3-2. Гомогенное горение 1

В действительности горение идет с образованием промежуточных веществ в определенной последовательности. Нельзя, например, считать, что водород сразу сгорает в водяной пар. Горение протекает по цепной реакции с разветвленными цепями, когда каждая молекула порождает ряд новых активных центров, быстро ускоряющих ход реакции, т. е. носит взрывной характер. В технических устройствах скорость сгорания лимитируется не скоростью химического реагирования, а определяется смесеобразованием - физическим процессом смешения горючих газов с воздухом.

При рассмотрении процесса горения природного газа наибольший интерес представляют реакции взаимодействия кислорода с метаном, являющимся самой существенной составляющей природного газа. В присутствии кислорода метан расщепляется с выделением атома водорода с образованием радикала CH3:

СН4 СН3 + Н (3-4)

Атом водорода, соединяясь с молекулой кислорода, образует,гидроксил ОН:

Н + O2 → OH + О (3-5)

Затем образуется сравнительно неустойчивая молекула метилового спирта:

СН3 + OH → СН3OH (3-6)

Метиловый спирт образует формальдегид - нестойкое соединение, которое легко распадается на окись углерода CO и водород H2:

CH3OH + O → HCHO + H2O; HCHO → CO + H2 (3-7)

Образование стабильных молекул CO и H2 возможно из метилового спирта путем отщепления от него водорода и с присоединением гидроксила:

CH + OH → CO + H2 (3-8)

Известно, что светимость пламени придают частицы дисперсного углерода, выделяющиеся при крекинге углеводородов. Размер сажистых частиц очень мал (0,1 - 0,3 мкм), а число их очень велико - порядка 1∙106 в 1 см3. Но из описанного хода реакции горения метана видно, что при подводе к корню факела и достаточно хорошем смесеобразовании в пламени отсутствуют раскаленные частицы углерода (сажи), благодаря чему пламя будет полупрозрачным с лиловато-синеватой окраской, характерной для горения водорода (фиолетовое пламя) и окиси углерода (синеватое пламя).