שרפה מתאן

מתאן הוא תרכובת כימית גזים עם הנוסחא הכימית CH4. זהו הנציג הפשוט של אלקאנים. שמות אחרים עבור קבוצה זו של תרכובות אורגניות: הגבלה, רוויה או פחמימנים פרפין. הם מאופיינים שיש קשר יחיד בין אטומי הפחמן במולקולה, וכל valences הנותר של כל אטומי הפחמן רוויים ידי אטומי מימן. עבור אלקאנים התגובה החשובה ביותר היא השריפה. הם שורפים ליצירת גז פחמן דו חמצני ואדי מים. כתוצאה מכך, כמות עצומה של אנרגיה כימית שוחררה, אשר מומרת לחום או אנרגיה חשמלית. מתאן הוא נוזל דליק ואת המרכיב העיקרי של גז טבעי, מה שהופך אותו אטרקטיבי דלק. בליבה של שימוש רחב יותר של תגובת מאובנים הטבעית הוא בעירה מתאן. מאז הוא בתנאים רגילים הוא גז, קשה להעביר על פני מרחקים ארוכים מהמקור, כך זה בדרך כלל-מעובה מראש.

תהליך הבעירה הוא התגובה בין מתאן וחמצן, דהיינו ב חמצון האלקאן הפשוט. זה מייצר פחמן דו חמצני, מים והרבה אנרגיה. שרפה של מתאן יכול להיות מתואר על ידי המשוואה: CH4 [גז] + 2O2 [גז] → CO2 [גז] + 2H2O [קיטור] + 891 kJ. כלומר, מולקולה אחת של מתאן על ידי תגובה עם שתי מולקולות של חמצן יוצרת מולקולה של פחמן דו חמצני ו שתי מולקולות מים. זה משחרר אנרגיה חומה, אשר שווה 891 kJ. גז טבעי הוא נקי שריפת המאובנים כדי פחם, נפט ודלקים אחרים הם מורכבים יותר בהרכב. לכן, בעת שריפה שהם פולטים לתוך כימיקלים מזיקים שונים באוויר. מאז גז טבעי המורכב בעיקר מתאן (כ 95%), ואז שורף אותו בקושי מייצר תוצרי לוואי או הפנייה שלהם הם הרבה יותר קטנים מאשר במקרה של דלקים פוסיליים אחרים.

הערך הקלורי של מתאן (55.7 kJ / g) הוא גבוה יותר מאשר homologues שלה, כגון אתאן (51.9 kJ / g), פרופאן (50.35 kJ / g), בוטאן (49.50 kJ / g) או אחרים דלקים (עץ, פחם, נפט). שריפת המתאן מייצר יותר אנרגיה. כדי לספק עבור נורות ליבון W השנה 100 חייב לשרוף במבצע 260 ק"ג של עץ, ו 120 ק"ג של פחם, נפט או 73.3 ק"ג, 58 ק"ג או כל מתאן, אשר תואמת 78.8 מ"ק של גז טבעי.

האלקאן הפשוט ביותר הוא משאב חשוב לייצור חשמל. זו מתרחשת על ידי שריפת זה כמו דוד דלק, הפקת קיטור המניע טורבינה קיטור. גם הבעירה מתאן משמשת לייצור גזים חמים ארובה, אנרגיה אשר מאפשר תפעול של טורבינת הגז (בעירת הפעלה עד הטורבינה או הטורבינה עצמו). בערים רבות, מתאן מוזרם לתוך בתים לחימום ובישול ביתיים. בהשוואה לסוגים אחרים של דלק פחמימני שריפת גז טבעי יש אבולוציה קטנה של פחמן דו-חמצני וכמות גדולה של חום שנוצר.

שרפה של מתאן משמש להשגת טמפרטורות גבוהות בכבשנים של תעשיות כימיות שונות, למשל, צמחים גדולים-אתילן. הגז הטבעי מעורבב עם אוויר שסופק המבערים של תנור פירוליזה. תהליך הבעירה מייצר גזי פליטה עם חום גבוה (700-900 מעלות צלזיוס). הם לחמם צינור (הממוקם בתוך הכבשן) שבה תערובת חומר הגלם מוזנת עם קיטור (על מנת לצמצם היווצרות קוק צינורות התנור). תחת הפעולה של טמפרטורות גבוהות, את ריבוי תגובות כימיות, אשר יניב את רכיבי היעד (אתילן ופרופילן) ומוצרי לוואי (פירוליזה השרף הכבדה, שברים מימן ומתאן, אתאן, פרופאן, פחמימנים, C4, C5, pyrocondensate; כל אחד מהם יש את תחולתו למשל, pyrocondensate משמש לייצור רכיבי בנזין או בנזין מנוע).

שרפה של מתאן הוא תופעה פיזית-כימית מורכבת הבוסס על תגובת חיזור אקסותרמית, מאופיין בקצב זרימה גבוה ולשחרר כמות עצומה של חום, ומעבר חום ותהליכי העברת מסה. לכן, טמפרטורת בעירת תערובת עיצוב ההגדרה היא משימה קשה, שכן בנוסף בהרכב של תערובת הדלק משפיע לחץ שלה חזק טמפרטורה ההתחלתית. הם נצפו עלייה של עליית טמפרטורת בעירה ומעבר חום ותהליכי העברה המוני תורמים להפחתה שלה. מתאן טמפרטורת בעירה בתהליכי תכנון מנגנון ייצור כימי נקבע על ידי חישוב, ואת התקנות הקיימות (לדוגמא, ב כבשני פירוליזה), זה נמדד באמצעות צמדים.