Forbrænding af metan

Metan er en gasformig kemisk forbindelse med kemisk formel CH4. Dette er den enkleste repræsentant for alkaner. Andre navne for denne gruppe af organiske forbindelser er: mættede, mættede eller paraffinske carbonhydrider. De er karakteriseret ved tilstedeværelsen af en simpel binding mellem carbonatomerne i molekylet, og alle de resterende valenser af hvert carbonatom er mættet med hydrogenatomer. For alkaner er den vigtigste reaktion forbrænding. De brænder med dannelsen af gasformig carbondioxid og vanddamp. Som et resultat frigives en stor mængde kemisk energi, som bliver til varme eller elektricitet. Metan er et brændbart stof og en stor bestanddel af naturgas, hvilket gør det til et attraktivt brændstof. Den brede brug af naturlig fossil er baseret på reaktionen af brænding af methan. Da det under normale forhold er en gas, er det svært at transportere det til fjerne afstande fra kilden, så det er ofte tidligere flydende.

Forbrændingsprocessen består i reaktionen mellem methan og oxygen, det vil sige i oxidationen af den enkleste alkan. Som følge heraf dannes kuldioxid, vand og meget energi. Forbrænding af methan kan beskrives ved ligningen: CH4 [gas] +2O2 [gas] → CO2 [gas] + 2H20 [damp] + 891 kJ. Det vil sige, at et molekyl methan når det interagerer med to oxygenmolekyler danner et molekyle af carbondioxid og to molekyler vand. I dette tilfælde er varmeenergien lig med 891 kJ. Naturgas er den reneste til brænding af fossiler, da kul, olie og andre brændstoffer er mere komplekse i sammensætningen. Derfor frigiver de under forskellige forbrændinger forskellige skadelige kemikalier i luften. Da naturgas hovedsagelig består af methan (ca. 95%), producerer forbrændingen små eller ingen biprodukter, eller er det meget mindre end for andre fossile brændstoffer.

Kaldenværdien af methan (55,7 kJ / g) er højere end dens homologer, for eksempel ethan (51,9 kJ / g), propan (50,35 kJ / g), butan (49,50 kJ / g) eller andet Typer af brændstof (træ, kul, petroleum). Brændende metan giver mere energi. For at sikre, at en glødelampe på 100 watt brænder i løbet af et år, er det nødvendigt at brænde 260 kg træ eller 120 kg kul eller 73,3 kg petroleum eller kun 58 kg methan, hvilket svarer til 78,8 m³ naturgas.

Den enkleste alkan er en vigtig ressource til elproduktion. Dette skyldes at det brændes som en kedelbrændstofproducerende damp, der driver en dampturbine. Forbrændingen af metan anvendes også til fremstilling af varmluftgasser, hvis energi sikrer driften af gasturbinen (forbrændingen udføres til turbinen eller i selve turbinen). I mange byer ledes metan gennem rør til huse til intern opvarmning og madlavning. Sammenlignet med andre typer af kulbrintebrændstoffer er naturgasforbrændingen kendetegnet ved en lavere kuldioxidemission og en større mængde produceret varme.

Forbrænding af metan bruges til at opnå høje temperaturer i ovne i forskellige kemiske industrier, for eksempel store kapacitet ethylenplanter. Naturgas blandet med luft føres ind i brænderne af pyrolysovne. Ved forbrænding dannes røggasser med en høj temperatur (700-900 ° C). De opvarmer rørene (de er inde i ovnen), hvori der blandes råmaterialer med vanddamp (for at reducere dannelsen af koks i ovnsrørene). Under påvirkning af høje temperaturer finder der en masse kemiske reaktioner sted, hvilket resulterer i produktion af målkomponenterne (ethylen og propylen) og biprodukter (pyrolyse tung, hydro- og methanfraktioner, ethan, propan, C4, C5, pyrocondensat, som hver især har sin anvendelse For eksempel anvendes pyrocondensat til fremstilling af benzen eller komponenter af motor benzin).

Forbrænding af metan er et komplekst fysisk-kemisk fænomen baseret på en eksoterm oxidationsreduktionsreaktion, der er kendetegnet ved en høj gennemstrømningshastighed og frigivelse af en enorm mængde varme såvel som ved varmeveksling og masseudvekslingsprocesser. Derfor er den beregnede bestemmelse af blandingens forbrændingstemperatur en kompleks opgave, da ud over sammensætningen af brændselsblandingen er dets tryk og begyndelsestemperatur stærkt påvirket. Med deres stigning observeres brændtemperaturen, og varmeveksling og masseudvekslingsprocesser bidrager til dens fald. Metanens forbrændingstemperatur ved udformningen af processer og apparater til kemisk produktion bestemmes ved beregningsmetoden, og ved driftsanlæg (for eksempel i pyrolyseovne) måles den med termoelementer.