Spalanie węglowodorów

Spalanie węglowodorów odnosi się do reakcji chemicznej, w której węglowodór reaguje z tlenem, tworząc dwutlenek węgla, wodę i ciepło. Węglowodory to cząsteczki składające się zarówno z wodoru, jak i węgla. Są one najbardziej znane z tego, że stanowią podstawowy składnik paliw kopalnych, czyli gazu ziemnego, ropy naftowej i węgla. Z tego powodu zasoby paliw kopalnych są często określane jako zasoby węglowodorów. Energia jest uzyskiwana z paliw kopalnych poprzez spalanie (spalanie) paliwa. Chociaż w paliwach kopalnych występują zanieczyszczenia, podstawowym procesem spalania paliw kopalnych jest spalanie węglowodorów. Przykład spalania węglowodorów przedstawiono na rysunku 1. Zobacz symulację na dole strony, aby uzyskać więcej przykładów.

Rysunek 1. Metan łączący się z 2 tlenami tworzy dwutlenek węgla, wodę i ciepło.

Opis

Niezależnie od rodzaju węglowodoru, w wyniku spalania z tlenem powstają 3 produkty: dwutlenek węgla, woda i ciepło, co przedstawia poniższa reakcja ogólna. Energia potrzebna do zerwania wiązań w cząsteczkach węglowodoru jest znacznie mniejsza niż energia uwolniona podczas tworzenia wiązań w cząsteczkach CO2 i H2O. Z tego powodu w procesie tym uwalniane są znaczne ilości energii termicznej (ciepła). Ta energia cieplna może być wykorzystana bezpośrednio (np. do ogrzania domu) lub może być zamieniona na energię mechaniczną za pomocą silnika cieplnego. Jednakże, podlega to stratom wydajności, co skutkuje koniecznymi znacznymi stratami energii (jako ciepła odpadowego) regulowanymi przez drugie prawo termodynamiki. Wynikająca z tego użyteczna energia mechaniczna będzie o wiele mniejsza niż początkowa energia cieplna dostarczona przez spalanie węglowodorów.

Generalne równanie reakcji:

• odnosi się do liczby atomów węgla w węglowodorze
• odnosi się do liczby atomów wodoru w węglowodorze
• odnosi się do liczby atomów tlenu wymaganych w reakcji spalania węglowodorów

Hydrocarbon Combustion and Fossil Fuels

Zauważ, że CO2 jest zawsze wytwarzany w procesie spalania węglowodorów; nie ma znaczenia, jakiego typu jest to cząsteczka węglowodoru. Wytwarzanie CO2 i H2O jest w rzeczywistości jak użyteczna energia jest uzyskiwana z paliw kopalnych. Z tego powodu ważne jest, aby odróżnić dwutlenek węgla od innych produktów „odpadowych”, które powstają z zanieczyszczeń w paliwie, takich jak związki siarki i azotu. Odpady, które powstają z zanieczyszczeń mogą być wyeliminowane z odpowiednią technologią; CO2 nie może być wyeliminowany, chyba że paliwa kopalne nie są spalane (używane) w pierwszej kolejności.

Nie wszystkie paliwa kopalne mają taki sam skład. Gaz ziemny składa się z ponad 90% metanu (CH4), który jest najmniejszą cząsteczką węglowodoru. Ropa naftowa ma tendencję do składania się z cząsteczek średniej wielkości, chociaż skład różni się znacznie od jednego gatunku ropy naftowej do następnego. Ogólnie rzecz biorąc, im gęstsza ropa, tym dłuższe są łańcuchy węglowe w jej cząsteczkach. Wreszcie węgiel zawiera największe i najbardziej złożone cząsteczki węglowodorów.

Skoro różne węglowodory mają różne proporcje wodoru do węgla, produkują różne proporcje wody do dwutlenku węgla. Ogólnie rzecz biorąc, im dłuższa i bardziej złożona cząsteczka, tym większy jest stosunek węgla do wodoru. Z tego powodu spalanie równych ilości różnych węglowodorów spowoduje powstanie różnych ilości dwutlenku węgla, w zależności od stosunku węgla do wodoru w cząsteczkach każdego z nich. Ponieważ węgiel zawiera najdłuższe i najbardziej złożone cząsteczki węglowodorów, spalanie węgla uwalnia więcej CO2 niż spalanie tej samej masy ropy naftowej lub gazu ziemnego. Zmienia to również gęstość energii każdego z tych paliw.

Emisja dwutlenku węgla

Poniżej znajduje się wykres CO2 emitowanego przy produkcji 293,1 kWh (1 000 000 BTUs) energii z różnych paliw węglowodorowych.

Animacja spalania

Wybierz paliwo z menu rozwijanego, aby zobaczyć reakcję netto, która zachodzi podczas spalania.

Do dalszej lektury

W celu uzyskania dalszych informacji proszę zobaczyć powiązane strony poniżej:

• Paliwo kopalne
• Energia pierwotna
• Zasoby węglowodorów
• Węgiel
• Ropa naftowa
• Gaz ziemny
• Przypadkowa strona

.