درمان زغال سنگ التراسونیک برای تولید انرژی

فراصوت دوغاب زغال سنگ به فرآیندهای مختلف در طول تولید انرژی از زغال سنگ کمک می کند. سونوگرافی هیدروژناسیون کاتالیزوری را در طول مایع سازی زغال سنگ تقویت می کند. علاوه بر این، فراصوت می تواند سطح و قابلیت استخراج زغال سنگ را بهبود بخشد. می توان از واکنش های جانبی شیمیایی نامطلوب در هنگام خاکستر زدایی و گوگردزدایی جلوگیری کرد – انجام فرآیند در زمان بسیار کمتر. حتی در طول فرایند جداسازی از طریق شناور کف ، پراکندگی ریز اندازه ذرات را می توان به طور قابل توجهی با فراصوت افزایش داد.

مایع سازی زغال سنگ / فرآیند تبدیل زغال سنگ به مایع

سوخت های مایع را می توان به صورت صنعتی از زغال سنگ با فرآیند تولید کرد “مایع سازی زغال سنگ”. مایع سازی زغال سنگ را می توان از طریق دو مسیر به دست آورد – مایع سازی مستقیم (DCL) و غیرمستقیم (ICL).
در حالی که مایع سازی غیرمستقیم به طور کلی شامل گازی شدن زغال سنگ است، فرآیند مایع سازی مستقیم زغال سنگ را مستقیما به مایع تبدیل می کند. بنابراین، حلال ها (به عنوان مثال تترالین) یا کاتالیزورها (به عنوان مثال MoS_H2S) در ترکیب با فشارها و دماهای بالا برای شکستن ساختار آلی زغال سنگ استفاده می شود. از آنجایی که هیدروکربن های مایع به طور کلی نسبت مولی هیدروژن به کربن بالاتری نسبت به زغال سنگ دارند، فرآیند هیدروژناسیون یا دفع کربن در هر دو فناوری ICL و DCL مورد نیاز است.

مایع سازی مستقیم زغال سنگ

مطالعات نشان داده اند که مایع سازی مستقیم زغال سنگ از زغال سنگ پیش تصفیه شده با التراسونیک را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید. سه نوع مختلف از زغال سنگ قیری درجه پایین تر در حلال فراصوت شده است. سونوگرافی باعث تورم و دیسپرس (Dispersing) منجر به بازده مایع سازی قابل ملاحظه ای بالاتر شد.

مایع سازی غیر مستقیم زغال سنگ

زغال سنگ را می توان با فرآیندهای مایع سازی غیرمستقیم زغال سنگ (ICL) از طریق گازی سازی و به دنبال آن تبدیل کاتالیزوری گاز سنتز به هیدروکربن های پاک و سوخت های حمل و نقل اکسیژنه مانند متانول، دی متیل اتر، سوخت های دیزلی یا بنزین مانند فیشر-تروپش به سوخت مایع تبدیل کرد. سنتز فیشر-تروپش نیاز به استفاده از کاتالیزورهایی مانند کاتالیزورهای مبتنی بر آهن دارد. از طریق اولتراسونیک تکه تکه شدن ذرات، کارایی کاتالیزورها را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید.

فعال سازی کاتالیزور اولتراسونیک

با درمان اولتراسونیک ، ذرات می توانند باشند پراکنده، deagglomerated . پراکنده - در نتیجه سطح ذرات بالاتری ایجاد می شود. برای کاتالیزورها، این به معنای سطح فعال بالاتر است که واکنش کاتالیزوری ذرات را افزایش می دهد.
مثال: کاتالیزور آهن در مقیاس نانو
Sonochemically prepared nanophase iron is an active catalyst for the Fischer—Tropsch hydrogenation of CO and for the hydrogenolysis and dehydrogenation of alkanes, mainly due to its high surface area (>120mg^-1). نرخ تبدیل CO و H_H2S آلکان های با وزن مولکولی پایین تقریبا 20 برابر بیشتر از ذرات ریز (قطر 5 میکرومتر) پودر آهن تجاری در دمای 250 درجه سانتی گراد و بیش از 100 برابر فعال تر در دمای 200 درجه سانتی گراد بودند.

نمونه هایی برای کاتالیزورهای التراسونیک آماده:
به عنوان مثال MoS_H2S، نانو آهن

احیای کاتالیزور

اگرچه کاتالیست ها در طی واکنش های شیمیایی مصرف نمی شوند، اما فعالیت و کارایی آنها می تواند به دلیل تجمع و رسوب کاهش یابد. بنابراین ، می توان مشاهده کرد که کاتالیزورها در ابتدا فعالیت کاتالیزوری بالا و گزینش اکسیژن را نشان می دهند. با این حال، در طول واکنش تخریب کاتالیزورها می تواند به دلیل تجمع رخ دهد. با استفاده از تابش اولتراسونیک کاتالیزورها را می توان به عنوان حفره ای نیروهای پراکنده ذرات و رسوبات را از سطح حذف می کنند.

شستشوی زغال سنگ: خاکستر زدایی و گوگرد زدایی اولتراسونیک

تهویه اولتراسونیک می تواند عملکرد روش های شناور زغال سنگ را افزایش دهد که برای گوگردزدایی و deashing استفاده می شود. بزرگترین مزیت روش اولتراسونیک حذف همزمان خاکستر و گوگرد است. [1] سونوگرافی و جریان آکوستیک آن به دلیل تأثیراتشان بر روی ذرات شناخته شده است. سونوگرافی قدرت ذرات زغال سنگ را deagglomerate و پراکنده می کند و سطح آنها را جلا می دهد. علاوه بر این، سونوگرافی ماتریس زغال سنگ را تمیز می کند و گوگرد و خاکستر را از بین می برد.
با تهویه جریان پالپ ، سونوگرافی با قدرت بالا برای بهبود خاکستر زدایی و گوگرد زدایی خمیر استفاده می شود. فراصوت با کاهش محتوای اکسیژن و کشش بین سطحی بر طبیعت پالپ تأثیر می گذارد ، در حالی که مقدار pH و درجه حرارت را افزایش می دهد. در نتیجه، درمان اولتراسونیک زغال سنگ با گوگرد بالا باعث بهبود گوگرد زدایی می شود.

کاهش آبگریزی پیریت به کمک اولتراسونیک

رادیکال های اکسیژن التراسونیک تولید شده بیش از حد اکسیداسیون سطح پیریت و باعث می شود گوگرد موجود در خمیر به نظر می رسد به شکل واحدهای سولفوکسید. این امر آبگریزی پیریت را کاهش داد.

شرایط شدید در طول فروپاشی مافوق صوت تولید کاویتاسیون حباب های موجود در مایعات قادر به ایجاد رادیکال های آزاد هستند. این به این معنی است که به عنوان مثال فراصوت آب شکستن پیوندهای مولکولی تولید رادیکال های آزاد از • OH و • OH.

H_H2SO → • H + • OH
رادیکال های آزاد • OH و • H تولید شده می توانند تحت واکنش های ثانویه قرار گیرند ، به شرح زیر:
• H + O_H2S → • HO_H2S
• OH + • OH → H_H2SO_H2S
•اچ. اُ._H2S + • HO_H2S → H2O_H2S + O_H2S
H2O2 تولید شده ناپایدار است و اکسیژن نوپا را به سرعت تخلیه می کند. بنابراین محتوای اکسیژن در آب پس از تهویه اولتراسونیک افزایش می یابد. اکسیژن نوپا که بسیار فعال است ، می تواند با ذرات معدنی موجود در پالپ واکنش داده و میزان اکسیژن خمیر را کاهش دهد.
اکسیداسیون پیریت (FeS_H2S) در اثر واکنش O رخ می دهد_H2S با FeS_H2S.
2FeS + 3O_H2S + 4 ساعت_H2SO = 2Fe (OH)_H2S + 2 ساعت_H2Sبنابراین₃
FeS + 2O_H2S + 2 ساعت_H2SO = آهن (OH)_H2S + ساعت_H2Sبنابراین₄
2FeS + 2O_H2S + 2 ساعت+ = 2Fe²⁺ + S_H2SO^2- + ساعت_H2SO

استخراج زغال سنگ

برای استخراج زغال سنگ از حلال هایی استفاده می شود که می توانند در شرایط استخراج انتخاب شده هیدروژن را برای هیدروژناسیون زغال سنگ آزاد کنند. تترالین یک حلال اثبات شده است که در حین استخراج به نفتالین اکسید می شود. نفتالین را می توان جدا کرد و با هیدروژناسیون دوباره در تترالین تبدیل کرد. این فرآیند بسته به نوع زغال سنگ و زمان اقامت حدود سه ساعت تحت فشار در دماهای خاص انجام می شود.

التراسونیک فعال سازی مجدد ذرات زغال سنگ اکسید شده

شناورسازی کف یک فرآیند جداسازی است که برای تصفیه و بهره مندی از زغال سنگ با بهره گیری از تفاوت در آبگریزی آنها استفاده می شود.
شناور شدن زغال سنگ اکسید شده دشوار است، زیرا آب دوستی سطح زغال سنگ افزایش می یابد. اکسیژن متصل به سطح زغال سنگ گروه های فنل قطبی (-OH)، کربونیل (-C=O) و کربوکسیل (-COOH) را تشکیل می دهد که هیدراتاسیون سطح زغال سنگ را افزایش می دهد و در نتیجه آب دوستی آن را افزایش می دهد و از جذب معرف های شناور جلوگیری می کند.
اولتراسونیک درمان ذرات می توان برای حذف لایه های اکسیداسیون از ذرات زغال سنگ استفاده کرد تا سطح ذرات زغال سنگ اکسید شده دوباره فعال شود.

سوخت های زغال سنگ-آب-نفت و زغال سنگ-آب

. سنگزنی . دیسپرس (Dispersing) برای تولید دوغاب های ریز اندازه ذرات زغال سنگ در آب یا روغن استفاده می شود. با امواج فراصوت ، پراکندگی ذرات با اندازه خوب و در نتیجه یک سیستم تعلیق پایدار تولید می شود. (برای پایداری طولانی مدت، ممکن است نیاز به افزودن یک تثبیت کننده باشد.) وجود آب در این سوخت های زغال سنگ-آب و زغال سنگ-آب-نفت منجر به احتراق کامل تر و کاهش انتشار گازهای مضر می شود. علاوه بر این، زغال سنگ پراکنده در آب ضد انفجار می شود که جابجایی را تسهیل می کند.

مرجع / ادبیات

1. Ambedkar، B. (2012): شستشوی زغال سنگ التراسونیک برای خاکستر زدایی و گوگردزدایی: بررسی تجربی و مدل سازی مکانیکی. اسپرینگر ، 2012.
2. کانگ ، دبلیو. Xun, H.; کنگ، X.; لی ، م. (2009): اثرات ناشی از تغییرات در طبیعت خمیر پس از تهویه اولتراسونیک بر شناور زغال سنگ با گوگرد بالا. علوم و فناوری معدن 19, 1388. 498-502.