כיום בתים ותעשיות רבות משתמשים בגז טבעי. גז זה נמצא בצמיחה גלובלית רציפה והוא צפוי להמשיך ולגדול יותר בעשורים הקרובים. להשתמש גז טבעי פרמטר חשוב מאוד משמש בעולם הכימיה. זה בערך הערך הקלורי. זהו הפרמטר המשמש לקביעת איכות הגז הטבעי. הודות לכך, ניתן להפחית את עלות הגז הנדרשת לפעולה מסוימת ולכן ניתן להפחית את עלותה הכלכלית.
עם זאת, מה הערך הקלורי? בפוסט זה תוכלו לדעת הכל על ערך הקלוריות, אתם רק צריכים להמשיך לקרוא 🙂
הגדרת ערך קלורי
הערך הקלורי של גז הוא כמות האנרגיה ליחידת מסה או נפח שמשתחררים עם חמצון מוחלט. חמצון זה אינו ידוע בברזל. זה נפוץ מאוד כשאתה שומע כימיה כלשהי לחשוב על חמצון ככזה. חמצון הוא מושג המתייחס לאובדן אלקטרונים מחומר. כשזה קורה, המטען החיובי שלו גדל ואומרים שהוא מתחמצן. חמצון מוזכר זה מתרחש בתהליך בעירה.
כאשר אנו שורפים גז טבעי אנו מקבלים אנרגיה ליצור חשמל, לחמם מים וכו '. לכן חשוב לדעת את כמות האנרגיה שהגז מסוגל לייצר ליחידת מסה או נפח כדי לקבוע את איכותו. לפי ככל שערך הקלוריות שלו גבוה יותר, כמות קטנה יותר של גז שנשתמש בו. בכך שוכנת חשיבות איכות הגז ביחס לעלויות הכלכליות.
יחידות מדידה שונות משמשות למדידת ערך הקלוריות. קילוג'ולים וקילוקוריות משמשים הן למסה והן לנפח. כמו באוכל, גם כאן בגזים יש קילוקלוריות. זה לא יותר מאנרגיה שמשתחררת במהלך תהליך חמצון. כשמדובר במסה, זה מחושב בקילו-קילו לקילו (ק"ג / ק"ג) או בקילוקלוריה לקילו (קק"ל / ק"ג). אם נתייחס לנפח, נדבר על קילו-ג'ול למטר מעוקב (kJ / m3) או קילוקלוריה למטר מעוקב (קק"ל / מ ')3).
ערך קלורי גבוה יותר או נמוך יותר
כשאנחנו מדברים תיאורטית, הערך הקלורי של גז הוא ייחודי וקבוע. עם זאת, בכל הנוגע למימושו אנו יכולים למצוא שתי הגדרות אחרות. אחד מתייחס לערך הקלורי הגבוה יותר ולערך התחתון. הראשון סבור כי אדי המים שנוצרים בתהליך הבעירה מתעבים לחלוטין. זה לוקח בחשבון את החום שנוצר על ידי הגז בשינוי הפאזה.
בהנחה שכל האלמנטים המעורבים בעירה נלקחים באפס מעלות. כדי שהבערה תתקיים חייב להיות אוויר והאוויר הזה גם מספק אנרגיה. לכן, אם המגיבים והמוצרים המשתתפים בעירה יובאו לאפס מעלות לפני ואחרי, אדי המים יתעבו לחלוטין. אדי מים אלה מגיעים מהלחות הטמונה בדלק ומהלחות שנוצרת כאשר המימן בדלק מתחמצן.
מצד שני, הערך הקלורי הנמוך יותר לא לוקח בחשבון אנרגיה המשתחרר על ידי שינוי הגז בשלב. הוא סבור כי אדי המים הכלולים בגזים אינם מתעבים. על ידי אי שינוי פאזה, זה לא משחרר אנרגיה ואין קלט נוסף. במצב זה, יש רק קלט אנרגיה מחמצון הדלק.
שימוש תעשייתי
כשמדובר במציאות בענפי ייצור האנרגיה, זהו הערך הקלורי הנמוך ביותר שמעניין ביותר. הסיבה לכך היא כי גזי הבעירה הם בדרך כלל בטמפרטורה גבוהה יותר מהעיבוי של אדי מים. לכן, האנרגיה הנובעת משינוי שלב הגז אינה נלקחת בחשבון.
על ידי ייצוג האנרגיה שהגז מסוגל לשחרר במהלך החמצון שלו, אנו יכולים לדעת גם את איכות הגז האמור. ככל שיש לגז ערך קלורי יותר, כך נצטרך כמות קטנה יותר. בענף חשוב מאוד לקחת את הגורמים הללו בחשבון. ככל שאיכות הגז גבוהה יותר, עלויות הייצור נמוכות יותר. ככל שערכו הקלורי של גז יציב יותר, זול יותר יהיה עלות הפעולות.
האמצעים והשליטה המתבצעים בפעולות אלה תלויים לחלוטין בסוג החברה שעושה זאת. עם זאת, לא משנה מה החברה (גז טבעי, מאגר, באר או ביוגז) הם שולטים באופן ממצה בפרמטר זה. הוא נמצא בשימוש נרחב גם בתעשיות כגון מטלורגיה, מפעלי זכוכית, מפעלי מלט, בתי זיקוק, מחוללי חשמל ופטרוכימיים.
מדידות אנליטיות
הגבנו כי ערך קלורי הוא פרמטר חשוב מאוד וכי לתעשיות יש שיטות למדוד אותו ולשלוט בו. ישנן שיטות שונות לקביעת הערך הקלורי של גז. העתיק והידוע ביותר הוא זה של קלורימטר הפצצה.
שיטה זו מורכבת מהכנסת גז למיכל אטום הרמטית בנפח קבוע. יש לבודד את המיכל מחומרים אחרים או משינויים אפשריים במדידה. לאחר החדרת הגז, משתמשים בניצוץ להצתת הגז. מדחום ממוקם למדידת הטמפרטורה. עם שינוי זה בערך הטמפרטורה אנו הולכים למדוד את החום המשתחרר מתגובת החמצון.
למרות ששיטה זו מדויקת מאוד, בסופו של דבר היא צורכת את כל הגז בעירה. יתר על כן, היא נחשבת לשיטת מדידה לא רציפה. לכן, לא משתמשים בשיטה זו בתעשיות גדולות בהיקף גז.
מדידה רציפה של גז זה נעשית באמצעות כרומטוגרפיה מקוונת של גז. זה מורכב מהפרדת רכיבי דגימת הגז בעמוד כרומטוגרפי. בדרך כלל זהו צינור נימי שיש בו שלב נייח ואנחנו מכניסים את הגז, שהוא השלב הנייד. מרכיבי הגז נשמרים על ידי ספיחה של השלב הנייח, ומשתנים בזמן תנאיו בהתאם למשקל המולקולרי שלו. ככל שהמשקל המולקולרי נמוך יותר, זמן התנאי קצר יותר ולהיפך. כאשר הגזים עוזבים את העמוד, הם פוגשים גלאי פחמימנים סלקטיבי. הם עובדים על ידי מוליכות תרמית.
בעת ניתוח התוצאות, מתקבל כרומטוגרמה. זה לא יותר מאשר גרף המציין כמה אחוז מכל פחמימן הוא בגז שניתחנו. בעזרת מידע זה ניתן לחשב את ערך הקלוריות מאוחר יותר.
אתה כבר יודע משהו נוסף על הכוח הקלורי והחשיבות שיש לו בייצור גז טבעי או גזים אחרים.