Metan jest gazowym związkiem chemicznymzwiązek o wzorze chemicznym CH4. Jest to najłatwiejszy przedstawiciel alkanów. Inne nazwy tej grupy związków organicznych to węglowodory nasycone, nasycone lub parafinowe. Charakteryzują się obecnością prostego wiązania między atomami węgla w cząsteczce, a wszystkie inne wartościowości każdego atomu węgla są nasycone atomami wodoru. Dla alkanów najważniejsza reakcja płonie. Spalają się, tworząc gazowy dwutlenek węgla i parę wodną. W rezultacie uwalniana jest ogromna ilość energii chemicznej, która jest przekształcana w ciepło lub energię elektryczną. Metan jest substancją łatwopalną i głównym składnikiem gazu ziemnego, co czyni go atrakcyjnym paliwem. Podstawą szerokiego stosowania naturalnych minerałów jest reakcja spalania metanu. Ponieważ jest to gaz w normalnych warunkach, trudno jest go przetransportować na duże odległości od źródła, dlatego często jest on skroplony.
Процесс горения заключается в реакции между metan i tlen, czyli w utlenianiu najprostszego alkanu. Rezultatem jest dwutlenek węgla, woda i dużo energii. Spalanie metanu można opisać równaniem: CH4 [gaz] + 2O2 [gaz] → CO2 [gaz] + 2H2O [para] + 891 kJ. Oznacza to, że jedna cząsteczka metanu, oddziałując z dwiema cząsteczkami tlenu, tworzy cząsteczkę dwutlenku węgla i dwie cząsteczki wody. Jednocześnie uwalniana jest energia cieplna równa 891 kJ. Gaz ziemny jest najczystszą kopalnią do spalania, ponieważ węgiel, ropa i inne paliwa mają bardziej złożony skład. Dlatego po spaleniu uwalniają do powietrza różne szkodliwe substancje chemiczne. Ponieważ gaz ziemny składa się głównie z metanu (o około 95%), spalanie uboczne praktycznie nie tworzy produktów ubocznych lub są one znacznie mniej produkowane niż w przypadku innych rodzajów paliw kopalnych.
Wartość opałowa metanu (55,7 kJ / g)wyższe niż jego homologi, na przykład, etan (51,9 kJ / g), propan (50,35 kJ / g), butan (49,50 kJ / g) lub inne rodzaje paliwa (drewno, węgiel, nafta). Spalanie metanu daje więcej energii. Aby zapewnić działanie żarówki o mocy 100 W przez rok, należy spalić 260 kg drewna, czyli 120 kg węgla lub 73,3 kg nafty, lub tylko 58 kg metanu, co odpowiada 78,8 m³ gazu ziemnego.
Простейший алкан является важным ресурсом для odbieranie energii elektrycznej. Jest to spowodowane spalaniem go jako paliwa kotłowego, wytwarzającego parę, która napędza turbinę parową. Spalanie metanu jest również wykorzystywane do wytwarzania gorących gazów spalinowych, których energia zapewnia działanie turbiny gazowej (spalanie odbywa się przed turbiną lub w samej turbinie). W wielu miastach metan jest doprowadzany do domów w celu ogrzewania i gotowania. W porównaniu z innymi rodzajami paliw węglowodorowych spalanie gazu ziemnego charakteryzuje się mniejszą emisją dwutlenku węgla i dużą ilością wytwarzanego ciepła.
Do osiągnięcia tego celu stosuje się spalanie metanuwysokie temperatury w piecach różnych gałęzi przemysłu chemicznego, na przykład w dużych zakładach produkcji etylenu. Gaz ziemny zmieszany z powietrzem jest doprowadzany do palników pieców pirolitycznych. W procesie spalania powstają gazy spalinowe o wysokiej temperaturze (700–900 ° C). Ogrzewają rury (znajdujące się wewnątrz pieca), do których dostarczana jest mieszanina surowców z parą wodną (w celu ograniczenia tworzenia koksu w rurach pieców). Pod wpływem wysokich temperatur zachodzi wiele reakcji chemicznych, w wyniku których powstają docelowe składniki (etylen i propylen) i produkty uboczne (ciężka żywica pirolityczna, frakcje wodoru i metanu, etan, propan, węglowodory C4, C5, pirokondensat; każda z nich ma swoje zastosowanie na przykład pirokondensat stosuje się do produkcji składników benzenu lub benzyny).
Spalanie metanu jest złożonym fizykochemicznymzjawisko oparte na egzotermicznej reakcji redoks, charakteryzującej się wysokim natężeniem przepływu i uwalnianiem ogromnej ilości ciepła, a także procesami przenoszenia ciepła i przenoszenia masy. Dlatego obliczone określenie temperatury spalania mieszaniny jest trudnym zadaniem, ponieważ oprócz składu mieszaniny palnej silnie wpływają jej ciśnienie i temperatura początkowa. Wraz z ich wzrostem obserwuje się wzrost temperatury spalania, a procesy wymiany ciepła i masy przyczyniają się do jego spadku. Temperatura spalania metanu w projektowaniu procesów i aparatów do produkcji chemicznej jest określana metodą obliczeniową, aw istniejących zakładach (na przykład w piecach do pirolizy) jest mierzona za pomocą termopar.
