エネルギー生産のための超音波石炭トリートメント

石炭スラリーの超音波処理は、石炭からのエネルギー産生の間の種々のプロセスに寄与する。超音波は、石炭の液化の間に接触水素化を促進します。さらに、超音波処理は、表面積及び石炭の抽出率を向上させることができます。デアッシングおよび脱硫中に望ましくない化学副反応を回避することができます – はるかに短い時間でプロセスを達成。フロス浮選を介して分離プロセスの間、粒子の細かいサイズの分散は有意に超音波処理することによって高めることができます。

石炭液化/石炭 - 液体プロセス

Ultrasonication promotes the coal wash, desulfurization, dishing and coal conditioning. (Click to enlarge!)液体燃料は、工業的プロセスによって石炭から製造することができます “石炭液化”。石炭液化は、二つの経路を介して達成することができます – (DCL)直接および間接液化(ICL)。
間接液化は、一般的に石炭のガス化を伴う一方、直接液化プロセスは、液体に直接石炭を変換します。したがって、溶媒(例えばテトラリン)または触媒(例えばのMoS2)石炭の有機構造を破壊するために高められた圧力及び温度と組み合わせて使用​​されます。液体炭化水素は、一般的に石炭よりも高い水素 - 炭素のモル比を有するように、水素化または炭素拒絶プロセスは、ICL及びDCL技術の両方が必要です。

直接石炭液化

研究では、超音波前処理石炭の直接石炭液化を著しく向上させることができることを示しています。下位瀝青炭の3種類を、溶媒中で超音波処理されています。超音波誘起腫れと 分散 著しく高い液化利回りが生じました。

間接石炭液化

石炭は、(ICL)は、メタノール、ジメチルエーテル、フィッシャー・トロプシュdiesel-またはガソリンのような燃料としてクリーン炭化水素および酸素輸送燃料への合成ガスの触媒変換に続いてガス化を介して処理する間接的な石炭液化により液体燃料に変換することができます。フィッシャー・トロプシュ合成は、鉄系触媒のような触媒を使用する必要があります。超音波を介しました 粒子の断片化、触媒の効率を大幅に向上させることができます。

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超音波触媒活性化

超音波処理によって、粒子とすることができます 分散した解凝集 そして 断片化 - より高い粒子表面が得られます。触媒の場合、これは粒子の触媒反応性を増加させる高い活性表面を意味します。
例:ナノスケールFe触媒
Sonochemically調製ナノ相鉄は、主にその高い表面積(> 120mgのに対して、COのフィッシャー・トロプシュ水素化およびアルカンの水素化及び脱水素化のための活性触媒であります-1)。 COやHの変換の料金2 低分子量アルカンを250°Cでの微細粒子(直径5μm)商業鉄粉よりも鉄のグラム当たり約20倍であり、200℃で100倍以上より活性。

超音波で調製した触媒の例:
例えばMoS2、ナノフェ

触媒の再利用

触媒は、化学反応中に消費されていないにもかかわらず、彼らの活動と効率が原因凝集し、汚れを減らすことができます。したがって、触媒は最初に高い触媒活性および含酸素化合物選択性を示すことを観察することができます。しかし、触媒の反応分解中に凝集による発生する可能性があります。超音波照射することにより触媒はとして再生することができます キャビテーション分散 粒子と表面から堆積物を取り除きます。

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石炭洗浄:超音波デアッシングおよび脱硫

超音波コンディショニングは、脱硫と脱灰のために使用される石炭浮選法の性能を向上させることができます。超音波法の最大の利点は、灰および硫黄の同時の除去である。[1]超音波およびその音響流は、粒子に対する効果についてはよく知られています。パワー超音波解凝集とは、石炭粒子を分散させ、その表面を研磨します。また、超音波は、硫黄と灰を除去する石炭マトリックスをcleanes。
コンディショニングによりパルプ流は、高パワーの超音波は、パルプの脱灰化および脱硫を改善するために適用されます。超音波処理は、pH値及び温度を上昇させる一方で、酸素含有量および界面張力を減少させることによって、パルプの性質に影響を与えます。これにより、高硫黄石炭の超音波処理は、脱硫を改善します。

黄鉄鉱の疎水性の低下を超音波アシスト

超音波過酸化黄鉄鉱表面を酸素ラジカルを生成し、パルプ中に存在する硫黄はスルホキシド単位の形態であるように見えることができます。これは、黄鉄鉱の疎水性を減少させました。

超音波で生成されたの崩壊時に激しい条件 キャビテーション 液体中の気泡がフリーラジカルを作成することが可能です。これは、水の、すなわち超音波処理は、•OHと•OHのフリーラジカルを生成する分子結合を破壊することを意味します。

H2O → •H + •OH

次のように生成•OHとH•フリーラジカルは、二次反応を受けることができます。
•H +2 → •HO2
•OH + •OH → H2ザ・2
•HO2 +•HO2 → H2O2 +2

生産H2O2は不安定であり、すぐに発生期の酸素を放出します。超音波コンディショニング後の水が増加中の酸素含有量ので。発生期の酸素は、高度に活性である、パルプ中に存在する鉱物粒子と反応し、パルプの酸素含有量を低減することができます。
黄鉄鉱の酸化(FES2)Oの反応による発生2 FeSを持ちます2
2フェス + 3O2 + 4ः2O = 2Feの(OH)2 + 2H2そう3
フェス + 2O2 + 2H2=のFe(OH)2 + H2そう4
2フェス + 2O2 + 2H + = 2Feの2+ + S2ザ・2- + H2ザ・

石炭抽出

石炭抽出溶媒が使用されるため、石炭の水素化のために選択された抽出条件の水素下で放出することができます。テトラリンは、抽出中にナフタレンに酸化される実績のある溶媒です。ナフタレンを分離することができ、テトラリン中で再び水素化することにより、変換することができます。プロセスは約3時間の石炭及び滞留時間の種類に応じて、特定の温度で圧力下で行われます。

酸化された石炭粒子の超音波再活性化

フロス浮選は、それらの疎水性の差を利用してciate石炭を精製し、ベネFiのために使用される分離プロセスです。
酸化された石炭は、石炭表面増加の親水性として、浮遊することが困難です。から浮選試薬を防止取り付け石炭表面形態極性フェノール(-OH)、カルボニル(-C = O)の酸素、及び従って石炭表面の水和を向上させ、カルボキシル(-COOH)基、その親水性を増加させ、吸着されます。
超音波 粒子治療 酸化された石炭粒子の表面を再活性化されるように、石炭粒子から酸化層を除去するために使用することができます。

石炭 - 水 - 石油・石炭 - 水燃料

超音波 研削 そして 分散 水または油中の石炭粒子の微細なサイズのスラリーを生成するために使用されます。超音波処理により、微細なサイズの粒子分散し、それによって安定な懸濁液が生成されます。 (長期安定性のために、安定剤の添加が必要とされるかもしれない。)これらの石炭水と石炭 - 水 - 油燃料はより完全な燃焼をもたらし、有害な排出量を削減中の水の存在。また、水に分散させた石炭は防爆取り扱いが容易となります。

リファレンス/文学

  1. アンベードカル、B.(2012):デ・アッシングおよび脱硫用超音波石炭洗浄:実験的研究および機械論的モデル。スプリンガー、2012。
  2. カン、W .;魯迅、H .;香港、X;リー、M.(2009):高硫黄石炭浮上に超音波コンディショニング後のパルプの性質の変化の影響。鉱業科学技術19、2009 498-502。

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知る価値のある事実

超音波組織ホモジナイザーは、多くの場合、プローブソニケータ、ソニックlyser、超音波破砕、超音波粉砕機、ソノruptor、ソニファイアー、ソニックジスメンブレーター、細胞破砕、超音波分散又は溶解と呼ばれます。異なる用語は、超音波処理によって達成することができ、さまざまなアプリケーションに起因します。