Methan ist eine gasförmige ChemikalieVerbindung mit der chemischen Formel CH4. Dies ist der einfachste Vertreter der Alkane. Andere Namen für diese Gruppe organischer 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 wichtigste Reaktion das Brennen. Sie verbrennen zu gasförmigem Kohlendioxid und Wasserdampf. Dadurch wird eine enorme Menge an chemischer Energie freigesetzt, die in Wärme oder Strom umgewandelt wird. Methan ist eine brennbare Substanz und der Hauptbestandteil von Erdgas, was es zu einem attraktiven Brennstoff macht. Die Grundlage für die weit verbreitete Verwendung natürlicher Mineralien ist die Methanverbrennungsreaktion. Da es unter normalen Bedingungen ein Gas ist, ist es schwierig, es über weite Entfernungen von der Quelle zu transportieren. Daher wird es häufig verflüssigt.
Процесс горения заключается в реакции между Methan und Sauerstoff, dh bei der Oxidation des einfachsten Alkans. Das Ergebnis ist Kohlendioxid, Wasser und viel Energie. Die Verbrennung von Methan kann durch die Gleichung beschrieben werden: CH4 [Gas] + 2O2 [Gas] → CO2 [Gas] + 2H2O [Dampf] + 891 kJ. Das heißt, ein Molekül Methan bildet bei Wechselwirkung mit zwei Sauerstoffmolekülen ein Kohlendioxidmolekül und zwei Wassermoleküle. Gleichzeitig wird Wärmeenergie von 891 kJ freigesetzt. Erdgas ist das sauberste Fossil für die Verbrennung, da Kohle, Öl und andere Brennstoffe komplexer zusammengesetzt sind. Daher geben sie bei der Verbrennung verschiedene schädliche Chemikalien in die Luft ab. Da Erdgas hauptsächlich zu etwa 95% aus Methan besteht, entstehen bei der Verbrennung praktisch keine Nebenprodukte oder es fällt weitaus weniger aus als bei anderen Arten fossiler Brennstoffe.
Теплотворная способность метана (55,7 кДж/г) höher als seine Homologen, zum Beispiel Ethan (51,9 kJ / g), Propan (50,35 kJ / g), Butan (49,50 kJ / g) oder andere Arten von Brennstoff (Holz, Kohle, Kerosin). Die Verbrennung von Methan gibt mehr Energie. Um den Betrieb einer 100-W-Glühlampe für ein Jahr sicherzustellen, 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 liegt daran, dass es als Kesselbrennstoff verbrannt wird, der Dampf erzeugt, der die Dampfturbine antreibt. Die Methanverbrennung wird auch zur Erzeugung heißer Rauchgase verwendet, deren Energie den Betrieb der Gasturbine sicherstellt (die Verbrennung findet vor der Turbine oder in der Turbine selbst statt). In vielen Städten wird Methan zum Heizen und Kochen in Häusern geleitet. Im Vergleich zu anderen Arten von Kohlenwasserstoffbrennstoffen zeichnet sich die Erdgasverbrennung durch weniger Kohlendioxidemissionen und eine große Menge an erzeugter Wärme aus.
Methanverbrennung wird verwendet, um zu erreichenhohe Temperaturen in Öfen verschiedener chemischer Industrien, beispielsweise Ethylenanlagen mit großer Kapazität. Mit Luft vermischtes Erdgas wird den Brennern von Pyrolyseöfen zugeführt. Bei der Verbrennung entstehen Rauchgase mit einer hohen Temperatur (700–900 ° C). Sie heizen die Rohre (sie befinden sich im Ofen), in die die Rohstoffmischung mit Dampf eingeleitet wird (um die Bildung von Koks in den Ofenrohren zu reduzieren). Unter Einwirkung hoher Temperaturen treten viele chemische Reaktionen auf, die zur Bildung von Zielkomponenten (Ethylen und Propylen) und Nebenprodukten (schweres Pyrolyseharz, Wasserstoff- und Methanfraktionen, Ethan, Propan, C4-, C5-Kohlenwasserstoffe, Pyrokondensat) führen, wobei jede ihre eigene Anwendung hat Zum Beispiel wird Pyrokondensat verwendet, um Benzol- oder Benzinkomponenten herzustellen.
Die Verbrennung von Methan ist komplex und physikalischein Phänomen, das auf einer exothermen Redoxreaktion beruht, die durch eine hohe Flussrate und die Freisetzung einer enormen Wärmemenge sowie durch Wärmeaustausch- und Stoffaustauschprozesse gekennzeichnet ist. Daher ist die berechnete Bestimmung der Verbrennungstemperatur des Gemisches eine schwierige Aufgabe, da neben der Zusammensetzung des brennbaren Gemisches dessen Druck und Anfangstemperatur stark beeinflusst werden. Mit ihrer Zunahme wird eine Erhöhung der Verbrennungstemperatur beobachtet, und Wärmeaustausch- und Stoffübergangsprozesse tragen zu seiner Abnahme bei. Die Verbrennungstemperatur von Methan bei der Gestaltung von Prozessen und Apparaten der chemischen Produktion wird durch die Berechnungsmethode bestimmt und in bestehenden Anlagen (zum Beispiel in Pyrolyseöfen) mit Thermoelementen gemessen.
