt für eine maximale und dauerhafte Isolierwirkung auf kleinstem Raum. Das liegt daran, dass das Cyclopentan als Zellgas nach dem Aufschäumen zum Teil in den Zellen des PU- bzw. PIR-Schaums verbleibt. Daher eignet sich dieser Pentan-Typ ideal für Kühlgeräte und dünne Dämmplatten aus Polyurethan (PU).

Deutlich dicker als Polyurethan-Dämmplatten sind Dämmplatten aus Polystyrol (EPS, XPS), auch bekannt unter dem Markennamen Styropor^®. Sie weisen eine geringere Isolierwirkung auf. In diesem Fall wird zum Aufschäumen des Polystyrols zumeist ein n-Pentan oder iso-Pentan oder ein entsprechender Pentan-Blend als Treibmittel eingesetzt.

Verpackungsmaterial

Aus Polymergranulat und Pentan als Treibmittel wird extrudiertes Polystyrol (XPS) hergestellt. Dieses wird in der Verpackungsindustrie eingesetzt, beispielsweise als die bekannten Verpackungschips.

Fazit

Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften spielen iso-Pentan, n-Pentan und Cyclopentan ihre Vorteile in den unterschiedlichsten Anwendungen aus. Die drei Isomere können zudem miteinander oder mit anderen chemischen Komponenten gemischt werden, um ein entsprechendes Anforderungsprofil zu bedienen, was durch Leistung, Qualität oder Kosteneffizienz überzeugt. Auf der Suche nach einem geeigneten Hersteller sollten Sie daher prüfen, ob ihr Lieferant wie beispielsweise Haltermann Carless alle drei Isomere produzieren kann, um Ihnen entsprechend Ihrer Anwendung den passgenauen Pentan-Typ bzw. Pentan-Blend  zur Verfügung stellen zu können.

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