Použití ultrazvuku uhelných kalů přispívá do různých procesů při výrobě energie z uhlí. Ultrazvuk podporuje katalytické hydrogenace během zkapalňování uhlí. Kromě toho, použití ultrazvuku může zlepšit povrch a extrahovatelnost uhlí. je možné se vyhnout nežádoucí chemické vedlejší reakce během de-zpopelnění a odsíření – uskutečňování procesu v mnohem kratším čase. Dokonce i během procesu separace pomocí pěnové flotace, jemné velikosti disperze částic, může být významně zvýšena pomocí ultrazvuku.

Zkapalňování uhlí / uhlí na kapalinu proces

Kapalná paliva mohou být průmyslově vyrábí z uhlí procesem “Zkapalňování uhlí”, Zkapalnění uhlí může být dosaženo pomocí dvou tras – přímé (DCL) a nepřímé zkapalňování (ICL).
Zatímco nepřímé zkapalňování obvykle zahrnuje zplyňování uhlí, přímý ztekucování uhlí převede přímo do kapaliny. Z tohoto důvodu, rozpouštědla (např. Tetralin) nebo katalyzátory (např. MoS₂) Se používají v kombinaci se zvýšenou pracovní tlaky a teploty rozbít organické struktury uhlí. Jako kapalné uhlovodíky obecně mají vyšší poměr molární vodík-uhlík než uhlí, hydrogenace nebo uhlík-odmítnutí proces je zapotřebí obou technologií ICL a DCL.

Zkapalňování uhlí přímé

Studie ukázaly, že přímá zkapalňování uhlí z ultrazvukem předléčených uhlí může být výrazně zlepšena. Tři různé druhy spodního pozice černého uhlí byly působí ultrazvukem v rozpouštědle. Ultrazvuk indukované otoky a dispergační mělo za následek značně vyšší výnosy zkapalňování.

Nepřímé Zkapalňování uhlí

Uhlí může být přeměněn na kapalná paliva podle nepřímé zkapalňování uhlí (ICL) zpracovává zplyňováním s následnou katalytickou konverzi syntézního plynu do čistých uhlovodíků a kyslíkatých pohonné hmoty, jako je methanol, dimethylether, Fischer-Tropschova naftový nebo benzinu jako paliva. Syntéza Fischer-Tropsch vyžaduje použití katalyzátorů, jako jsou katalyzátory na bázi železa. s pomocí ultrazvukového fragmentace částicÚčinnost katalyzátorů lze výrazně zlepšit.

Ultrazvukový katalyzátor aktivace

Působením ultrazvuku, částice mohou být rozptýlen, deaglomerovány a roztříštěný - což má za následek vyšší povrchu částic. U katalyzátorů, to znamená vyšší aktivní povrch, který zvyšuje katalytickou reaktivitu se částice.
Příklad: nanoměřítku Fe katalyzátor
Sonochemically připravený nanofázové železo je aktivním katalyzátorem pro Fischer-Tropschova hydrogenace CO a pro hydrogenolýzu a dehydrogenace alkanů, zejména vzhledem k jeho vysoké povrchové ploše (> 120 mg^-1). Míra konverze CO a H₂ na alkany s nízkou molekulovou hmotností byly přibližně 20 krát vyšší gram Fe než Definuje částice (o průměru 5 um) komerčního práškového železa, při 250 ° C a více než 100 násobnou účinnost při 200 ° C.

Příklady pro ultrazvukově připravené katalyzátory:
např. MoS₂, Nano-Fe

katalyzátor rekultivace

I přesto, že katalyzátory nejsou spotřebovány v průběhu chemických reakcí, jejich aktivita a účinnost může snížit v závislosti na aglomeraci a znečištění. Z tohoto důvodu, je možné pozorovat, že katalyzátory na počátku vykazují vysokou katalytickou aktivitu a selektivitu kyslíkatých sloučenin. Nicméně, může dojít během reakce degradaci katalyzátorů v důsledku agregace. Podle ultrazvuku katalyzátory mohou být regenerovány jako kavitačné síly rozptýlit částice a odstranění usazenin z povrchu.

Coal Wash: Ultrazvukové De-Spalování a odsíření

Ultrazvukový klimatizace může zvýšit výkonnost metody flotace uhlí, které se používají pro odsíření a odpopelnění. Největší výhodou ultrazvukovou metodou je Současné odstraňování popela a síry. [1] Ultrazvuk a jeho akustické streaming jsou dobře známé pro své účinky na částicích. Výkonové ultrazvukové deagglomerates a rozptyluje uhelné částice a leští jejich povrch. Kromě toho, ultrazvuk cleanes uhelného matrici odstraňování síry a popela.
Předurčením buničina proud, vysoký výkon ultrazvuk je aplikován na zlepšení de-zpopelnění a odsíření buničiny. Sonikace ovlivňuje buničiny povahu snížením obsahu kyslíku a mezipovrchové napětí, při současném zvyšování hodnoty pH a teploty. Tím se zpracování ultrazvukem vysoce sirnatého uhlí zlepšuje odsíření.

Ultrazvukem asistované pokles hydrofobnosti pyritu

Ultrazvukově generované kyslíkové radikály nadměrné oxidaci pyrit povrch a je síra existuje v buničině se zdají být ve formě sulfoxidu jednotek. To snížilo hydrofobicity pyritu.

Intenzivní podmínky během rozpadu ultrazvukem generovaný kavitace bubliny v kapalinách jsou schopné vytvářet volné radikály. To znamená, že to znamená, že použití ultrazvuku vody rozbíjí molekuly vazby vznikají volné radikály • OH a • OH.

H₂O → • H + • OH
K • OH a • H volné radikály generované může podstoupit vedlejší reakce, a to následovně:
• H +₂ → • HO₂
• OH + • OH → H₂Ó₂
• HO₂ + • HO₂ → H2O₂ na +₂
H2O2 produkovaný je nestabilní a odvádí vznikající kyslík rychle. Takže obsah kyslíku ve vodě stoupá po ultrazvukovém klimatizace. Vznikající kyslík, že jsou vysoce účinné, může reagovat s minerální částice, které existují v buničině a snížit obsah kyslíku v buničiny.
Oxidace pyritu (FeS₂) Dochází v důsledku reakce O₂ s FeS₂,
2FeS + 3O₂ + 4 ः₂O = 2Fe (OH)₂ + 2H₂TAK₃
FeS + 2O₂ + 2H₂= Fe (OH)₂ + H₂TAK₄
2FeS + 2O₂ + 2H + = 2Fe^{2 +} + S₂Ó² + H₂Ó

Těžba uhlí

Pro používají uhlí extrakční rozpouštědla, která se může uvolnit v rámci zvolené extrakční podmínky vodíku pro hydrogenaci uhlí. Tetralin je osvědčený rozpouštědlo, který se oxiduje na naftalenu v průběhu extrakce. Naftalen se může oddělit a být převedeny, hydrogenací opět v tetralinu. Proces se provádí za tlaku při určitých teplotách v závislosti na typu uhlí a Doby zdržení asi tři hodiny.

Ultrazvukový Reaktivace oxiduje částic uhlí

Pěnová flotace je separační proces, který se používá k čištění a prospěchu ciate uhlí s využitím rozdílů v jejich hydrofobnosti.
Oxidované uhlí jsou těžko plavat, jako hydrofilnosti zvyšuje povrchu uhlí. Připojený kyslíku na povrchu uhlí tvoří polární fenolu (-OH), karbonyl (-C = O), a karboxylové (-COOH) skupiny, které zvyšují hydrataci povrchu uhlí, a tím, zvýšení jeho hydrofility, brání flotační činidla, z adsorbován.
ultrazvukový ošetření částic může být použita pro odstranění oxidační vrstvy z částic uhlí tak, že povrch oxidovaných částic uhlí je znovu aktivován.

Paliva Uhlí-voda-olej a uhlí Vodní

ultrazvukové broušení a dispergační se používá k výrobě jemné velikosti kaše částic uhlí ve vodě nebo v oleji. Ultrazvukem, generuje se jemné velikosti částic disperze, a tím stabilní suspenze. (Pro dlouhodobou stabilitou, může být požadováno přidání stabilizátoru). Přítomnost vody v těchto uhlí-voda a uhlí-voda-olej paliva vede k úplnější spalování a snižuje škodlivé emise. Kromě toho, uhlí rozptýlen ve vodě stává exploze-důkaz, který usnadňuje manipulaci.

Referenční / Literatura

1. Ambedkar, B. (2012): Ultrazvukový uhelných Wash pro De-zpopelnění a De-síření: Experimentální vyšetřování a mechanistické modelování. Springer, 2012.
2. Kang, W .; Xun, H .; Kong, X .; Li, M. (2009): Účinky změn celulózy přírodě po ultrazvukové stabilizuje na vysoce sirnatého uhlí flotací. Těžební Science and Technology 19, 2009. 498-502.