Dnes veľa domov a priemyselných odvetví používa zemný plyn. Tento plyn neustále globálne rastie a očakáva sa, že v ďalších desaťročiach bude ešte viac rásť. Použit zemný plyn vo svete chémie sa používa veľmi dôležitý parameter. Ide o výhrevnosť. Toto je parameter, ktorý sa používa na určenie kvality zemného plynu. Vďaka tomu sa môžu znížiť náklady na plyn potrebný na vykonanie určitej akcie, a teda aj jeho ekonomické náklady.
Aká je však výhrevnosť? V tomto príspevku budete môcť vedieť všetko o výhrevnosti, len musíte stále čítať 🙂
Definícia výhrevnosti
Výhrevnosť plynu je množstvo energie na jednotku hmotnosti alebo objemu, ktoré sa uvoľní po úplnej oxidácii. Táto oxidácia nie je pre železo známa. Je veľmi bežné, keď počujete chémiu, myslieť na oxidáciu ako takú. Oxidácia je pojem, ktorý sa vzťahuje na stratu elektrónov z látky. Keď k tomu dôjde, zvýši sa jeho kladný náboj a hovorí sa, že oxiduje. Táto zmienená oxidácia prebieha v spaľovacom procese.
Keď spaľujeme zemný plyn, získavame energiu na výrobu elektriny, tepla pre vodu atď. Preto je dôležité poznať množstvo energie, ktoré je plyn schopný generovať na jednotku hmotnosti alebo objemu, aby bolo možné určiť jeho kvalitu. Podľa čím vyššia je jeho výhrevnosť, tým menšie množstvo plynu, ktorý použijeme. V tom spočíva dôležitosť kvality plynu vo vzťahu k ekonomickým nákladom.
Na meranie výhrevnosti sa používajú rôzne jednotky merania. Kilojouly a kilokalórie sa používajú pre hmotnosť aj objem. Rovnako ako v potravinách, aj tu v plynoch existujú kilokalórie. Nie je to nič iné ako energia uvoľnená počas oxidačného procesu. Pokiaľ ide o hmotnosť, počíta sa v kilojouloch na kilogram (kJ / Kg) alebo kilokalóriách na kilogram (kcal / kg). Ak hovoríme o objeme, budeme hovoriť o kilojouloch na meter kubický (kJ / m3) alebo kilokalórie na meter kubický (kcal / m.)3).
Vyššia alebo nižšia výhrevnosť
Keď hovoríme teoreticky, výhrevnosť plynu je jedinečná a konštantná. Pokiaľ však ide o jeho uvedenie do praxe, môžeme nájsť ďalšie dve definície. Jeden sa odvoláva na vyššiu výhrevnosť a inú na nižšiu. Prvý sa domnieva, že vodná para, ktorá sa vytvára počas procesu spaľovania, je úplne kondenzovaná. Toto zohľadňuje teplo, ktoré vytvára plyn pri fázovej zmene.
Za predpokladu, že všetky prvky podieľajúce sa na spaľovaní sú prijímané pri nulových stupňoch. Na to, aby mohlo dôjsť k spaľovaniu, musí byť vzduch a ten tiež dodáva energiu. Preto ak sa reaktanty aj produkty, ktoré sa podieľajú na spaľovaní, privedú pred a po nulových stupňoch, vodná para sa úplne skondenzuje. Táto vodná para pochádza z vlhkosti obsiahnutej v palive az vlhkosti tvorenej pri oxidácii vodíka v palive.
Na druhej strane nižšia výhrevnosť neberie do úvahy energiu ktorý sa uvoľňuje fázovou zmenou plynu. Berte do úvahy, že vodná para obsiahnutá v plynoch nekondenzuje. Nezmenením fázy neuvoľňuje energiu a nie je potrebný ďalší vstup. V tejto situácii existuje iba vstup energie z oxidácie paliva.
Priemyselné použitie
Pokiaľ ide o realitu v odvetviach výroby energie, najväčší záujem je o nízku výhrevnosť. Je to tak preto, lebo spaliny majú zvyčajne vyššiu teplotu ako kondenzácia vodnej pary. Preto sa neberie do úvahy energia spôsobená fázovou zmenou plynu.
Predstavovaním energie, ktorú je plyn schopný uvoľniť počas svojej oxidácie, môžeme tiež poznať kvalitu uvedeného plynu. Čím väčšiu výhrevnosť má plyn, tým menšie množstvo budeme potrebovať. V priemysle je veľmi dôležité brať do úvahy tieto faktory. Čím vyššia je kvalita plynu, tým nižšie sú výrobné náklady. Čím stabilnejšia je výhrevnosť plynu, lacnejšie budú náklady na operácie.
Opatrenia a kontrola, ktoré sa pri týchto operáciách vykonávajú, závisia úplne od toho, aký typ spoločnosti robí. Bez ohľadu na spoločnosť (zemný plyn, zásobník, studňa alebo bioplyn) však tento parameter vyčerpávajúco kontrolujú. Je tiež široko používaný v priemyselných odvetviach, ako je hutníctvo, sklárne, cementárne, rafinérie, elektrárne a petrochemikálie.
Analytické merania
Poznamenali sme, že výhrevnosť je veľmi dôležitým parametrom a že priemyselné odvetvia majú metódy na jej meranie a kontrolu. Existuje niekoľko metód na stanovenie výhrevnosti plynu. Najstaršia a najznámejšia je kniha z bombový kalorimeter.
Táto metóda spočíva v zavedení plynu do hermeticky uzavretej nádoby s konštantným objemom. Nádoba musí byť izolovaná od iných materiálov alebo od možných zmien merania. Po zavedení plynu sa na jeho zapálenie použije iskra. Na meranie teploty sa umiestni teplomer. S touto zmenou teplotnej hodnoty budeme merať teplo uvoľnené oxidačnou reakciou.
Aj keď je táto metóda veľmi presná, nakoniec spotrebuje všetok plyn pri spaľovaní. Ďalej sa považuje za metódu diskontinuálneho merania. Preto sa táto metóda nepoužíva vo veľkých priemyselných odvetviach spotrebujúcich plyn.
Kontinuálne meranie tohto plynu sa vykonáva online plynovou chromatografiou. Spočíva v oddelení zložiek vzorky plynu v chromatografickej kolóne. Normálne je to kapilárna trubica, v ktorej je stacionárna fáza, a zavedieme plyn, ktorý je mobilnou fázou. Zložky plynu sú zadržiavané adsorpciou stacionárnej fázy, pričom sa mení jeho elučný čas v závislosti od jeho molekulovej hmotnosti. Čím nižšia je molekulová hmotnosť, tým kratší je elučný čas, a naopak. Keď plyny opúšťajú kolónu, stretávajú sa so selektívnym detektorom uhľovodíkov. Pracujú na základe tepelnej vodivosti.
Pri analýze výsledkov získa sa chromatogram. Toto nie je nič iné ako graf, kde je uvedené, aké percento každého uhľovodíka je v plyne, ktorý sme analyzovali. S touto informáciou je možné vypočítať výhrevnosť neskôr.
Už viete niečo viac o výhrevnosti a dôležitosti, ktorú má pri výrobe zemného plynu alebo iných plynov.