Il metano è una sostanza chimica gassosacomposto con formula chimica CH4. Questo è il rappresentante più semplice degli alcani. Altri nomi per questo gruppo di composti organici sono idrocarburi saturi, saturi o paraffinici. Sono caratterizzati dalla presenza di un semplice legame tra gli atomi di carbonio nella molecola e tutte le altre valenze di ciascun atomo di carbonio sono saturate da atomi di idrogeno. Per gli alcani, la reazione più importante è la masterizzazione. Bruciano per formare anidride carbonica gassosa e vapore acqueo. Di conseguenza, viene rilasciata un'enorme quantità di energia chimica, che viene convertita in calore o elettricità. Il metano è una sostanza infiammabile e il componente principale del gas naturale, che lo rende un combustibile attraente. La base dell'uso diffuso di minerali naturali è la reazione di metano. Poiché si tratta di un gas in condizioni normali, è difficile trasportarlo su lunghe distanze dalla sorgente, pertanto è spesso liquefatto.
Процесс горения заключается в реакции между metano e ossigeno, cioè nell'ossidazione del più semplice alcano. Il risultato è anidride carbonica, acqua e molta energia. La combustione di metano può essere descritta dall'equazione: CH4 [gas] + 2O2 [gas] → CO2 [gas] + 2H2O [vapore] + 891 kJ. Cioè, una molecola di metano, quando interagisce con due molecole di ossigeno, forma una molecola di anidride carbonica e due molecole di acqua. Allo stesso tempo, viene rilasciata energia termica pari a 891 kJ. Il gas naturale è il fossile più pulito per la combustione, poiché il carbone, il petrolio e altri combustibili sono più complessi nella composizione. Pertanto, quando vengono bruciati, rilasciano nell'aria varie sostanze chimiche dannose. Poiché il gas naturale è costituito principalmente da metano (circa il 95%), bruciandolo non produce praticamente alcun sottoprodotto o risulta molto meno che nel caso di altri tipi di combustibili fossili.
Potere calorifico di metano (55,7 kJ / g)superiore ai suoi omologhi, ad esempio, etano (51,9 kJ / g), propano (50,35 kJ / g), butano (49,50 kJ / g) o altri tipi di combustibile (legno, carbone, cherosene). La combustione del metano dà più energia. Per garantire il funzionamento di una lampadina a incandescenza da 100 W per un anno, 260 kg di legna o 120 kg di carbone o 73,3 kg di cherosene o solo 58 kg di metano devono essere bruciati, corrispondenti a 78,8 m³ di gas naturale.
Il più semplice alcano è una risorsa importante perricevere elettricità Ciò è dovuto alla sua combustione come combustibile per la caldaia, che genera vapore, che aziona la turbina a vapore. Inoltre, la combustione del metano viene utilizzata per produrre fumi caldi, la cui energia garantisce il funzionamento della turbina a gas (la combustione avviene prima della turbina o nella turbina stessa). In molte città, il metano viene convogliato nelle case per il riscaldamento e la cucina domestici. Rispetto ad altri tipi di combustibili idrocarburi, la combustione del gas naturale è caratterizzata da minori emissioni di anidride carbonica e una grande quantità di calore prodotto.
La combustione del metano è utilizzata per raggiungerealte temperature in forni di varie industrie chimiche, ad esempio impianti di etilene di grande capacità. Il gas naturale miscelato con aria viene alimentato ai bruciatori dei forni di pirolisi. Nel processo di combustione, si formano gas di scarico ad alta temperatura (700-900 ° C). Riscaldano i tubi (sono all'interno del forno) in cui viene fornita la miscela di materie prime con vapore (per ridurre la formazione di coke nei tubi del forno). Sotto l'azione di alte temperature, si verificano molte reazioni chimiche, con conseguente produzione di componenti target (etilene e propilene) e sottoprodotti (resina pirolitica pesante, frazioni di idrogeno e metano, etano, propano, C4, idrocarburi C5, pirocondensato, ognuno ha una propria applicazione Ad esempio, il pirocondensato viene utilizzato per produrre componenti benzene o benzina).
La combustione del metano è un complesso fisico e chimicoun fenomeno basato su una reazione redox esotermica caratterizzata da un'alta velocità di flusso e il rilascio di un'enorme quantità di calore, oltre a processi di scambio termico e trasferimento di massa. Pertanto, la determinazione calcolata della temperatura di combustione della miscela è un compito difficile, poiché oltre alla composizione della miscela combustibile, la sua pressione e la temperatura iniziale influenzano fortemente. Con il loro aumento, si osserva un aumento della temperatura di combustione e lo scambio di calore e i processi di trasferimento di massa contribuiscono alla sua diminuzione. La temperatura di combustione del metano nella progettazione dei processi e degli apparati di produzione chimica è determinata dal metodo di calcolo, e in strutture esistenti (ad esempio nei forni di pirolisi) viene misurata mediante termocoppie.
