Ardere butan

Seconsidera arderea butanului, care poate fi

• completa, cu ecuatia

2 C4H10 + 13 O2 ⟶ 8 CO2 + 10 H2O + Q
sau

• incompleta, cu una din ecuatiile de mai jos (in fct de cantitatea de O2)

2 C4H10 + 9 O2 ⟶ 8 CO + 10 H2O + Q
C4H10 + 6 O2 → 2 CO + 2 C + 5 H2O + Q
C4H10 + 5 O2 → 2 CO2 + CO + C + 5 H2O + Q

Ma intereseaza ca, intr-o situatie practica, in care se arde un debit / cantitate cunoscuta de butan intr-o camera / incinta cu un volum cunoscut, sa aflu cand incepe arderea incompleta, adica cand apare prima molecula de CO.

Care e conditia de trecere de la arderea completa la cea incompleta ?
Exista vreun grafic, nomograma in care sa se poate vedea variatia in timp a concentratiilor de CO2 si CO la arderea unui debit de butan folosind un volum fix de aer ?

Atât timp cât nu ai un amestec stoichiometric o să ai ardere incompletă.


Prima moleculă de monoxid apare din prima, este imposibil să ai o ardere 100% completă.
Când ai flacăra albastră, arderea e cât de cât ok.

Ia-ți un senzor de monoxid de carbon.

Edited by Valy_User, 29 February 2024 - 21:33.

crios339, on 29 februarie 2024 - 20:46, said:

Cred ca pui gresit intrebarea. De fapt, cred ca arderea butanului nu e atat de selectiva, incat sa urmeze doar o cale.
Cred ca intr-o ardere reala au loc toate reactiile, si arderea completa si cea incompleta.
Doar ca, fiind suficient oxigen si suficienta caldura, arderea incompleta e urmata imediat de oxidarea C si CO la CO2.
Asa ca prima molecula de CO apare in prima secunda, doar ca nu traieste mult.

strongsss, on 29 februarie 2024 - 22:52, said:

Nu se oxidează așa ușor CO.

Valy_User, on 29 februarie 2024 - 22:58, said:

STUDIUL TERMODINAMIC AL REACTIEI DE OXIDARE A MONOXIDULUI DE CARBON

In cazul de fata ∆H <0, iar ∆S >0 ceea ce semnifica ca reactia de oxidare a carbonului decurge spontan pentru orice temperatura in sistem neizolat.

Daca vrem sa dam dovada de acribie ar trebui sa tinem cont si de reactia Reacția Boudouard, adica CO poate sa dispara si fara O2 in preajma.

Edited by strongsss, 29 February 2024 - 23:20.

În cât timp se reduce concentrația la jumate?

Edited by Valy_User, 29 February 2024 - 23:33.

Hmm.. in realitate in timpul procesului de ardere se produce si procesul de cracare. Deci din butan, vei obtine si hidrocarburi mai simple, in principal metan.
Nu stiu cat, dar e o fractie acolo.
Asta depinde de presiune, deci de conditiile de ardere. Deci, daca vei gasi o ecuatie, sigur va fi mai complicata.

Apoi, tot dependent de presiune, echilibrul intre amestecul CO+H20 si CO2+O2 difera si din motive ce tin de fizica (supercriticitate a gazelor), deoarece la presiunei mari e favorabil amestecul CO+H2O celui CO2+O2.  Desigur, O2ul va reactiona mai departe in cadrul reactiei, dar strict intre cele doua amestecuri, cel cu apa e favorabil la presiune mare.
Asta inseamna ca overall, cantitatile finale de produsi de reactie vor depinde de presiunea la care are loc reactia.

So.. procesul fizico-chimic e mai complicat.  Eu am adus in discutie doar argumentele ce tin de fizica, de natura energetica, dar chimia e o fizica mai complicata, deci sigur mai e si ceva in plus.
Cred ca e o chestie de inginierie, deci trebuie sa scormonesti prin lucrari ingineresti sa gasesti ceva mai precis.

strongsss, on 29 februarie 2024 - 23:14, said:

Acelasi lucru si cu carbonul. Functie de presiune, CO +CO poate fi mai mult sau mai putin favorabil decat amestecul CO2 si C, deoarece cei doi produsi de reactie nu sunt in aceiasi stare de agregare si se comporta diferit la presiune si variatia aceleia.
Aceiasi chesti esi cu apa de care ziceam mai sus.
Se pare ca e si cu carbonul ceva.

Quote

E o problema de termodinamica si nu e simpla. Grosier, ma gandesc ca ai putea calcula, pas cu pas, energia liberal a reactiilor pentru ardera completa si cea incompleta si le compari. Tii cont si de caldura degajata.

Pas cu pas: tii cont de conditiile initiale, vezi care reactie e posibila,  arzi 1% din butan, calculezi noile concentratii si noua temperatura, vezi iar care reactie e posibila, mai arzi 1% din butan. La un moment dat, o sa fie posila cealalta reactie ( sau, ma rog, celelate, ca la ardera incompleta sunt mai multe).

crios339, on 29 februarie 2024 - 20:46, said:

Probabil ca exista. Cauta dupa termodinamica combustiei incomplete a butanului, sau termodinamica oxidarii butanului.

Valy_User, on 29 februarie 2024 - 23:32, said:

La ce temperatura?

Edited by strongsss, 29 February 2024 - 23:56.

strongsss, on 29 februarie 2024 - 22:52, said:

în acest caz.

In conditiile de mai sus, destul de repede. De fapt, la arderea in aer a materialelor care contin carbune, are loc o succesiune devreactii:
C + O2 => CO
CO+ O2 => CO2,
Iar prima reactie de 10 ori mai rapida ca a doua. Deci se fomeaza suficient CO, dar el se oxideaza la CO2.



In fapt, monoxidul de carbon poate aparea ca produs final intr-o ardere, daca
1. E prea putin oxigen
2. In amestecul de reactie exista suficient oxigen, insa combustibilul si aerul sunt prost amestecate context in care
2.1 apar zone cu prea putin oxigen
2.2 apar zone cu asa de mult oxigen incat CO format se raceste si nu se mai oxideaza la CO2

Edited by strongsss, 01 March 2024 - 09:07.

bre @maccip, omu'-ntreabă de reacția într-o cameră, nu zice nimic de alte condiții, decât cele normale...

și apreciez că CO-ul apare, nu în prima secundă, ci chiar instantaneu
(că mai apoi duce la CO2 e altă mâncare de pește, contează că CO există chiar și pt o fracțiune de secundă acolo)

inițiatorul apreciază greșit că reacțiile alea au loc în ordinea descreșterii cantității de O2 din cameră

Salut
Va multumesc tuturor pentru pareri si raspunsuri. Intrebarile mele au insa un caracter practic, dar raspunsul trebuie fundamentat bineinteles pe o baza teoretica.
Daca intr-o incapere (cu volum cunoscut) fara ventilare (sau cu ventilare cu un debit cunoscut de aer) se arde un debit (cunoscut) de butan, in cat timp apare pericol de asfixie (= concentratia de CO creste peste o anumita limita aleasa / impusa) ?
Raspunsul ar trebui sa poata fi verificat practic, fara  o precizie extraordinara, cu un analizor de gaze de ardere.
Mediul gazos din incapere se considera omogen (cu aceleasi proprietati, concentratie / compozitie etc) in intreaga incapere.

Edited by crios339, 01 March 2024 - 13:55.

E 50 de lei un detector de monoxid.
https://www.googlead...oECAMQDA&adurl=