Spalování methanu

Metan je plynná chemikáliesloučenina s chemickým vzorcem CH4. Jedná se o nejjednodušší zástupce alkanů. Jiné názvy této skupiny organických sloučenin jsou: nasycené, nasycené nebo parafinické uhlovodíky. Jsou charakterizovány přítomností jednoduché vazby mezi atomy uhlíku v molekule a všechny zbývající valence každého atomu uhlíku jsou nasyceny atomy vodíku. Pro alkany je nejdůležitější reakcí spalování. Spalují se vytvářením plynného oxidu uhličitého a vodní páry. Výsledkem je uvolnění velkého množství chemické energie, která se změní na tepelnou nebo elektrickou energii. Metan je hořlavá látka a hlavní složka zemního plynu, což z něj činí atraktivní palivo. V srdci rozšířeného využití přirozené fosílie je reakce spalování methanu. Vzhledem k tomu, že za normálních podmínek je plyn, je obtížné je přepravovat na vzdálené vzdálenosti od zdroje, takže je často předtím zkapalněný.

Spalovací proces spočívá v reakci mezimetanu a kyslíku, tj. při oxidaci nejjednoduššího alkánu. V důsledku toho vzniká oxid uhličitý, voda a spousta energie. Spalování metanu může být popsáno rovnicí: CH4 [plyn] + 202 [plyn] → CO2 [plyn] + 2H2O [par] + 891 kJ. To znamená, že jedna molekula metanu při interakci se dvěma molekulami kyslíku tvoří molekulu oxidu uhličitého a dvě molekuly vody. V tomto případě se tepelná energie rovná 891 kJ. Zemní plyn je nejčistší pro spalování fosilních paliv, jelikož uhlí, ropa a jiné palivo jsou ve složení složitější. Proto při spalování uvolňují do ovzduší různé škodlivé chemikálie. Vzhledem k tomu, že zemní plyn tvoří převážně methan (asi 95%), jeho spalování vede k malým nebo žádným vedlejším produktům, nebo hodně méně než k jiným fosilním palivům.

Výhřevnost methanu (55,7 kJ / g)vyšší než jeho homologů, jako jsou například ethan (51,9 kJ / g), propan (50,35 kJ / g), butan (49,50 kJ / g), nebo jiných paliv (dřevo, uhlí, petrolej). Zapalování metanu dává více energie. Stanovit rok žárovka 100 W žárovek musí hořet operaci 260 kg dřeva, a 120 kg uhlí, petrolej nebo 73,3 kg, 58 kg nebo všechny z metanu, což odpovídá 78,8 m³ zemního plynu.

Nejjednodušší alkán je důležitým zdrojempříjem elektřiny. To je způsobeno jeho spálením jako palivového kotle, generujícího páru, která pohání parní turbínu. Také spalování methanu se používá k výrobě horkých kouřových plynů, jejichž energie zajišťuje provoz plynové turbíny (spalování se provádí na turbíně nebo v samotné turbíně). V mnoha městech je metan přiváděn potrubím do domů pro vnitřní vytápění a vaření. Ve srovnání s jinými typy uhlovodíkových paliv je spalování zemního plynu charakterizováno nižší emisí oxidu uhličitého a větším množstvím vyrobeného tepla.

Využívá se hoření metanuvysoké teploty v pecích různých chemických výrobců, například zařízení s velkým objemem ethylenu. Zemní plyn smíchaný se vzduchem je přiváděn do hořáků pyrolýzních pecí. Během spalování se vytvářejí spaliny s vysokou teplotou (700-900 ° C). Jejich teplo trubku (umístěné v peci), ve které je směs surovin napájenou parou (za účelem snížení tvorby koksu v trubkách pece). Působením vysokých teplot, množství chemických reakcí, které se získá cílové složky (ethylenu a propylenu) a vedlejší produkty (pryskyřice těžký pyrolýzní, vodíku a methanu frakce, ethan, propan, uhlovodíky, C4, C5, pyrocondensate, každý z nich má své uplatnění , například pyro-kondenzát se používá k výrobě benzenu nebo složek motorového benzínu).

Hoření methanu je složitá fyzikálně-chemická látkafenoménu na základě exotermní oxidační-redukční reakce, vyznačující se vysokou rychlostí proudění a uvolněním obrovského množství tepla, jakož i procesy výměny tepla a výměny hmoty. Proto je výpočet teploty spalování směsi komplikovaným úkolem, protože kromě složení směsi paliva je silně ovlivněn její tlak a počáteční teplota. Při jejich nárůstu dochází ke zvýšení teploty spalování a procesy výměny tepla a výměny tepla přispívají k jejímu poklesu. Metan teplota spalování v konstrukčních postupů a přístrojů chemická výroba stanovit výpočtem a stávající zařízení (např., V pyrolýzních pecích), je měřena pomocí termočlánků.