Καύση μεθανίου

Το μεθάνιο είναι ένα αέριο χημική ένωση με τον χημικό τύπο CH4. Αυτή είναι η πιο απλή εκπρόσωπος των αλκανίων. Άλλα ονόματα για αυτή την ομάδα των οργανικών ενώσεων: περιορισμό, κορεσμένους ή παραφινικούς υδρογονάνθρακες. Χαρακτηρίζονται από το ότι έχουν έναν απλό δεσμό μεταξύ των ατόμων άνθρακα στο μόριο, και όλα τα υπόλοιπα σθένη του καθενός από τα άτομα άνθρακα κορεσμένα με άτομα υδρογόνου. Για αλκάνια το πιο σημαντικό αντίδραση είναι η καύση. Καίνε για να σχηματίσουν αέριο διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς. Ως αποτέλεσμα, ένα τεράστιο ποσό των απελευθερώνεται χημική ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σε θερμότητα ή ηλεκτρική ενέργεια. Το μεθάνιο είναι εύφλεκτο υγρό και το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου, η οποία καθιστούν ελκυστικό καύσιμο κάνει. Στο επίκεντρο της ευρύτερης χρήσης των φυσικών αντίδρασης ορυκτών είναι καύσης μεθανίου. Δεδομένου ότι είναι υπό κανονικές συνθήκες είναι αέριο, είναι δύσκολο να μεταφερθεί σε μεγάλες αποστάσεις από την πηγή, έτσι είναι συχνά προ-υγροποιημένο.

Η διεργασία καύσης είναι η αντίδραση μεταξύ μεθανίου και οξυγόνου, δηλαδή στην απλούστερη αλκάνιο οξείδωση. Αυτό παράγει διοξείδιο του άνθρακα, νερό και πολλή ενέργεια. Η καύση του μεθανίου μπορεί να περιγραφεί από την εξίσωση: CH4 [αερίου] + 2O2 [αερίου] → CO2 [αερίου] + 2H2O [ατμού] + 891 kJ. Δηλαδή, ένα μόριο του μεθανίου με αντίδραση με δύο μόρια του οξυγόνου σχηματίζει ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα και δύο μόρια νερού. Αυτό απελευθερώνει θερμική ενέργεια, η οποία είναι ίση με 891 kJ. Το φυσικό αέριο είναι η καθαρή για την καύση ορυκτών έτσι ώστε ο άνθρακας, το πετρέλαιο και άλλα καύσιμα είναι πιο πολύπλοκες στη σύνθεση. Ως εκ τούτου, κατά τη διάρκεια της καύσης εκπέμπουν στις αέρα διαφορετικές επιβλαβείς χημικές ουσίες. Δεδομένου ότι το φυσικό αέριο που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο (περίπου 95%), τότε η καύση παράγει ελάχιστα υποπροϊόντα ή στροφές τους είναι πολύ μικρότερες από ό, τι στην περίπτωση των άλλων ορυκτών καυσίμων.

Η θερμιδική αξία του μεθανίου (55,7 kJ / g) είναι υψηλότερη από ομολογά του, όπως αιθάνιο (51,9 kJ / g), προπάνιο (50,35 kJ / g), βουτάνιο (49.50 kJ / g), ή άλλων καύσιμα (ξύλο, κάρβουνο, κηροζίνη). Η καύση του μεθανίου παράγει περισσότερη ενέργεια. Να προβλεφθεί ένα έτος πυρακτώσεως 100 W λαμπτήρες πρέπει κάψει λειτουργία 260 kg του ξύλου, και 120 κιλά άνθρακα, κηροζίνη ή 73,3 kg, 58 kg ή όλα από μεθάνιο, το οποίο αντιστοιχεί σε 78,8 m³ φυσικού αερίου.

Το απλούστερο αλκάνιο είναι μια σημαντική πηγή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό συμβαίνει με την καύση ως λέβητα καυσίμου, την παραγωγή ατμού που κινεί μια τουρμπίνα ατμού. Επίσης, η καύση του μεθανίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμών καυσαερίων, των οποίων η ενέργεια επιτρέπει τη λειτουργία της τουρμπίνας αερίου (καύση λειτουργία μέχρι το στρόβιλο ή την ίδια την τουρμπίνα). Σε πολλές πόλεις, το μεθάνιο διοχετεύεται στα σπίτια για οικιακή θέρμανση και το μαγείρεμα. Σε σύγκριση με άλλους τύπους καυσίμου υδρογονάνθρακα καύση φυσικού αερίου έχει μια μικρότερη έκλυση διοξειδίου του άνθρακα και ένα μεγάλο ποσό της παραγόμενης θερμότητας.

Η καύση του μεθανίου χρησιμοποιείται για την επίτευξη υψηλών θερμοκρασιών σε φούρνους διαφόρων χημικών βιομηχανιών, για τα φυτά παράδειγμα, μεγάλες-αιθυλένιο. Το φυσικό αέριο αναμιγνύεται με τον αέρα που παρέχεται στους καυστήρες του κλιβάνου πυρόλυσης. Η διαδικασία καύσης παράγει καυσαέρια με υψηλή θερμοκρασία (700-900 ° C). Μπορούν θερμότητα σωλήνα (που βρίσκεται μέσα στον κλίβανο) στο οποίο μίγμα πρώτων υλών τροφοδοτείται με ατμό (προκειμένου να μειωθεί ο σχηματισμός κωκ στους σωλήνες του κλιβάνου). Υπό την επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών, το πλήθος των χημικών αντιδράσεων, η οποία θα αποφέρει τα συστατικά στόχου (αιθυλένιο και προπυλένιο) και τα υποπροϊόντα (κλάσματα ρητίνη Heavy πυρόλυση, υδρογόνο και μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, υδρογονάνθρακες, C4, C5, pyrocondensate? Καθένα από αυτά έχει την εφαρμογή της για παράδειγμα, pyrocondensate χρησιμοποιείται για την παραγωγή βενζόλιο ή κινητήρα βενζίνης συστατικά).

Η καύση του μεθανίου είναι μια σύνθετη φυσικο-χημικό φαινόμενο βασίζεται σε μια εξώθερμη αντίδραση οξειδοαναγωγής, η οποία χαρακτηρίζεται από ένα υψηλό ρυθμό ροής και να απελευθερώσει τεράστιο ποσό θερμότητας, και μεταφορά θερμότητας και διαδικασίες μεταφοράς μάζας. Ως εκ τούτου, η θερμοκρασία του μίγματος καύσης ορισμός του σχεδιασμού είναι ένα δύσκολο έργο, δεδομένου ότι εκτός από την σύνθεση του μίγματος καυσίμου επηρεάζουν έντονα την πίεση του και αρχική θερμοκρασία. Παρατήρησαν μια αύξηση της αύξησης της θερμοκρασίας καύσης και μεταφοράς θερμότητας και διαδικασίες μεταφοράς μάζης συμβάλλουν στη μείωση της. θερμοκρασία καύσης μεθανίου στις διεργασίες σχεδιασμού και συσκευές χημικής παραγωγής καθορίζεται με υπολογισμό, και οι υφιστάμενες εγκαταστάσεις (π.χ., στους κλιβάνους πυρόλυσης), μετράται με χρήση θερμοζευγών.