การเผาไหม้ก๊าซมีเทน

ก๊าซมีเทนเป็นก๊าซสารเคมีที่มีสูตรทางเคมี CH4 นี้เป็นตัวแทนที่ง่ายที่สุดของแอลเคน ชื่ออื่น ๆ สำหรับกลุ่มของสารประกอบอินทรีย์นี้: ไฮโดรคาร์บอน จำกัด อิ่มตัวหรือ paraffinic พวกเขามีลักษณะโดยมีพันธะเดียวระหว่างคาร์บอนอะตอมในโมเลกุลและทุก valences ที่เหลือของแต่ละอะตอมของคาร์บอนที่มีการอิ่มตัวโดยอะตอมไฮโดรเจน สำหรับแอลเคนปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุดคือการเผาไหม้ พวกเขาเผาในรูปแบบก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ เป็นผลให้จำนวนมากของพลังงานเคมีที่ปล่อยออกมาซึ่งจะถูกแปลงเป็นความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้า ก๊าซมีเทนเป็นของเหลวไวไฟและองค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติซึ่งจะทำให้มันเชื้อเพลิงที่น่าสนใจ ที่เป็นหัวใจของการใช้งานกว้างของการเกิดปฏิกิริยาฟอสซิลธรรมชาติคือการเผาไหม้ก๊าซมีเทน เพราะมันเป็นภายใต้สภาวะปกติเป็นก๊าซมันเป็นเรื่องยากในการขนส่งในระยะทางไกลจากแหล่งที่มาจึงมักจะเป็นก่อนเหลว

กระบวนการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาระหว่างก๊าซมีเทนและออกซิเจนกล่าวคือในการเกิดออกซิเดชันเคนที่ง่ายที่สุด นี้ผลิต ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำและพลังงานมาก การเผาไหม้ของก๊าซมีเทนสามารถอธิบายได้ด้วยสมการ: CH4 [ก๊าซ] + 2O2 [ก๊าซ] → CO2 [ก๊าซ] + 2H2O [ไอน้ำ] + 891 กิโลจูล นั่นคือหนึ่งโมเลกุลของก๊าซมีเทนจากปฏิกิริยากับสองโมเลกุลของออกซิเจนในรูปแบบโมเลกุล ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และสองโมเลกุลของน้ำ นี้ออก พลังงานความร้อน ซึ่งเท่ากับ 891 กิโลจูล ก๊าซธรรมชาติเป็นที่สะอาดสำหรับการเผาไหม้เพื่อให้เป็นฟอสซิลถ่านหินน้ำมันและเชื้อเพลิงอื่น ๆ ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นในองค์ประกอบ ดังนั้นในระหว่างการเผาไหม้พวกเขาปล่อยออกไปในอากาศสารเคมีที่เป็นอันตรายที่แตกต่างกัน เนื่องจากก๊าซธรรมชาติประกอบด้วยส่วนใหญ่ของก๊าซมีเทน (ประมาณ 95%) จากนั้นการเผาไหม้มันแทบจะไม่ได้ผลิตโดยผลิตภัณฑ์หรือเปลี่ยนของพวกเขามีขนาดเล็กกว่าในกรณีของเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่น ๆ

ค่าความร้อนของก๊าซมีเทน (55.7 กิโลจูล / กรัม) สูงกว่า homologues เช่นอีเทน (51.9 กิโลจูล / g), โพรเพน (50.35 กิโลจูล / g) บิวเทน (49.50 กิโลจูล / g) หรืออื่น ๆ เชื้อเพลิง (ไม้, ถ่านหิน, น้ำมันก๊าด) การเผาไหม้ก๊าซมีเทนผลิตพลังงานมากขึ้น เพื่อให้การปีไส้หลอดไฟ 100 วัตต์จะต้องดำเนินการเผาผลาญ 260 กก. จากไม้และ 120 กก. ของถ่านหินน้ำมันก๊าดหรือ 73.3 กก., 58 กก. หรือทั้งหมดของก๊าซมีเทนซึ่งสอดคล้องกับ 78.8 ลูกบาศก์เมตรของก๊าซธรรมชาติ

เคนที่ง่ายที่สุดคือทรัพยากรที่สำคัญในการผลิตไฟฟ้า นี้เกิดขึ้นจากการเผาไหม้เป็นหม้อไอน้ำเชื้อเพลิงผลิตไอน้ำที่ไดรฟ์กังหันไอน้ำ นอกจากนี้ยังมีการเผาไหม้ก๊าซมีเทนใช้ในการผลิตก๊าซไอเสียร้อนที่มีพลังงานที่จะช่วยให้การดำเนินงาน ของกังหันก๊าซ (เผาไหม้จนการดำเนินงานกังหันหรือกังหันเอง) ในหลาย ๆ เมืองมีเทนประปาเข้าไปในบ้านเพื่อให้ความร้อนในประเทศและการปรุงอาหาร เมื่อเทียบกับประเภทอื่น ๆ ของน้ำมันเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติมีวิวัฒนาการที่มีขนาดเล็กของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และจำนวนมากของความร้อนที่เกิด

การเผาไหม้ของก๊าซมีเทนถูกนำมาใช้เพื่อให้บรรลุอุณหภูมิสูงในเตาเผาของอุตสาหกรรมเคมีต่างๆเช่นพืชขนาดใหญ่เอทิลีน ก๊าซธรรมชาติผสมกับอากาศที่จ่ายให้กับเตาของเตาไพโรไลซิที่ กระบวนการเผาไหม้จะสร้างก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูง (700-900 ° C) พวกเขาให้ความร้อนท่อ (ตั้งอยู่ภายในเตาเผา) ซึ่งส่วนผสมวัตถุดิบที่เลี้ยงด้วย ไอน้ำ (เพื่อลดการก่อตัวของโค้กในท่อเตาเผา) ภายใต้การกระทำของอุณหภูมิที่สูงใหญ่ของปฏิกิริยาเคมีซึ่งจะให้ผลผลิตส่วนประกอบเป้าหมาย (เอทิลีนและโพรพิลีน) และผลพลอยได้ (เรซินไพโรไลซิหนักไฮโดรเจนและมีเทนเศษส่วนอีเทนโพรเพนไฮโดรคาร์บอน C4, C5, pyrocondensate; แต่ละคนมีการประยุกต์ใช้ ตัวอย่างเช่น pyrocondensate ใช้ในการผลิตน้ำมันเบนซินหรือน้ำมันมอเตอร์ส่วนประกอบ)

การเผาไหม้ของก๊าซมีเทนเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพและทางเคมีที่ซับซ้อนขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาคายความร้อนอกซ์โดดเด่นด้วยอัตราการไหลสูงและปล่อยจำนวนมหาศาลของความร้อนและการถ่ายเทความร้อนและกระบวนการถ่ายโอนมวล ดังนั้นคำนิยามการออกแบบส่วนผสมอุณหภูมิการเผาไหม้เป็นงานที่ยากเนื่องจากนอกเหนือไปจากองค์ประกอบของส่วนผสมน้ำมันเชื้อเพลิงอย่างยิ่งที่มีผลต่อความดันและอุณหภูมิเริ่มต้นของมัน พวกเขาสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นการเผาไหม้และการถ่ายโอนความร้อนและกระบวนการถ่ายโอนมวลนำไปสู่การลดลงของ อุณหภูมิการเผาไหม้ก๊าซมีเทนในกระบวนการออกแบบและการผลิตสารเคมี apparatuses กำหนดโดยการคำนวณและการติดตั้งที่มีอยู่ (เช่นในเตาเผาไพโรไลซิ) มันวัดโดยใช้เทอร์โม