Arderea metanului

Metanul este un compus chimic gazos cu formula chimică CH4. Acesta este cel mai simplu reprezentant al alcanilor. Alte nume pentru acest grup de compuși organici sunt: ​​hidrocarburi saturate, saturate sau parafinice. Ele sunt caracterizate prin prezența unei legături simple între atomii de carbon din moleculă și toate celelalte valențe ale fiecărui atom de carbon sunt saturate cu atomi de hidrogen. Pentru alcani, cea mai importantă reacție este arderea. Ei ard cu formarea de dioxid de carbon gazos și vapori de apă. Ca urmare, se eliberează o cantitate imensă de energie chimică, care se transformă într-o energie termică sau electrică. Metanul este o substanță combustibilă și o componentă majoră a gazului natural, ceea ce îl transformă într-un carburant atrăgător. În centrul utilizării pe scară largă a fosilelor naturale este reacția de combustie a metanului. Deoarece în condiții normale este un gaz, este dificil să se transporte la distanțe îndepărtate de sursă, deci este adesea lichefiat.

Procesul de combustie constă în reacția dintre metan și oxigen, adică oxidarea celui mai simplu alcan. Ca urmare, a dioxid de carbon, apă și o mulțime de energie. Combustia metanului poate fi descrisă prin ecuația: CH4 [gaz] + 202 [gaz] → CO2 [gaz] + 2H2O [vapori] + 891 kJ. Adică, o moleculă de metan, atunci când interacționează cu două molecule de oxigen, formează o moleculă dioxid de carbon și două molecule de apă. În același timp, energie termică, egală cu 891 kJ. Gazul natural este cel mai curat pentru arderea fosilelor, deoarece cărbunele, petrolul și alți combustibili sunt mai complexi în compoziție. Prin urmare, în timpul arderii, ele eliberează diferite substanțe chimice nocive în aer. Întrucât gazul natural constă, în principal, din metan (aproximativ 95%), arderea acestuia are ca rezultat un produs secundar puțin sau deloc, sau mult mai puțin decât în ​​cazul altor combustibili fosili.

Valoarea calorică a metanului (55,7 kJ / g) este mai mare decât omologii săi, cum ar fi etan (51,9 kJ / g), propan (50,35 kJ / g), butan (49,50 kJ / g) sau alte tipuri de combustibil (lemn, cărbune, kerosen). Metanul de ardere dă mai multă energie. Pentru a oferi un an incandescenta becuri de 100 W trebuie să ardă operațiune 260 kg de lemn, și 120 kg de cărbune, kerosen sau 73,3 kg, 58 kg sau toate metan, care corespunde 78,8 msup3- gazelor naturale.

Cel mai simplu alcan este o resursă importantă pentru generarea de energie electrică. Acest lucru se datorează arderii acestuia ca combustibil din cazan, generând abur, care conduce o turbină cu abur. De asemenea, arderea metanului este folosită pentru producerea gazelor de ardere la cald, a căror energie asigură funcționarea turbină cu gaz (arderea se efectuează la turbină sau chiar în turbină). În multe orașe, metanul este alimentat prin conducte către case pentru încălzire și gătit pentru locuințe. Comparativ cu alte tipuri de combustibili pe bază de hidrocarburi, arderea gazelor naturale se caracterizează printr-o emisie de dioxid de carbon mai scăzută și o cantitate mai mare de căldură produsă.

Combustia de metan este utilizată pentru a atinge temperaturi ridicate în cuptoarele din diferite industrii chimice, de exemplu, în fabricile de etilena de mare capacitate. Gazul natural amestecat cu aer este alimentat în arzatoarele cuptoarelor de piroliză. În timpul arderii, se formează gaze de ardere cu o temperatură ridicată (700-900 ° C). Ei încălzesc conductele (amplasate în interiorul cuptorului) în care se alimentează un amestec de materii prime vapori de apă (pentru a reduce formarea cocsului în țevile cuptorului). Sub acțiunea temperaturilor ridicate, multitudinea de reacții chimice, care va produce componentele țintă (etilenă și propilenă) și produse secundare (fracțiuni de rășină de piroliză grele, hidrogen și metan, etan, propan, hidrocarburi, C4, C5, pirokondensat- fiecare are aplicarea ei , de exemplu, piro-condensatul este utilizat pentru a produce benzen sau componente ale benzinei cu motor).

Arderea de metan este un fenomen fizico-chimic complex bazat pe o reacție redox exotermă, caracterizat printr-un debit ridicat și eliberare cantitate enormă de căldură și de transfer de căldură și a proceselor de transfer de masă. Prin urmare, definiția de proiectare temperatura ardere a amestecului este o sarcină dificilă, deoarece, în plus față de compoziția amestecului combustibil influențează puternic presiunea și temperatură inițială. Odată cu creșterea lor, se observă o creștere a temperaturii de combustie, iar procesele de schimb de căldură și de schimb de masă contribuie la scăderea acesteia. Metanul temperaturii de ardere în procesele de proiectare și aparate pentru fabricarea produselor chimice determinată prin calcul, iar instalațiile existente (de exemplu, în cuptoarele de piroliză), se măsoară cu ajutorul termocuplurilor.