Verbrandingsreacties en hun thermisch effect, kettingmechanisme van verbrandingsreactie. Soorten chemische reacties

Verbranding- een complex fysisch en chemisch proces, dat is gebaseerd op chemische reacties van het redoxtype, wat leidt tot de herverdeling van valentie-elektronen tussen de atomen van op elkaar inwerkende moleculen.

Voorbeelden van verbrandingsreacties

methaan: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O;

acetyleen: C 2 H 2 + 2.5O 2 \u003d 2CO 2 + H 2 O;

natrium: 2Na + Cl 2 \u003d 2NaCl;

waterstof: H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl, 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O;

TNT: C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 \u003d 2.5H 2 O + 3.5CO + 3.5C + 1.5N 2.

De essentie van oxidatie is de schenking van valentie-elektronen door de oxiderende stof aan de oxidator, die, door elektronen te accepteren, wordt gereduceerd, de essentie van reductie is de toevoeging van elektronen door de reducerende stof aan het reductiemiddel, die, door elektronen te doneren , wordt geoxideerd. Als gevolg van de overdracht van elektronen verandert de structuur van het buitenste (valentie) elektronische niveau van het atoom. Elk atoom gaat dan over in de meest stabiele toestand onder de gegeven omstandigheden.

Bij chemische processen kunnen elektronen volledig overgaan van de elektronenschil van atomen van de ene stof (element) naar de schil van atomen van een andere.

Dus tijdens de verbranding van metallisch natrium in chloor, doneren natriumatomen elk één elektron aan chlooratomen. In dit geval verschijnen er acht elektronen op het externe elektronische niveau van het natriumatoom (stabiele structuur), en het atoom, dat één elektron heeft verloren, verandert in een positief geladen ion. Bij het chlooratoom, dat één elektron heeft ontvangen, wordt het buitenste niveau gevuld met acht elektronen en verandert het atoom in een negatief geladen ion. Als gevolg van de werking van Coulomb-elektrostatische krachten naderen tegengesteld geladen ionen elkaar en wordt een natriumchloridemolecuul (ionbinding) gevormd:

2Mg + O2 = 2Mg2+ O2–.

Zo gaat de verbranding van magnesium (oxidatie) gepaard met de overgang van zijn elektronen naar zuurstof. Bij andere processen komen de elektronen van de buitenste schillen van twee verschillende atomen als het ware binnen normaal gebruik, waardoor de atomen van moleculen samentrekken ( covalent of nucleair verbinding):

.

En tot slot kan één atoom zijn elektronenpaar doneren (moleculaire binding):

.

Conclusies uit de bepalingen van de moderne theorie van oxidatiereductie:

1. De essentie van oxidatie is het verlies van elektronen door atomen of ionen van de oxiderende stof, en de essentie van reductie is de toevoeging van elektronen aan de atomen of ionen van de reducerende stof. Het proces waarbij een stof elektronen verliest, wordt genoemd oxidatie, en de toevoeging van elektronen herstel.

2. De oxidatie van een stof kan niet plaatsvinden zonder gelijktijdige reductie van een andere stof. Wanneer magnesium bijvoorbeeld wordt verbrand in zuurstof of lucht, wordt magnesium geoxideerd en tegelijkertijd wordt zuurstof gereduceerd. Bij volledige verbranding ontstaan ​​producten die niet verder kunnen verbranden (CO 2, H 2 O, HCl etc.), bij onvolledige verbranding ontstaan ​​producten die wel verder kunnen verbranden (CO, H 2 S, HCN, NH 3 , aldehyden, enz. .d.). Schema: alcohol - aldehyde - zuur.

Bijna elke dag hebben we allemaal te maken met deze of gene manifestatie van het verbrandingsproces. In ons artikel willen we u in meer detail vertellen welke functies het bevat. dit proces Met wetenschappelijk punt visie.

Het is het belangrijkste onderdeel van het brandproces. Het vuur begint met het begin van de verbranding, de intensiteit van de ontwikkeling ervan is meestal de weg die het vuur aflegt, dat wil zeggen de verbrandingssnelheid, en het blussen eindigt met het stoppen van de verbranding.

Verbranding wordt meestal opgevat als een exotherme reactie tussen een brandstof en een oxidatiemiddel, vergezeld van ten minste één van de volgende drie factoren: vlam, gloed, rookvorming. Vanwege de complexiteit van het verbrandingsproces is deze definitie niet uitputtend. Daar houdt het geen rekening mee belangrijkste kenmerken verbranding, als de snelle stroom van de onderliggende exotherme reactie, de zelfvoorzienende aard ervan en het vermogen tot zelfvoortplanting van het proces door het brandbare mengsel.

Het verschil tussen een langzame exotherme redoxreactie (corrosie van ijzer, verrotting) en verbranding is dat de laatste zo snel verloopt dat warmte sneller wordt geproduceerd dan afgevoerd. Dit leidt tot een verhoging van de temperatuur in de reactiezone met honderden en zelfs duizenden graden, tot een zichtbare gloed en de vorming van een vlam. In feite ontstaat op deze manier een vurige verbranding.Als er warmte vrijkomt maar er geen vlam is, wordt dit proces smeulen genoemd.In beide processen ontstaan ​​aerosolen van volledige of onvolledige verbranding van stoffen. Het is vermeldenswaard dat tijdens de verbranding van sommige stoffen de vlam niet zichtbaar is en er ook geen rookontwikkeling is, dergelijke stoffen omvatten waterstof. Ook te snelle reacties (explosieve transformatie) vallen niet onder het begrip verbranding.

Een noodzakelijke voorwaarde voor het ontstaan ​​van verbranding is de aanwezigheid van een brandbare stof, een oxidatiemiddel (bij brand speelt zuurstof in de lucht zijn rol) en een ontstekingsbron. Voor directe ontsteking moeten er kritische voorwaarden zijn voor de samenstelling van het brandbare mengsel, geometrie en temperatuur van het brandbare materiaal, druk, enz. Na het begin van de verbranding fungeert de vlam zelf of de reactiezone als ontstekingsbron.

Methaan kan bijvoorbeeld worden geoxideerd door zuurstof waarbij warmte vrijkomt in methylalcohol en mierenzuur bij 500-700 K. Om de reactie echter te laten voortduren, moet warmte worden bijgevuld vanwege externe verwarming. Het is geen verbranding. Wanneer het reactiemengsel wordt verwarmd tot een temperatuur boven de 1000 K, neemt de snelheid van methaanoxidatie zo toe dat de vrijgekomen warmte voldoende wordt voor verdere voortzetting van de reactie, de behoefte aan warmtetoevoer van buitenaf verdwijnt en de verbranding begint. Aldus kan de verbrandingsreactie, die is ontstaan, zichzelf ondersteunen. Dit is de belangrijkste onderscheidend kenmerk verbrandingsproces. Een ander kenmerk dat ermee samenhangt, is het vermogen van een vlam, die een zone van een chemische reactie is, om zich spontaan door een brandbaar medium of brandbaar materiaal te verspreiden met een snelheid die wordt bepaald door de aard en samenstelling van het reactiemengsel, evenals de procesomstandigheden. . Dit is het belangrijkste mechanisme voor de ontwikkeling van een brand.

Een typisch verbrandingsmodel is gebaseerd op de oxidatiereactie organisch materiaal of koolstofzuurstof in de lucht. Veel fysische en chemische processen gaan gepaard met verbranding. Natuurkunde is de overdracht van warmte in een systeem. Oxidatie- en reductiereacties maken deel uit van de aard van verbranding vanuit de chemie. Vandaar dat uit het concept van verbranding een verscheidenheid aan chemische transformaties volgt, waaronder de ontleding van de uitgangsverbindingen, dissociatie en ionisatie van producten.

De combinatie van een brandbare stof of materiaal met een oxidatiemiddel is een brandbaar medium. Door de ontleding van brandbare stoffen onder invloed van een ontstekingsbron ontstaat een gas-damp-lucht-reactiemengsel. Brandbare mengsels die qua samenstelling (de verhouding van de componenten van de brandstof en oxidator) overeenkomen met de vergelijking van een chemische reactie, worden mengsels van stoichiometrische samenstelling genoemd. Ze zijn het gevaarlijkst in termen van vuur: ze ontbranden gemakkelijker, branden intensiever, zorgen voor een volledige verbranding van de stof, waardoor ze de maximale hoeveelheid warmte afgeven.

Rijst. 1. Vormen van diffusievlammen

a - straalstroomverbranding, b - verbranding van gemorste vloeistof, c - verbranding van bosafval

Volgens de verhouding van de hoeveelheid brandbaar materiaal en het volume van de oxidator, worden arme en rijke mengsels onderscheiden: arme bevatten een overvloed aan oxidator, rijke - brandbaar materiaal. De minimale hoeveelheid oxidatiemiddel die nodig is voor de volledige verbranding van een eenheidsmassa (volume) van een bepaalde brandbare stof wordt bepaald door de vergelijking van een chemische reactie. Bij verbranding met deelname van zuurstof ligt het vereiste (specifieke) luchtverbruik voor de meeste brandbare stoffen in het bereik van 4-15 m 3 /kg. Verbranding van stoffen en materialen is alleen mogelijk als het gehalte aan hun dampen of gasvormige producten in de lucht, evenals bij een zuurstofconcentratie die niet lager is dan een bepaalde limiet.

Dus voor karton en katoen treedt zelfdovend al op bij 14 vol. % zuurstof en polyesterwol - bij 16 vol. %. In het verbrandingsproces zijn, net als bij andere chemische processen, twee fasen verplicht: het creëren van een moleculair contact tussen de reactanten en de interactie zelf van brandstofmoleculen met een oxidatiemiddel om reactieproducten te vormen. Als de omzettingssnelheid van de initiële reagentia wordt bepaald door diffusieprocessen, d.w.z. overdrachtssnelheid (dampen van brandbare gassen en zuurstof worden overgebracht naar de reactiezone vanwege de concentratiegradiënt in overeenstemming met de diffusiewetten van Fick), dan wordt deze verbrandingsmodus diffusie genoemd. Op afb. 1 worden gegeven verschillende vormen diffusie vlammen. In de diffusiemodus is de verbrandingszone vervaagd en wordt er een aanzienlijke hoeveelheid producten van onvolledige verbranding gevormd. Als de verbrandingssnelheid alleen afhangt van de snelheid van een chemische reactie, die veel hoger is dan de diffusiesnelheid, dan wordt de verbrandingsmodus kinetisch genoemd. Hij heeft meer hoge snelheden en volledigheid van verbranding en, als resultaat, hoge warmteafgifte en vlamtemperatuur. Dit regime vindt plaats in voorgemengde mengsels van brandstof en oxidatiemiddel. Dus als de reagentia in de chemische reactiezone zich in dezelfde (meestal gas) fase bevinden, wordt een dergelijke verbranding homogeen genoemd, wanneer de brandstof en het oxidatiemiddel zich in verschillende fasen in de reactiezone bevinden, wordt deze heterogeen genoemd. Homogeen is de verbranding van niet alleen gassen, maar ook van de meeste vaste stoffen. Dit wordt verklaard door het feit dat niet de materialen zelf in de reactiezone verbranden, maar hun dampen en gasvormige ontledingsproducten. De aanwezigheid van een vlam is een kenmerk van een homogene verbranding.

Voorbeelden van heterogene verbranding zijn de verbranding van koolstof, koolstofhoudende resten van hout, niet-vluchtige metalen, die zelfs bij hoge temperaturen solide blijven. De chemische verbrandingsreactie zal in dit geval plaatsvinden op het grensvlak (vast en gasvormig). Merk op dat de eindproducten van verbranding niet alleen oxiden kunnen zijn, maar ook fluoriden, chloriden, nitriden, sulfiden, carbiden, enz.

De kenmerken van het verbrandingsproces zijn gevarieerd. Ze kunnen worden onderverdeeld in de volgende groepen: de vorm, grootte en structuur van de vlam; vlamtemperatuur, de emissiviteit; warmteafgifte en verbrandingswarmte; verbrandingssnelheid en concentratiegrenzen van duurzame verbranding, etc.

Iedereen weet dat tijdens de verbranding een gloed ontstaat die het verbrandingsproduct vergezelt.

Overweeg twee systemen:

• gasvormig systeem
• gecondenseerd systeem

In het eerste geval, wanneer verbranding plaatsvindt, zal het hele proces in de vlam plaatsvinden, terwijl in het tweede geval een deel van de reacties in het materiaal zelf of het oppervlak zal plaatsvinden. Zoals hierboven vermeld, zijn er gassen die zonder vlam kunnen branden, maar als we kijken naar vaste stoffen, zijn er ook groepen metalen die ook kunnen branden zonder een vlam te ontwikkelen.

Het deel van de vlam met de maximale waarde, waar intense transformaties plaatsvinden, wordt het vlamfront genoemd.

Warmtewisselingsprocessen en diffusie van actieve deeltjes uit de verbrandingszone, die de belangrijkste mechanismen zijn voor de beweging van het vlamfront door het brandbare mengsel.

De vlamvoortplantingssnelheid wordt meestal onderverdeeld in:

• deflagratie (normaal), stromend met subsonische snelheden (0,05-50 m/s)
• ontploffing, wanneer snelheden 500-3000 m/s bereiken.

Rijst. 2. Laminaire diffusievlam

Afhankelijk van de aard van de snelheid van de gasstroom die de vlam creëert, worden laminaire en turbulente vlammen onderscheiden. In een laminaire vlam vindt de beweging van gassen plaats in verschillende lagen, alle processen van warmte- en massaoverdracht vinden plaats door moleculaire diffusie en convectie. In turbulente vlammen worden de processen van warmte- en massaoverdracht voornamelijk uitgevoerd als gevolg van macroscopische wervelbewegingen. Een kaarsvlam is een voorbeeld van een laminaire diffusievlam (Figuur 2). Elke vlam hoger dan 30 cm heeft al een willekeurige gasvormige mechanische instabiliteit, die zich manifesteert door zichtbare wervelingen van rook en vlammen.

Rijst. 3. Overgang van laminaire naar turbulente stroming

Zeer goed voorbeeld De overgang van laminaire naar turbulente stroming is een sliertje sigarettenrook (fig. 3), dat, nadat het tot een hoogte van ongeveer 30 cm is gestegen, turbulentie krijgt.

Tijdens branden hebben vlammen een diffuus turbulent karakter. De aanwezigheid van turbulentie in de vlam bevordert de warmteoverdracht en menging beïnvloedt chemische processen. Bij een turbulente vlam is de verbrandingssnelheid ook hoger. Dit fenomeen maakt het moeilijk om het gedrag van kleine vlammen om te zetten in grote vlammen met grote diepte en hoogte.

Het is experimenteel bewezen dat de verbrandingstemperatuur van stoffen in lucht veel lager is dan de verbrandingstemperatuur in een atmosferische zuurstofomgeving.

In lucht schommelt de temperatuur van 650 tot 3100 °C en in zuurstof stijgt de temperatuur met 500-800 °C.

Evenwicht- (van het Franse. balans - letterlijk "schalen") - een kwantitatieve uitdrukking van de kanten van een proces die elkaar in evenwicht moeten houden. Met andere woorden, balans is balans, balans. De verbrandingsprocessen in een vuur gehoorzamen aan de fundamentele natuurwetten, in het bijzonder aan de wetten van behoud van massa en energie.

Om veel praktische problemen op te lossen, maar ook om brandtechnische berekeningen uit te voeren, is het noodzakelijk om de hoeveelheid lucht die nodig is voor verbranding te kennen, evenals het volume en de samenstelling van verbrandingsproducten. Deze gegevens zijn nodig om de verbrandingstemperatuur van stoffen, explosiedruk, explosieoverdruk, flegmatiserende concentratie van flegmatiseermiddel, gebied van gemakkelijk te laten vallen structuren te berekenen.

De methode voor het berekenen van de materiaalbalans van verbrandingsprocessen wordt bepaald door de samenstelling en aggregatietoestand van de stof. Berekening voor individuele chemische verbindingen, voor een mengsel van gassen en voor stoffen met een complexe elementaire samenstelling heeft zijn eigen kenmerken.

afzonderlijke chemische verbindingen zijn stoffen waarvan de samenstelling kan worden uitgedrukt chemische formule. De berekening van het verbrandingsproces wordt in dit geval uitgevoerd volgens de verbrandingsreactievergelijking.

Bij het opstellen van de verbrandingsreactievergelijking moet er rekening mee worden gehouden dat het bij brandtechnische berekeningen gebruikelijk is om alle hoeveelheden te verwijzen naar 1 mol van een brandbare stof. Dit betekent met name dat in de verbrandingsreactievergelijking voor de brandbare stof de coëfficiënt altijd is gelijk aan 1.

De samenstelling van verbrandingsproducten is afhankelijk van de samenstelling van de uitgangsstof.

Elementen waaruit een brandbare substantie bestaat	verbrandingsproducten
Koolstof VAN	Kooldioxide DUS 2
Waterstof H	Water H 2 O
Zwavel S	Zwavel(IV)oxide DUS 2
Stikstof N	Moleculaire stikstof N 2
Fosfor R	Fosfor(V)oxide R 2 O 5
Halogenen F, Cl, Br, I	Waterstofhalogeniden HCl, HF, HBr, HOI

Verbranding van propaan in zuurstof

Schrijf de verbrandingsreactie op:

VAN 3 H 8 + O 2 = CO 2 + H 2 O

2. Er zijn 3 koolstofatomen in een propaanmolecuul, daaruit worden 3 koolstofdioxidemoleculen gevormd.

VAN 3 H 8 + O 2 = 3CO 2 + H 2 O

3. Er zijn 8 waterstofatomen in een propaanmolecuul, daaruit worden 4 watermoleculen gevormd:

VAN 3 H 8 + O 2 = 3CO 2 + 4 uur 2 O

4. Bereken het aantal zuurstofatomen aan de rechterkant van de vergelijking

5. Er moeten ook 10 zuurstofatomen aan de linkerkant van de vergelijking zijn. Het zuurstofmolecuul bestaat uit twee atomen, daarom moet zuurstof voorafgegaan worden door een factor 5.

VAN 3 H 8 + 5O 2 = 3CO 2 + 4 uur 2 O

De coëfficiënten in de reactievergelijking worden genoemd stoichiometrische coëfficiënten en laat zien hoeveel mol (kmol) stoffen hebben deelgenomen aan de reactie of zijn gevormd als gevolg van de reactie.

De stoichiometrische coëfficiënt, die het aantal mol zuurstof weergeeft dat nodig is voor de volledige verbranding van een stof, wordt aangegeven met de letter  .

In de eerste reactie  = 5.

Glycerol verbranden in zuurstof

1. Schrijf de verbrandingsreactievergelijking op.

VAN 3 H 8 O 3 + O 2 = CO 2 + H 2 O

2. Maak koolstof en waterstof gelijk:

VAN 3 H 8 O 3 + O 2 = 3CO 2 + 4 uur 2 O.

3. Er zijn 10 zuurstofatomen aan de rechterkant van de vergelijking.

Er zijn 3 zuurstofatomen in de samenstelling van de brandbare stof, daarom gaan 10 - 3 = 7 zuurstofatomen over van zuurstof naar de verbrandingsproducten.

Dus vóór zuurstof is het noodzakelijk om de coëfficiënt 7: 2 = 3,5 te plaatsen

VAN 3 H 8 O 3 +3.5O 2 = 3CO 2 + 4 uur 2 O.

Bij deze reactie  = 3,5.

Verbranding van ammoniak in zuurstof

Ammoniak bestaat uit waterstof en stikstof, daarom zullen de verbrandingsproducten water en moleculaire stikstof bevatten.

NH 3 + 0,75 O 2 = 1,5 H 2 O + 0,5 N 2  = 0,75.

Merk op dat de factor 1 voor de brandbare stof staat en dat alle andere factoren in de vergelijking gebroken getallen kunnen zijn.

Verbranding van koolstofdisulfide in zuurstof

verbrandingsproducten van koolstofdisulfide CS 2 zal koolstofdioxide en zwaveloxide (IV) zijn.

CS 2 + 3 O 2 = CO 2 + 2 DUS 2  = 3.

Meestal vindt verbranding bij brand niet plaats in een omgeving met zuivere zuurstof, maar in lucht. Lucht bestaat uit stikstof (78%), zuurstof (21%), stikstofoxiden, kooldioxide, inerte en andere gassen (1%). Voor berekeningen wordt aangenomen dat de lucht 79% stikstof en 21% zuurstof bevat. Er zijn dus 3,76 volumes stikstof per volume zuurstof (79:21 = 3,76).

In overeenstemming met de wet van Avogadro en de verhouding van mol van deze gassen zal 1: 3,76 zijn. Zo kan men dat schrijven moleculaire samenstelling van lucht (O 2 + 3,76 N 2 ).

Compilatie van verbrandingsreacties van stoffen in lucht is vergelijkbaar met de compilatie van verbrandingsreacties in zuurstof. De eigenaardigheid bestaat alleen in het feit dat stikstof in de lucht bij een verbrandingstemperatuur onder 2000 ° C geen verbrandingsreactie aangaat en samen met verbrandingsproducten uit de verbrandingszone vrijkomt.

Waterstof in lucht verbranden

H 2 + 0,5(O 2 + 3,76 N 2 ) = H 2 O + 0,5 3,76 N 2  = 0,5.

Houd er rekening mee dat de stoichiometrische coëfficiënt voor zuurstof 0,5 ook aan de rechterkant van de vergelijking voor stikstof moet worden geplaatst.

Verbranding van propanol in lucht

VAN 3 H 7 OH+ 4,5(O 2 + 3,76 N 2 ) =3SO 2 + 4 uur 2 O +4,5 3,76 N 2

De samenstelling van de brandstof bevat zuurstof, dus de berekening van de coëfficiënt  als volgt uitgevoerd: 10 - 1 \u003d 9; 9:2=4,5.

Brandende aniline in de lucht

VAN 6 H 5 NH 2 + 7,75(O 2 + 3,76 N 2 ) =6СО 2 + 3,5N 2 O + 0,5N 2 +7,75  3,76 N 2

In deze vergelijking komt stikstof aan de rechterkant van de vergelijking tweemaal voor: stikstof uit lucht en stikstof uit een brandbare stof.

Verbranding van koolmonoxide in de lucht

CO + 0,5 (O 2 + 3,76 N 2 ) = CO 2 + 0,5  3,76 N 2

Verbranding van chloormethaan in lucht

CH 3 VANik+ 1,5(O 2 + 3,76 N 2 ) = CO 2 + NSik+ H 2 O +1,5 3,76 N 2

Verbranding van diethylthioether in lucht

(VAN 2 H 5 ) 2 S+ 7,5(O 2 + 3,76 N 2 ) =4CO 2 + 5N 2 O+DUS 2 + 7,5  3,76 N 2

Verbranding van dimethylfosfaat in lucht

(CH 3 ) 2 PK O 4 + 3(O 2 + 3,76 N 2 ) =2SO 2 + 3,5N 2 O + 0,5 R 2 O 5 + 3  3,76 N 2

Bij verbrandingsprocessen zijn de beginstoffen een brandbare stof en een oxidatiemiddel, en de eindstoffen zijn verbrandingsproducten.

1. Laten we de vergelijking voor de verbrandingsreactie van benzoëzuur opschrijven.

VAN 6 H 5 COOH + 7,5(O 2 + 3,76 N 2 ) =7CO 2 + 3H 2 O +7,5 3,76 N 2

2. Uitgangsstoffen: 1 mol benzoëzuur;

7,5 mol zuurstof;

7,53,76 mol stikstof.

Luchtgassen zijn slechts 7,54,76 mol.

Totaal (1 + 7,54,76) mol uitgangsmaterialen.

3. Verbrandingsproducten: 7 mol kooldioxide;

3 mol water;

7,53,76 mol stikstof.

Totaal (7 + 3 + 7,53,76) mol verbrandingsproducten.

Vergelijkbare verhoudingen zijn het geval wanneer 1 kilomol benzoëzuur brandt.

Mengsels van complexe chemische verbindingen of stoffen met een complexe elementaire samenstelling kunnen niet worden uitgedrukt door een chemische formule, hun samenstelling wordt meestal uitgedrukt als een percentage van elk element. Dergelijke stoffen zijn bijvoorbeeld olie en olieproducten, hout en vele andere organische stoffen.

Verbranding- dit is een complex fysisch-chemisch proces van interactie van brandbare brandstofcomponenten met een oxidatiemiddel, in het bijzonder brandstofverbranding is een reactie van snelle oxidatie van zijn componenten, vergezeld van intense warmteafgifte en een sterke temperatuurstijging.

Beschouw de verbrandingsreactie van methaan als het hoofdbestanddeel van aardgascomponenten:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O.

Uit de vergelijking van deze reactie volgt dat er twee zuurstofmoleculen nodig zijn voor de oxidatie van één methaanmolecuul, d.w.z. volledige verbranding van 1 m 3 methaan vereist 2 m 3 zuurstof.

Gebruikt als oxidatiemiddel atmosferische lucht, een complex mengsel van stoffen, waaronder 21 vol. % O2, 78 vol. % N 2 en 1 vol. % CO 2 , inerte gassen etc. Voor technische berekeningen wordt de voorwaardelijke samenstelling van lucht meestal genomen uit twee componenten: zuurstof (21 vol.%) en stikstof (79 vol.%). Gezien deze samenstelling van lucht, zal voor een verbrandingsreactie in lucht volledige verbranding van de brandstof 100/21 = 4,76 keer meer lucht per volume nodig hebben dan zuurstof.

De producten van volledige verbranding van aardgas zijn: kooldioxide CO 2 , waterdamp H 2 O, wat overtollige zuurstof O 2 en stikstof N 2 . Overtollige zuurstof zit alleen in de verbrandingsproducten in gevallen waarin verbranding plaatsvindt met overtollige lucht, en stikstof zit altijd in de verbrandingsproducten, aangezien het integraal deel lucht en neemt niet deel aan de verbranding. De producten van onvolledige verbranding van gas zijn: koolmonoxide CO, onverbrande waterstof H 2 en methaan CH 4, zware koolwaterstoffen C m H n en roet. Dus hoe meer kooldioxide CO 2 in de verbrandingsproducten, hoe minder koolmonoxide CO erin zal zijn, d.w.z. hoe vollediger de verbranding zal zijn. Het concept van het maximale gehalte aan CO 2 in verbrandingsproducten wordt geïntroduceerd - dit is de hoeveelheid CO 2 die kan worden verkregen in droge verbrandingsproducten met volledige verbranding van gas zonder overtollige lucht.

De meest perfecte manier om de luchtstroom in de oven en de volledigheid van de verbranding te regelen, is de analyse van verbrandingsproducten met behulp van automatische gasanalysatoren. Gasanalysatoren nemen periodiek een monster van uitlaatgassen en bepalen het gehalte aan kooldioxide daarin, evenals de hoeveelheid koolmonoxide en onverbrande waterstof (CO + H 2) in volumeprocent. Als de aflezingen op de pijl op de schaal (CO + H 2) 0 zijn, is de verbranding voltooid en is er geen (CO + H 2) in de verbrandingsproducten. Als de pijl van nul naar rechts afwijkt, dan is er (CO + H 2) in de verbrandingsproducten, d.w.z. onvolledige verbranding optreedt. Op een andere schaal zou de pijl van de gasanalysatoren het maximale gehalte aan CO 2 max in de verbrandingsproducten moeten aangeven. Volledige verbranding vindt plaats bij het maximale percentage kooldioxide en nulgehalte (CO + H 2).