Jakie są różne rodzaje produktów spalania?
Spalanie, zdefiniowane jako szybkie utlenianie substancji, któremu towarzyszy wysoka temperatura i zwykle płomień, może wytworzyć wiele różnych produktów, w zależności od materiałów dostępnych w reakcji. Produktami czystego spalania między węglowodorem a tlenem są dwutlenek węgla (CO 2 ), woda (H 2 O) i energia. Niekompletne, brudne lub częściowe spalanie może również tworzyć tlenek węgla (CO), wolny węgiel lub sadzę, tlenki azotu, cyjanowodór (HCN) i amoniak (NH3).
Produkty spalania czystego spalania obejmują CO 2 , H 2 O i energię. Żadne inne gazy ani cząstki stałe nie powstają jako produkty spalania w tego rodzaju reakcji. Następująca zrównoważona reakcja dotyczy propanu, który jest alkanem, reagującym z tlenem:
C 3 H 8 + 5 O 2 → 3 CO 2 + 4 H 2 O
Gdy reakcja spalania zachodzi w środowisku pozbawionym tlenu, można wytwarzać różne produkty spalania. Wolny węgiel, bardziej znany jako sadza i tlenek węgla są wytwarzane wraz z CO 2 , H 2 O i energią. Powstawanie sadzy jako produktu spalania jest przyczyną, dla której niepełne spalanie jest również nazywane spalaniem brudnym. W przemyśle chemicznym gazyfikatory spalają materiały łatwopalne w środowiskach pozbawionych tlenu, aby wytworzyć gaz syntezowy, który składa się z wodoru i tlenku węgla. Poza przemysłem chemicznym niepełne spalanie często występuje w silnikach spalinowych i słabo wentylowanych piecach.
Tlen z powietrza jest najczęstszym źródłem tlenu dla większości reakcji spalania. Jednak powietrze składa się głównie z azotu, a podczas spalania azot może wytwarzać wiele własnych produktów spalania. Gazy tlenku azotu, często określane jako gazy NOX, mogą powstawać w reakcji spalania. Najczęstszym gazem NOX jest toksyczny dwutlenek azotu (NO 2 ). Może również powstawać amoniak (NH3) i śmiertelny cyjanowodór (HCN).
Halogeny, siarka i fosfor mogą również wytwarzać własne produkty spalania. Chlorowce, takie jak chlor, mogą reagować z wolnorodnikowym wodorem, tworząc chemikalia, takie jak chlorowodór (HCl). Siarka może wytwarzać toksyczne i śmierdzące chemikalia dwutlenek siarki (SO 2 ) i siarkowodór (H 2 ). Gdy fosfor jest obecny w reakcji spalania, wytwarza pięciotlenek fosforu (P 2 O 5 ) jako białe ciało stałe w postaci cząstek.
Tendencję paliwa węglowodorowego do faworyzowania czystych lub brudnych produktów spalania można oszacować, badając potencjał wyjściowy ciepła reakcji i energię niezbędną do zainicjowania reakcji. Zwiększenie potencjału mocy cieplnej zwiększa skłonność paliwa do niepełnego spalania. Propan, który nie wymaga dużej ilości energii do zainicjowania spalania, ma tendencję do czystego spalania. Z drugiej strony związki aromatyczne, takie jak benzen i toluen, mają tendencję do wytwarzania dużej ilości sadzy podczas spalania.