Metanas yra dujinė cheminė medžiagajunginys, turintis cheminę formulę CH4. Tai paprasčiausias reprezentatyvus alkanų pavyzdys. Kiti šio organinių junginių grupės pavadinimai yra prisotinti, prisotinti arba parafininiai angliavandeniliai. Jiems būdingas paprastas ryšys tarp anglies atomų molekulėje, o visos kitos anglies atomų valios yra prisotintos vandenilio atomais. Alkanams svarbiausia yra degimo reakcija. Jie dega, kad susidarytų dujinis anglies dioksidas ir vandens garai. Dėl to išsiskiria didžiulis cheminės energijos kiekis, kuris paverčiamas šiluma ar elektra. Metanas yra degi medžiaga ir pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis, todėl ji yra patraukli degalai. Plačiai paplitęs natūralių mineralų naudojimas yra metano deginimo reakcija. Kadangi tai yra dujos normaliomis sąlygomis, sunku jį transportuoti ilgais atstumais nuo šaltinio, todėl jis dažnai yra suskystintas.
Процесс горения заключается в реакции между metanas ir deguonis, ty oksiduojant paprasčiausią alkaną. Rezultatas - anglies dioksidas, vanduo ir daug energijos. Metano degimą galima apibūdinti lygtimi: CH4 [dujos] + 2O2 [dujos] → CO2 [dujos] + 2H2O [garas] + 891 kJ. Tai reiškia, kad viena metano molekulė, sąveikauja su dviem deguonies molekulėmis, sudaro anglies dioksido molekulę ir dvi vandens molekules. Tuo pačiu metu išleidžiama 891 kJ šiluminė energija. Gamtinės dujos yra švariausias iškastinis kuras, nes anglies, naftos ir kitų degalų sudėtis sudėtingesnė. Todėl, sudeginus, į orą išleidžiami įvairūs kenksmingi chemikalai. Kadangi gamtinės dujos daugiausia susideda iš metano (apie 95%), deginant jį praktiškai nėra jokių šalutinių produktų arba paaiškėja, kad tai yra daug mažiau nei kitų rūšių iškastinio kuro atveju.
Metano kaloringumas (55,7 kJ / g)didesnis nei jo homologai, pavyzdžiui, etanas (51,9 kJ / g), propanas (50,35 kJ / g), butanas (49,50 kJ / g) arba kiti kuro tipai (mediena, anglis, žibalas). Metano deginimas suteikia daugiau energijos. Siekiant užtikrinti 100 W kaitinamųjų lempų eksploatavimą per metus, reikia sudeginti 260 kg medienos arba 120 kg anglies, arba 73,3 kg žibalo, arba tik 58 kg metano, kuris atitinka 78,8 m³ gamtinių dujų.
Paprasčiausias alkanas yra svarbus šaltinisgauti elektros energiją. Taip yra dėl to, kad jis deginamas kaip katilo kuras, gaminantis garą, kuris veda garo turbiną. Be to, metano deginimas naudojamas karštoms dūmų dujoms gaminti, kurių energija užtikrina dujų turbinos veikimą (deginimas vyksta prieš turbiną ar pačią turbiną). Daugelyje miestų metanas tiekiamas į namų šildymo ir maisto ruošimo namus. Palyginti su kitų rūšių angliavandenilių degalais, gamtinių dujų deginimas pasižymi mažesniu anglies dioksido kiekiu ir dideliu šilumos kiekiu.
Norint pasiekti, naudojamas metanasaukšta temperatūra įvairių chemijos pramonės krosnyse, pavyzdžiui, didelės talpos etileno gamyklose. Gamtinės dujos, sumaišytos su oru, tiekiamos į pirolizės krosnių degiklius. Degimo procese susidaro aukštos temperatūros (700–900 ° C) dūmų dujos. Jie šildo vamzdžius (jie yra krosnies viduje), į kuriuos tiekiamas žaliavų mišinys su garais (siekiant sumažinti kokso susidarymą krosnių vamzdžiuose). Dėl aukštų temperatūrų atsiranda daug cheminių reakcijų, dėl kurių susidaro tiksliniai komponentai (etilenas ir propilenas) ir šalutiniai produktai (sunkiosios pirolizės dervos, vandenilio ir metano frakcijos, etanas, propanas, C4, C5 angliavandeniliai, pirokondensatas; Pavyzdžiui, benzolio arba benzino komponentų gamybai naudojamas pirokondensatas.
Metano deginimas yra sudėtingas fizinis ir cheminisreiškinys, pagrįstas egzotermine redokso reakcija, kuriai būdingas didelis srautas ir didžiulio šilumos kiekio išsiskyrimas, taip pat šilumos mainų ir masės perdavimo procesai. Todėl apskaičiuotas mišinio degimo temperatūros nustatymas yra sudėtingas uždavinys, nes, be degiųjų mišinių sudėties, jos slėgis ir pradinė temperatūra stipriai veikia. Didėjant, stebimas degimo temperatūros padidėjimas, o šilumos mainų ir masės perdavimo procesai prisideda prie jo mažėjimo. Metano degimo temperatūra projektuojant cheminės gamybos procesus ir įrenginius nustatoma skaičiavimo metodu, o esamuose įrenginiuose (pvz., Pirolizės krosnyse) matuojama termoporomis.
