Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Tratamientos por ultrasonidos del carbón para la producción de energía

El tratamiento ultrasónico de lodos de carbón contribuye a diversos procesos durante la producción de energía del carbón. Ultrasonido promueve la hidrogenación catalítica durante la licuefacción del carbón. Además, la sonicación puede mejorar la superficie y la extractabilidad de carbón. Reacciones secundarias químicas indeseables durante el remoción de cenizas y la desulfuración pueden evitarse – cumpliendo el proceso en mucho menos tiempo. Incluso durante el proceso de separación por flotación por espuma, la dispersión de partículas muy finas puede mejorarse significativamente por ultra-sonicación.
Ultrasonidos promueve el lavado de carbón, desulfuración, eliminación de cenizas y carbón acondicionado. (¡Click para agrandar!)

Ultrasonidos intensos puede aplicarse a diversos procesos de minería.

Licuefacción de Carbón / Proceso de Carbón-a-Líquidos

Combustibles líquidos pueden producirse industrialmente del carbón por el proceso de “Licuefacción de Carbón”. La licuefacción de carbón puede lograrse por dos rutas – la licuefacción directa (DCL - direct coal liquefaction) y indirecta (ICL - indirect coal liquefaction).
Mientras que la licuefacción indirecta implica generalmente la gasificación del carbón, el proceso de licuefacción directa convierte el carbón directamente en líquido. Por lo tanto, solventes (e.g. tetralin) o catalizadores (e.g. MoS2) se utilizan en combinación con temperaturas y presiones elevadas para romper la estructura orgánica del carbón. Como hidrocarburos líquidos generalmente tienen un mayor relación molar de hidrógeno-carbono que el carbón, se requiere un proceso de hidrogenación o carbono-rechazo para las ambas tecnologías de ICL y DCL.

Licuefacción Directa del Carbón

Los estudios han demostrado que la licuefacción de carbón directa de carbones, que son pretratados ultrasónicamente, puede mejorarse notablemente. Tres tipos diferentes de inferior rango de hulla bituminosa han sido sonicados en solvente. El ultrasonido inducida la hinchazón y Dispersión resultando en un notable aumento de los rendimientos de licuefacción.

Licuefacción Indirecta del Carbón

Se puede convertir el carbón en combustibles líquidos por procesos de licuefacción indirecta de carbón (ICL) mediante la gasificación seguida por la conversión catalítica de gas de síntesis (syngas) en hidrocarburos limpios y combustibles oxigenados tales como metanol, dimetil éter, Fischer-Tropsch diesel o gasolinas. La síntesis de Fischer-Tropsch requiere el uso de catalizadores como catalizadores basados en hierro. Mediante la fragmentación de partículas ultrasónica se puede mejorar la eficiencia de los catalizadores significativamente.

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Por el tratamiento ultrasónico, las partículas pueden ser dispersado, desagglomerado y fragmentado – lo que resulta en una mayor superficie de las partículas. Para los catalizadores, esto significa una mayor superficie activa, lo que aumenta la reactividad catalítica de las partículas.
Ejemplo: Catalizador nano-Fe
El hierro nanofase preparado sonoquimicamente es un catalizador activo para el Fischer-Tropsch hidrogenación de CO y la hidrogenólisis y deshidrogenación de alcanos, principalmente debido a su alta área superficial (>120mg-1). Las tasas de conversión de CO y H2 a alcanos con bajo peso molecular fueron aprox. 20 veces mayores por gramo de Fe que las tasas logradas con el polvo de hierro comercial (5 μm de diámetro de partícula) a 250°C y más de 100 veces más activo a 200°C.

Ejemplos para los catalizadores preparados mediante ultrasonidos:
p. ej. MoS2, nano-Fe

Recuperación del Catalizador

Aunque catalizadores no se consumen durante las reacciones químicas, su actividad y su eficacia pueden disminuir debido a la aglomeración y la suciedad. Por lo tanto, puede observarse que catalizadores inicialmente muestran una alta actividad catalítica y selectividad oxigenada. Sin embargo, durante la reacción la degradación de los catalizadores puede ocurrir debido a la agregación. Por la irradiación ultrasónica, catalizadores pueden ser regenerados por la fuerza cavitacional fuerzas dispersión las partículas y de remover las deposiciones de la superficie.

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Lavado de Carbón: Retirada de Cenizas y Desulfuración Ultrasónica

La beneficiación ultrasónica puede mejorar el rendimiento de los métodos de flotación del carbón, que se utilizan para la desulfurización y la retriada de cenizas. La mayor ventaja del método ultrasónico es la eliminación simultánea de ceniza y azufre.[1] El ultrasonido y su transmisión acústica son conocidos por sus efectos sobre las partículas. La energía de las ondas de ultrasonidos desaglomeran y dispersan las partículas de carbón y pule sus superficies. Además, ultrasonido limpia la matriz de carbón eliminando azufre y cenizas.
Condicionando el flujo de lodo carbono, ultrasonido de alta potencia se aplica para mejorar la eliminación de ceniza y la desulfuración de la pulpa de carbón. La sonicación influye la naturaleza de pulpa disminuyendo el contenido en oxígeno y la tensión interfacial, aumentado el valor pH y la temperatura. De este modo, el tratamiento ultrasónico de carbón con alto contenido de azufre mejora la desulfurización.

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Disminución de la hidrofobicidad de la pirita por ultrasonidos Asistida

radicales de oxígeno generados por ultrasonidos sobre-oxidan la superficie de pirita y hace azufre existente en la pulpa parecen estar en forma de unidades de sulfóxido. Esta disminución de la hidrofobicidad de la pirita.

Las condiciones intensas durante el colapso de la generada ultrasónicamente cavitación burbujas en líquidos son capaces de crear radicales libres. Esto significa que es decir, la sonicación de agua rompe los enlaces de moléculas que producen radicales libres de OH • y • OH.

H2O → -H + -OH

Los radicales libres • OH y • H generados pueden someterse a reacciones secundarias, como sigue:
• El H +2 → -HO2
-OH + -OH → H2O2
... -HO2 • + HO2 → H2O2 el +2

El H2O2 producido es inestable y se descarga oxígeno naciente rápidamente. Por lo que el contenido de oxígeno en el agua aumenta después acondicionado ultrasónica. El oxígeno naciente, siendo altamente activo, puede reaccionar con partículas minerales existentes en la pulpa y reducir el contenido de oxígeno de la pulpa.
La oxidación de la pirita (FeS2) Se produce debido a la reacción de O2 con el FeS2.
2FeS + 3O2 + 4 ः2O = 2Fe (OH)2 + 2H2ASI QUE3
FeS + 2O2 + 2H2= Fe (OH)2 + H2ASI QUE4
2FeS + 2O2 + 2H + = 2Fe2+ + S2O2- + H2O

La extracción de carbón

Para se utilizan disolventes de extracción de carbón que puede liberar bajo las condiciones de extracción de hidrógeno elegido para la hidrogenación de carbón. Tetralina es un disolvente probada, que se oxida a la naftalina durante la extracción. El naftaleno se puede separar y convertir, por hidrogenación de nuevo en tetralina. El proceso se lleva a cabo bajo presión a temperaturas específicas en función del tipo de carbón y de tiempos de residencia de aproximadamente tres horas.

Reactivación de ultrasonidos oxidadas carbón Partículas

flotación es un proceso de separación que se utiliza para purificar y bene fi carbón CIATE mediante el aprovechamiento de las diferencias en su hidrofobicidad.
carbones oxidados son difíciles de flotar, ya que la hidrofilicidad de la superficie aumenta de carbón. El oxígeno unido en la formas de la superficie de carbón fenol polar (-COOH) grupos, que mejoran la hidratación de la superficie de carbón y por lo tanto (-OH), carbonilo (-C = O), y carboxilo, aumentar su hidrofilicidad, la prevención de reactivos de flotación de siendo adsorbido.
un ultrasonido tratamiento de partículas puede ser utilizado para eliminar las capas de oxidación de las partículas de carbón de modo que se desactiva de nuevo la superficie de partículas de carbón oxidados.

Los combustibles de carbón-agua-petróleo y el carbón-agua

A los Pulverizar y Dispersión se utiliza para generar suspensiones de tamaño fino de partículas de carbón en agua o aceite. Por ultrasonicación, se genera una dispersión de partículas de tamaño fino y de este modo una suspensión estable. (Para la estabilidad de largo plazo, puede ser necesaria la adición de un estabilizador.) La presencia de agua en estos combustibles de agua de carbón y carbón-agua-aceite como resultado una combustión más completa y reduce las emisiones nocivas. Por otra parte, el carbón se dispersa en agua se convierte en la prueba de explosiones que facilita el manejo.

Referencia / Literatura

  1. Ambedkar, B. (2012): Ultrasonic Carbón-Wash para De-Incineración y De-sulfuración: Investigación Experimental y mecanicista Modeling. Springer, 2012.
  2. Kang, W .; Xun, H .; Kong, X .; Li, M. (2009): Los efectos de cambios en la naturaleza de pulpa después del acondicionamiento de ultrasonidos en alto contenido de azufre de flotación del carbón. Ciencia y Tecnología de la minería 19, 2009. 498-502.

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Información interesante

A los homogeneizadores ultrasónicos también se los denomina frecuentemente como sonicador de sonda, sonolisador, fraccionador por ultrasonidos, pulverizador ultrasónico, sonoruptor, sonificador, disgregador ultrasónico, fraccionador celular, dispersor ultrasónico o mezclador por ultrasonidos. Estos términos provienen de las distintas aplicaciones que se pueden llevar a cabo por sonicación.