Danes številni domovi in gospodarske panoge uporabljajo zemeljski plin. Ta plin je v neprekinjeni svetovni rasti in naj bi v prihodnjih desetletjih še naraščal. Uporabiti zemeljski plin zelo pomemben parameter se uporablja v kemijskem svetu. Gre za kurilno vrednost. To je parameter, ki se uporablja za določanje kakovosti zemeljskega plina. Zahvaljujoč temu se lahko stroški plina, potrebni za določeno dejanje, in s tem njegovi ekonomski stroški zmanjšajo.
Kakšna pa je kurilna vrednost? V tej objavi boste lahko vedeli vse o kurilni vrednosti, le brati morate še naprej 🙂
Opredelitev kurilne vrednosti
Kalorična vrednost plina je količina energije na enoto mase ali prostornine, ki se sprosti ob popolni oksidaciji. Ta oksidacija pri železu ni znana. Zelo pogosto je, ko slišite nekaj kemije, da oksidacijo pomislite kot tako. Oksidacija je koncept, ki se nanaša na izgubo elektronov iz snovi. Ko se to zgodi, se njen pozitivni naboj poveča in naj bi oksidiral. Omenjena oksidacija poteka v procesu zgorevanja.
Ko kurimo zemeljski plin, dobimo energijo za ustvarjanje električne energije, ogrevanja vode itd. Zato je pomembno vedeti, kakšno količino energije lahko plin ustvari na enoto mase ali prostornine, da določimo njegovo kakovost. Glede na večja je njegova kurilna vrednost, manj je količine plina, ki ga bomo uporabili. V tem je pomen kakovosti plina glede na gospodarske stroške.
Za merjenje kurilne vrednosti se uporabljajo različne merske enote. Kilojuli in kilokalorije se uporabljajo tako za maso kot za prostornino. Tako kot v hrani je tudi tu v plinih kilokalorij. Ni nič drugega kot energija, ki se sprosti med oksidacijskim postopkom. Ko gre za maso, se izračuna v kilodžulih na kilogram (kJ / Kg) ali kilokalorijah na kilogram (kcal / kg). Če se sklicujemo na prostornino, bomo govorili o kilodžulih na kubični meter (kJ / m3) ali kilokalorija na kubični meter (kcal / m3).
Višja ali nižja kurilna vrednost
Ko govorimo teoretično, je kurilna vrednost plina enkratna in stalna. Vendar pa pri uresničevanju tega lahko najdemo še dve opredelitvi. Ena se nanaša na višjo kurilno vrednost in drugo na nižjo. Prvi meni, da je vodna para, ki nastane med zgorevanjem, popolnoma kondenzirana. Pri tem se upošteva toplota, ki jo v fazi spremembe ustvari plin.
Ob predpostavki, da so vsi elementi, ki sodelujejo pri zgorevanju, vzeti pri nič stopinjah. Za zgorevanje mora obstajati zrak, ki zagotavlja tudi energijo. Če se tako reaktanti kot tudi produkti, ki sodelujejo pri zgorevanju, spustijo na nič stopinj pred in po njem, se vodna para popolnoma kondenzira. Ta vodna para izvira iz vlage, ki je lastna gorivu, in iz tiste, ki nastane, ko vodik v gorivu oksidira.
Po drugi strani pa nižja kurilna vrednost ne upošteva energije ki se sprosti s fazno spremembo plina. Upoštevajte, da se vodna para v plinih ne kondenzira. Če ne spremeni faze, ne sprosti energije in ni dodatnega vnosa. V tej situaciji samo oksidacija goriva prispeva samo energijo.
Industrijska uporaba
Ko gre za resničnost v energetskih panogah, je največja zanimanje za spodnjo kurilno vrednost. To je zato, ker so zgorevalni plini običajno pri višji temperaturi kot kondenzacija vodne pare. Zato se energija zaradi fazne spremembe plina ne upošteva.
S prikazom energije, ki jo plin lahko sprosti med njegovo oksidacijo, lahko poznamo tudi kakovost omenjenega plina. Več kalorične vrednosti ima plin, manj količine bomo potrebovali. V industriji je zelo pomembno upoštevati te dejavnike. Višja je kakovost plina, nižji so proizvodni stroški. Stabilnejša kurilna vrednost plina je, cenejši bodo stroški poslovanja.
Ukrepi in nadzor, ki se izvajajo pri teh operacijah, so v celoti odvisni od vrste podjetja, ki to počne. Ne glede na podjetje (zemeljski plin, rezervoar, vodnjak ali bioplin) pa ta parameter izčrpno nadzirajo. Prav tako se pogosto uporablja v industrijah, kot so metalurgija, steklarne, cementarne, rafinerije, proizvajalci električne energije in petrokemikalije.
Analitične meritve
Pripomnili smo, da je kurilna vrednost zelo pomemben parameter in da imajo panoge metode za njegovo merjenje in nadzor. Obstajajo različne metode za določanje kurilne vrednosti plina. Najstarejša in najbolj znana je tista bombni kalorimeter.
Ta metoda je sestavljena iz vnosa plina v hermetično zaprto posodo s konstantno prostornino. Posoda mora biti izolirana od drugih materialov ali morebitnih sprememb merjenja. Po vnosu plina se za vžig plina uporabi iskra. Za merjenje temperature je nameščen termometer. S to spremembo temperaturne vrednosti bomo izmerili toploto, ki jo sprosti oksidacijska reakcija.
Čeprav je ta metoda zelo natančna, na koncu porabi ves plin pri zgorevanju. Poleg tega velja za diskontinuirano merilno metodo. Zato se ta metoda ne uporablja v velikih panogah, ki porabljajo plin.
Neprekinjeno merjenje tega plina se opravi s spletno plinsko kromatografijo. To vključuje ločevanje komponent vzorca plina znotraj kromatografske kolone. Običajno gre za kapilarno cev, v kateri je stacionarna faza in vnesemo plin, ki je mobilna faza. Komponente plina se zadržijo z adsorpcijo stacionarne faze in spreminjajo čas eluiranja glede na molekulsko maso. Nižja je molekulska masa, krajši je čas eluiranja in obratno. Ko plini izstopijo iz kolone, se srečajo s selektivnim detektorjem ogljikovodikov. Delujejo s toplotno prevodnostjo.
Pri analizi rezultatov dobimo kromatogram. To ni nič drugega kot graf, ki kaže, kolikšen delež vsakega ogljikovodika je v plinu, ki smo ga analizirali. S temi podatki lahko kurilno vrednost izračunamo kasneje.
Že nekaj več veste o toplotni moči in pomenu, ki ga ima pri pridobivanju zemeljskega plina ali drugih plinov.