Metan yakımı

Metan, CH4 kimyasal formülü olan gaz halindeki bir kimyasal bileşiktir. Bu alkanların en basit temsilcisidir. Bu organik bileşik grubunun diğer isimleri: doymuş, doymuş veya parafinik hidrokarbonlar. Bunlar, moleküldeki karbon atomları arasında basit bir bağ bulunması ve her bir karbon atomunun diğer tüm değerliklerinin hidrojen atomlarıyla doymuş olması ile karakterizedir. Alkenler için en önemli tepki yanma'dır. Gazlı karbon dioksit ve su buharı oluşumu ile yanarlar. Sonuç olarak, ısıya veya elektriğe dönüşen büyük miktarda kimyasal enerji açığa çıkar. Metan yanıcı bir maddedir ve doğal gazın önemli bir bileşenidir ve bu da çekici bir yakıttır. Doğal fosilin yaygın kullanımı, metan yakma reaksiyonuna dayanmaktadır. Normal koşullar altında bir gaz olduğu için onu kaynaktan uzak mesafelere taşımak zordur, bu yüzden daha önce sıvılaştırılmıştır.

Yanma işlemi, metan ve oksijen arasındaki reaksiyondan, yani en basit alkanın oksidasyonundan oluşur. Sonuç olarak, karbon dioksit, su ve çok miktarda enerji oluşur. Metanın yakılması aşağıdaki denklemle açıklanabilir: CH4 [gaz] + 2O2 [gaz] → CO2 [gaz] + 2H2O [buhar] + 891 kJ. Yani, iki oksijen molekülü ile etkileşime girdiğinde bir metan molekülü bir karbon dioksit molekülü ve iki su molekülü oluşturur. Bu durumda, ısı enerjisi 891 kJ'ye eşittir. Kömür, yağ ve diğer yakıtlar bileşimde daha karmaşık olduğundan doğal gaz fosilleri yakmak için en temiz yöntemdir. Bu nedenle, yanma sırasında çeşitli zararlı kimyasalları havaya salarlar. Doğal gaz başlıca metan (yaklaşık% 95) içerdiğinden, yanması az veya hiç yan ürün üretir veya diğer fosil yakıtlarda olduğundan daha az olur.

Metanın kalorifik değeri (55.7 kJ / g) homologlarından daha yüksek, örneğin etan (51.9 kJ / g), propan (50.35 kJ / g), bütan (49.50 kJ / g) veya diğer Yakıt çeşitleri (odun, kömür, gazyağı). Metanın yanması daha fazla enerji verir. 100 watt akkor ampulün bir yıl boyunca yanmasını sağlamak için 260 kg ahşap veya 120 kg kömür veya 73.3 kg kerosen veya 78.8 m³ doğalgaza tekabül eden 58 kg metan yakmak gereklidir.

En basit alkan, elektrik üretimi için önemli bir kaynaktır. Bunun nedeni, bir buhar türbinini tahrik eden buhar üreten bir kazan yakıtı olarak yakılmasıdır. Ayrıca, metan yanması, enerjisi gaz türbininin çalışmasını sağlayan sıcak baca gazlarının üretilmesi için kullanılır (yanma, türbine veya türbinin kendisinde yapılır). Birçok şehirde, metan borular yoluyla iç ısıtma ve pişirme için evlere beslenir. Diğer hidrokarbon yakıt türlerine kıyasla, doğal gaz yakma özelliği, daha düşük karbondioksit emisyonu ve daha fazla miktarda ısı üretimi ile karakterizedir.

Metan yakımı, çeşitli kimyasal endüstrilerin fırınlarında, örneğin büyük kapasiteli etilen fabrikalarında yüksek sıcaklık elde etmek için kullanılır. Hava ile karıştırılmış doğal gaz, piroliz fırınlarının brülörlerine beslenir. Yanma sırasında, yüksek sıcaklıktaki (700-900 ° C) baca gazı oluşur. Su buharı ile bir hammaddenin karışımı (fırın borularında kok oluşumunu azaltmak için) içine yerleştirilen boruları ısıtıyorlar (fırının içindedirler). Yüksek sıcaklıkların etkisinde, her biri kendi uygulamasına sahip olan hedef bileşenler (etilen ve propilen) ve yan ürünler (piroliz ağır, hidro ve metan fraksiyonları, etan, propan, C4, C5, pirokondensat üretilmesi ile sonuçlanan çok sayıda kimyasal reaksiyon meydana gelir Örneğin, pirokondensat benzen veya motor benzinin bileşenlerini üretmek için kullanılır).

Metanın yakılması, yüksek bir akış hızı ve büyük miktarda ısı salımı ile ısı değişimi ve kütle transferi işlemleri ile karakterize edilen eksotermik bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonuna dayanan kompleks bir fiziko-kimyasal fenomendir. Bu nedenle, karışımın yanma sıcaklığının hesaplanan belirlenmesi karmaşık bir görevdir, çünkü yanıcı karışımın bileşimine ek olarak, basıncı ve başlangıç sıcaklığı da kuvvetle etkilenmektedir. Artışlarıyla yanma sıcaklığı gözlenir ve ısı değişimi ve kütle değiştirme süreçleri azalmasına katkıda bulunur. Kimyasal üretim proseslerinin ve cihazlarının tasarımında metanın yanma sıcaklığı hesaplama metodu ile ve işletme tesisatlarında (örneğin piroliz fırınlarında), termokupllarla ölçülür.