Aujourd'hui, de nombreuses maisons et industries utilisent le gaz naturel. Ce gaz est en croissance mondiale continue et devrait continuer de croître davantage au cours des prochaines décennies. Utiliser gaz naturel un paramètre très important est utilisé dans le monde de la chimie. Il s'agit de la valeur calorifique. C'est le paramètre utilisé pour déterminer la qualité du gaz naturel. Grâce à cela, le coût du gaz nécessaire pour une certaine action et, par conséquent, son coût économique peut être réduit.
Cependant, quelle est la valeur calorifique? Dans cet article, vous pourrez tout savoir sur la valeur calorifique, il vous suffit de continuer à lire 🙂
Définition de la valeur calorifique
Le pouvoir calorifique d'un gaz est la quantité d'énergie par unité de masse ou de volume qui est libérée lors de l'oxydation complète. Cette oxydation n'est pas connue pour le fer. Il est très courant lorsque vous entendez un peu de chimie de penser à l'oxydation en tant que telle. L'oxydation est un concept qui fait référence à la perte d'électrons d'une substance. Lorsque cela se produit, sa charge positive augmente et on dit qu'il s'oxyde. Cette oxydation mentionnée a lieu dans un processus de combustion.
Lorsque nous brûlons du gaz naturel, nous obtenons de l'énergie pour créer de l'électricité, chauffer de l'eau, etc. Par conséquent, il est important de connaître la quantité d'énergie que le gaz est capable de générer par unité de masse ou de volume pour déterminer sa qualité. Selon plus sa valeur calorifique est élevée, moins la quantité de gaz que nous utiliserons. En cela réside l'importance de la qualité d'un gaz par rapport aux coûts économiques.
Diverses unités de mesure sont utilisées pour mesurer la valeur calorifique. Les kilojoules et les kilocalories sont utilisés à la fois pour la masse et le volume. Comme dans la nourriture, ici dans les gaz, il y a aussi des kilocalories. Ce n'est rien de plus que de l'énergie libérée lors d'un processus d'oxydation. Quant à la masse, elle est calculée en kilojoule par kilo (kJ / Kg) ou en kilocalorie par kilo (kcal / kg). Si l'on se réfère au volume, on parlera de kilojoule par mètre cube (kJ / m3) ou kilocalorie par mètre cube (kcal / m3).
Valeur calorifique supérieure ou inférieure
Quand on parle théoriquement, la valeur calorifique d'un gaz est unique et constante. Cependant, lorsqu'il s'agit de la mettre en pratique, nous pouvons trouver deux autres définitions. On se réfère à la valeur calorifique supérieure et une autre à la valeur inférieure. Le premier considère que la vapeur d'eau générée lors du processus de combustion est complètement condensée. Cela prend en compte la chaleur générée par le gaz lors du changement de phase.
En supposant que tous les éléments impliqués dans la combustion sont pris à zéro degré. Pour que la combustion ait lieu, il doit y avoir de l'air et cet air fournit également de l'énergie. Par conséquent, si à la fois les réactifs et les produits qui participent à la combustion sont ramenés à zéro degré avant et après, la vapeur d'eau sera complètement condensée. Cette vapeur d'eau provient de l'humidité inhérente au carburant et de l'humidité qui se forme lorsque l'hydrogène du carburant s'oxyde.
D'autre part, la valeur calorifique inférieure ne prend pas en compte l'énergie qui est libéré par le changement de phase du gaz. Considérez que la vapeur d'eau contenue dans les gaz ne se condense pas. En ne changeant pas de phase, il ne libère pas d'énergie et il n'y a pas d'entrée supplémentaire. Dans cette situation, il n'y a qu'un apport d'énergie provenant de l'oxydation du carburant.
Usage industriel
En ce qui concerne la réalité dans les industries de production d'énergie, c'est la valeur calorifique inférieure qui présente le plus d'intérêt. En effet, les gaz de combustion sont généralement à une température plus élevée que la condensation de la vapeur d'eau. Par conséquent, l'énergie due au changement de phase du gaz n'est pas prise en compte.
En représentant l'énergie que le gaz est capable de dégager lors de son oxydation, on peut également connaître la qualité dudit gaz. Plus un gaz a de la valeur calorifique, moins nous en aurons besoin. Dans l'industrie, il est très important de tenir compte de ces facteurs. Plus la qualité du gaz est élevée, plus les coûts de production sont bas. Plus le pouvoir calorifique d'un gaz est stable, moins cher sera le coût des opérations.
Les mesures et le contrôle qui sont effectués sur ces opérations dépendent entièrement du type d'entreprise qui les effectue. Cependant, quelle que soit l'entreprise (gaz naturel, réservoir, puits ou biogaz), elles contrôlent de manière exhaustive ce paramètre. Il est également largement utilisé dans des industries telles que la métallurgie, les usines de verre, les cimenteries, les raffineries, les groupes électrogènes et la pétrochimie.
Mesures analytiques
Nous avons fait remarquer que la valeur calorifique est un paramètre très important et que les industries disposent de méthodes pour la mesurer et la contrôler. Il existe différentes méthodes pour déterminer le pouvoir calorifique d'un gaz. Le plus ancien et le plus connu est celui de le calorimètre à bombe.
Cette méthode consiste à introduire un gaz dans un récipient hermétiquement fermé de volume constant. Le récipient doit être isolé des autres matériaux ou d'éventuelles altérations de la mesure. Une fois le gaz introduit, une étincelle est utilisée pour enflammer le gaz. Un thermomètre est placé pour mesurer la température. Avec ce changement de valeur de température, nous allons mesurer la chaleur dégagée par la réaction d'oxydation.
Bien que cette méthode soit très précise, elle finit par consommer tout le gaz en combustion. De plus, elle est considérée comme une méthode de mesure discontinue. Par conséquent, cette méthode n'est pas utilisée dans les industries consommatrices de gaz à grande échelle.
La mesure continue de ce gaz est effectuée par chromatographie en phase gazeuse en ligne. Cela consiste à séparer les composants de l'échantillon de gaz au sein d'une colonne chromatographique. Normalement c'est un tube capillaire dans lequel il y a une phase stationnaire et on introduit le gaz, qui est la phase mobile. Les composants du gaz sont retenus par adsorption de la phase stationnaire, en faisant varier son temps d'élution en fonction de son poids moléculaire. Plus le poids moléculaire est bas, plus le temps d'élution est court et vice versa. Lorsque les gaz sortent de la colonne, ils rencontrent un détecteur sélectif d'hydrocarbures. Ils fonctionnent par conductivité thermique.
Lors de l'analyse des résultats, un chromatogramme est obtenu. Ce n'est rien de plus qu'un graphique où il est indiqué quel pourcentage de chaque hydrocarbure se trouve dans le gaz que nous avons analysé. Avec ces informations, la valeur calorifique peut être calculée ultérieurement.
Vous en savez déjà quelque chose de plus sur la puissance calorifique et son importance lors de la production de gaz naturel ou d'autres gaz.