Tanwydd methan

Mae methan yn gyfansoddyn cemegol gaseus gyda'r fformiwla CH4 fformiwla. Dyma'r cynrychiolydd symlaf o alkanau. Enwau eraill ar gyfer y grŵp hwn o gyfansoddion organig yw: hydrocarbonau dirlawn, dirlawn neu amffinig. Fe'u nodweddir gan bresenoldeb bond syml rhwng yr atomau carbon yn y moleciwl, ac mae pob math arall o bob atom carbon yn cael eu dirlawn â atomau hydrogen. Ar gyfer alkanau, yr adwaith pwysicaf yw hylosgi. Maent yn llosgi gyda ffurfio carbon deuocsid nwyol ac anwedd dwr. O ganlyniad, mae llawer iawn o egni cemegol yn cael ei ryddhau, sy'n troi'n wres neu drydan. Mae methan yn sylwedd hylosg a phrif elfen nwy naturiol, sy'n ei gwneud hi'n danwydd deniadol. Mae'r defnydd eang o ffosil naturiol yn seiliedig ar ymateb methan llosgi. Gan ei fod o dan amodau arferol yn nwy, mae'n anodd ei gludo i bellteroedd pell o'r ffynhonnell, felly mae'n aml yn cael ei hylifo yn y gorffennol.

Mae'r broses hylosgi yn cynnwys yr adwaith rhwng methan ac ocsigen, hynny yw, wrth ocsidio'r alcalin symlaf. O ganlyniad, mae carbon deuocsid, dŵr a llawer o ynni yn cael eu ffurfio. Gall yr hafaliad ddisgrifio llosgi methan: CH4 [nwy] + 2O2 [nwy] → CO2 [nwy] + 2H2O [anwedd] + 891 kJ. Hynny yw, mae un moleciwl o fethan wrth ryngweithio â dau moleciwla ocsigen yn ffurfio moleciwl o garbon deuocsid a dau foleciwlau o ddŵr. Yn yr achos hwn, mae'r ynni gwres yn hafal i 891 kJ. Nwy naturiol yw'r mwyaf glân ar gyfer llosgi ffosilau, gan fod glo, olew a thanwydd eraill yn fwy cymhleth mewn cyfansoddiad. Felly, yn ystod hylosgi, maent yn rhyddhau gwahanol gemegau niweidiol i'r awyr. Gan fod nwy naturiol yn bennaf yn cynnwys methan (tua 95%), mae ei hylosgi yn cynhyrchu sgil-gynhyrchion bach neu ddim, neu'n llawer llai nag yn achos tanwyddau ffosil eraill.

Mae gwerth calorig methan (55.7 kJ / g) yn uwch na'i homologau, er enghraifft, ethan (51.9 kJ / g), propan (50.35 kJ / g), butan (49.50 kJ / g) neu arall Mathau o danwydd (pren, glo, cerosen). Mae llosgi methan yn rhoi mwy o egni. Er mwyn sicrhau bod bwlb cwympo 100-wat yn llosgi yn ystod blwyddyn, mae angen llosgi 260 kg o bren, neu 120 kg o lo, neu 73.3 kg o kerosen, neu ddim ond 58 kg o fethan, sy'n cyfateb i 78.8 m³ o nwy naturiol.

Mae'r alkane symlaf yn adnodd pwysig ar gyfer cynhyrchu trydan. Mae hyn oherwydd ei losgi fel tanwydd boeler sy'n cynhyrchu stêm sy'n gyrru tyrbin stêm. Hefyd, defnyddir hylosgiad methan i gynhyrchu nwyon ffliw poeth, y mae ei ynni'n sicrhau gweithrediad y tyrbin nwy (caiff y llosgi ei wneud i'r tyrbin neu yn y tyrbin ei hun). Mewn llawer o ddinasoedd, caiff methan ei fwydo trwy bibellau i dai ar gyfer gwresogi mewnol a choginio. O'i gymharu â mathau eraill o danwydd hydrocarbon, nodweddir hylosgiad nwy naturiol gan allyriadau carbon deuocsid is a chynhyrchir gwres mwy.

Defnyddir llosgi methan i sicrhau tymereddau uchel mewn ffwrneisi o wahanol ddiwydiannau cemegol, er enghraifft, planhigion ethylene gallu mawr. Mae nwy naturiol sy'n cael ei gymysgu ag aer yn cael ei fwydo i losgwyr ffwrneisi pyrolysis. Yn ystod hylosgi, ffurfir nwyon ffliw gyda thymheredd uchel (700-900 ° C). Maent yn gwresogi'r pibellau (maen nhw'n y tu mewn i'r ffwrnais) y mae cymysgedd o ddeunyddiau crai gydag anwedd dŵr yn cael ei bwydo ynddo (i leihau'r broses o ffurfio golosg yn y pibellau ffwrnais). O dan ddylanwad tymereddau uchel, mae llawer o adweithiau cemegol yn digwydd, gan arwain at gynhyrchu'r cydrannau targed (ethylene a propylen) a sgil-gynhyrchion (ffracsiynau pyrolysis trwm, hydro a methan, eten, propane, C4, C5, pyrocondensate, pob un â'i gais ei hun , Er enghraifft, defnyddir pyrocondensate i gynhyrchu bensen neu gydrannau o gasoline modur).

Mae ffosgu methan yn ffenomen gymhleth ffisegemegol yn seiliedig ar adwaith lleihau ocsidiad exothermig, a nodweddir gan gyfradd llif uchel a rhyddhau llawer iawn o wres, yn ogystal â thrwy gyfnewid gwres a phrosesau trosglwyddo màs. Felly, mae'r penderfyniad a gyfrifir ar dymheredd hylosgiad y cymysgedd yn dasg gymhleth, gan fod yn ychwanegol at gyfansoddiad y gymysgedd tanwydd, mae ei bwysau a'i dymheredd cychwynnol yn cael eu dylanwadu'n gryf. Gyda'u cynnydd, gwelir y tymheredd llosgi, ac mae cyfnewid gwres a phrosesau cyfnewid màs yn cyfrannu at ei ostyngiad. Mae tymheredd hylosgi methan wrth ddylunio prosesau a chyfarpar cynhyrchu cemegol yn cael ei bennu gan y dull cyfrifo, ac mewn gosodiadau gweithredu (er enghraifft, mewn ffwrneisi pyrolysis), caiff ei fesur gyda thermocouples.