Verbrennung von Methan

Methan ist eine gasförmige ChemikalieVerbindung mit der chemischen Formel CH4. Dies ist der einfachste Vertreter von Alkanen. Andere Bezeichnungen für diese Gruppe von organischen Verbindungen sind: gesättigte, gesättigte oder paraffinische Kohlenwasserstoffe. Sie sind durch das Vorhandensein einer einfachen Bindung zwischen den Kohlenstoffatomen im Molekül gekennzeichnet, und alle anderen Valenzen jedes Kohlenstoffatoms sind mit Wasserstoffatomen gesättigt. Bei Alkanen ist die Verbrennung die wichtigste Reaktion. Sie verbrennen unter Bildung von gasförmigem Kohlendioxid und Wasserdampf. Als Ergebnis wird eine große Menge an chemischer Energie freigesetzt, die in eine thermische oder elektrische Energie umgewandelt wird. Methan ist eine brennbare Substanz und ein Hauptbestandteil von Erdgas, was es zu einem attraktiven Brennstoff macht. Im Zentrum der weit verbreiteten Nutzung von natürlichem Fossil steht die Verbrennungsreaktion von Methan. Da es unter normalen Bedingungen ein Gas ist, ist es schwierig, es in entfernte Entfernungen von der Quelle zu transportieren, so dass es oft vorher verflüssigt wird.

Der Verbrennungsprozess besteht in der Reaktion zwischenMethan und Sauerstoff, dh bei der Oxidation des einfachsten Alkan. Dadurch entstehen Kohlendioxid, Wasser und eine Menge Energie. Die Verbrennung von Methan kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden: CH4 [Gas] + 2O2 [Gas] → CO2 [Gas] + 2H2O [Dampf] + 891 kJ. Das heißt, ein Molekül Methan bildet bei der Wechselwirkung mit zwei Sauerstoffmolekülen ein Molekül Kohlendioxid und zwei Moleküle Wasser. In diesem Fall beträgt die Wärmeenergie 891 kJ. Erdgas ist am saubersten für die Verbrennung von Fossilien, da Kohle, Öl und andere Brennstoffe in ihrer Zusammensetzung komplexer sind. Daher setzen sie während der Verbrennung verschiedene schädliche Chemikalien in die Luft frei. Da Erdgas hauptsächlich aus Methan besteht (etwa 95%), entstehen bei seiner Verbrennung wenig oder keine Nebenprodukte oder viel weniger als bei anderen fossilen Brennstoffen.

Der Brennwert von Methan (55,7 kJ / g)höher als seine Homologen, beispielsweise Ethan (51,9 kJ / g), Propan (50,35 kJ / g), Butan (49,50 kJ / g) oder andere Brennstoffe (Holz, Kohle, Kerosin). Brennendes Methan gibt mehr Energie. Um sicherzustellen, dass eine 100-Watt-Glühbirne während eines Jahres brennt, müssen 260 kg Holz oder 120 kg Kohle oder 73,3 kg Kerosin oder nur 58 kg Methan verbrannt werden, was 78,8 m³ Erdgas entspricht.

Das einfachste Alkan ist eine wichtige Ressource fürStrom erhalten. Dies ist aufgrund der Verbrennung von ihm als Kesselkraftstoff, der Dampf erzeugt, der eine Dampfturbine antreibt. Die Verbrennung von Methan wird auch verwendet, um heiße Rauchgase zu erzeugen, deren Energie den Betrieb der Gasturbine sicherstellt (die Verbrennung wird zu der Turbine oder in der Turbine selbst durchgeführt). In vielen Städten wird Methan durch Rohre zu den Häusern zum Heizen und Kochen geleitet. Verglichen mit anderen Arten von Kohlenwasserstoffkraftstoffen ist die Erdgasverbrennung durch eine geringere Kohlendioxidemission und eine größere Menge an erzeugter Wärme gekennzeichnet.

Brennendes Methan wird verwendet, um zu erreichenhohe Temperaturen in Öfen verschiedener chemischer Hersteller, z. B. großvolumige Ethylenanlagen. Mit Luft gemischtes Erdgas wird in die Brenner von Pyrolyseöfen eingespeist. Der Verbrennungsprozeß erzeugt Rauchgase mit hohen Temperatur (700-900 ° C). Sie Wärmerohr (befindet sich innerhalb des Ofens), in der Rohmaterialmischung mit Dampf zugeführt wird (um die Koksbildung in den Ofenrohren zu reduzieren). Unter der Einwirkung von hohen Temperaturen, die Vielzahl von chemischen Reaktionen, die die Zielkomponenten nachgeben (Ethylen und Propylen) und Nebenprodukte (Harz Schwer Pyrolyse, Wasserstoff und Methan Fraktionen, Ethan, Propan, Kohlenwasserstoffe, C4, C5, pyrocondensate; jeder von ihnen hat seine Anwendung beispielsweise verwendet pyrocondensate Benzol oder Motorbenzinkomponenten) zu erzeugen.

Brennendes Methan ist ein komplexer physikalisch-chemischer StoffPhänomen auf der Basis einer exothermen Oxidations-Reduktions-Reaktion, gekennzeichnet durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und die Freisetzung einer großen Menge an Wärme sowie Wärmeaustausch- und Stoffaustauschprozesse. Daher ist die Berechnung der Verbrennungstemperatur eines Gemisches eine komplexe Aufgabe, da neben der Zusammensetzung des Brennstoffgemisches dessen Druck und Anfangstemperatur stark beeinflusst werden. Mit ihrer Zunahme wird eine Zunahme der Verbrennungstemperatur beobachtet, und Wärmeaustausch- und Massenaustauschprozesse tragen zu ihrer Abnahme bei. Die Verbrennungstemperatur von Methan bei der Auslegung von Prozessen und Apparaten der chemischen Produktion wird durch das Berechnungsverfahren bestimmt, und bei Betriebsanlagen (z. B. in Pyrolyseöfen) wird es mit Thermoelementen gemessen.