Ultraschall Kuel Behandlungen fir Energie Produktioun

D'Sonicatioun vu Kueleschlämmer dréit zu verschiddene Prozesser während der Energieproduktioun aus Kuel bäi. Ultraschall fördert d'katalytesch Hydrogenatioun wärend der Flëssegkeet vu Kuel. Ausserdeem kann d'Sonicatioun d'Uewerfläch an d'Extraitabilitéit vu Kuel verbesseren. Ongewollt chemesch Niewereaktiounen wärend der Entäschung an der Entschwiewel kënne vermeit ginn – de Prozess a vill manner Zäit ze realiséieren. Och während dem Trennungsprozess iwwer Schaumflotatioun kann déi feingréisst Dispersioun vu Partikel wesentlech duerch Sonikatioun verbessert ginn.

Kuel Liquefaction / Kuel-zu-Flësseg Prozess

Flësseg Brennstoffer kënnen industriell aus Kuel duerch de Prozess vun produzéiert ginn “Kuel Liquefaction”. Kuel Flëssegkeet kann iwwer zwee Weeër erreecht ginn – direkt (DCL) an indirekt Flëssegkeet (ICL).
Wärend déi indirekte Flëssegkeet allgemeng d'Vergasung vu Kuel involvéiert, konvertéiert den direkten Liquefatiounsprozess Kuel direkt a Flëssegkeet. Dofir sinn Léisungsmëttel (zB Tetralin) oder Katalysatoren (zB MoS₂) ginn a Kombinatioun mat erhöhten Drock an Temperaturen benotzt fir d'organesch Struktur vun de Kuel opzebriechen. Well flësseg Kuelewaasserstoffer allgemeng e méi héije Waasserstoff-Kuelestoff-Molerverhältnis hunn wéi Kuel, ass e Hydrogenéierungs- oder Kuelestoff-Oflehnungsprozess a béid ICL an DCL Technologien erfuerderlech.

Direkt Kuel Liquefaction

Studien hu gewisen datt d'direkt Kueleflëssegkeet vun ultraschall virbehandelt Kuel däitlech verbessert ka ginn. Dräi verschidden Aarte vu bituminöse Kuel mat nidderegem Rang sinn a Léisungsmëttel sonicéiert ginn. Den Ultraschall induzéiert Schwellung an Dispergéieren huet zu bemierkenswäert méi héije Liquefatiounsausgaben gefouert.

Indirekt Kuel Liquefaction

Kuel kann a flëssege Brennstoffer ëmgewandelt ginn duerch indirekt Kuel Liquefaction (ICL) Prozesser duerch Vergasung gefollegt vun der katalytescher Konversioun vu Syngas a propper Kuelewaasserstoffer a oxygenéiert Transportbrennstoffer wéi Methanol, Dimethylether, Fischer-Tropsch Diesel- oder Benzinähnlech Brennstoffer. D'Fischer-Tropsch Synthese erfuerdert d'Benotzung vu Katalysatoren wéi Eisen-baséiert Katalysatoren. Duerch Ultraschall Partikel Fragmentatioun, kann d'Effizienz vun de Katalysatoren wesentlech verbessert ginn.

Ultraschall Katalysator Aktivatioun

Duerch Ultraschallbehandlung kënnen Partikelen sinn verspreet, deagglomeréiert an fragmentéiert - wat zu enger méi héijer Partikelfläch resultéiert. Fir Katalysatoren heescht dat méi héich aktiv Uewerfläch, wat d'katalytesch Reaktivitéit vun de Partikelen erhéicht.
Beispill: Nano-Skala Fe Katalysator
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). Konvertéieren CO an H₂ zu niddereg molekulare Gewiicht Alkanes waren ongeféier 20 Mol méi héich pro Gramm Fe wéi fir fein Partikel (5 μm Duerchmiesser) kommerziell Eisen Pudder bei 250 ° C a méi wéi 100 Mol méi aktiv bei 200 ° C.

Beispiller fir Ultraschall preparéiert Katalysatoren:
zB MoS₂, nano-Fe

Katalysator Erhuelung

Och wann Katalysatoren net während chemesche Reaktioune verbraucht ginn, kënnen hir Aktivitéit an Effizienz erofgoen wéinst Agglomeratioun a Fouling. Dofir kann et observéiert ginn datt Katalysatoren ufanks eng héich katalytesch Aktivitéit a Sauerstoffselektivitéit weisen. Wéi och ëmmer, wärend der Reaktioun kann d'Degradatioun vun de Katalysatoren optrieden wéinst Aggregatioun. Duerch Ultraschallbestralung kënnen Katalysatoren regeneréiert ginn als den cavitational Kräften verspreet d'Partikelen an ewechzehuelen Oflagerungen vun der Uewerfläch.

Kuel Wash: Ultrasonic Entfaassung an Desulfuriséierung

Ultraschallbedéngung kann d'Performance vu Kuelflotatiounsmethoden verbesseren, déi fir Entschwiewel an Entschëllegung benotzt ginn. De gréisste Virdeel vun der Ultraschallmethod ass déi gläichzäiteg Entfernung vun Asche a Schwefel.[1] Ultraschall a seng akustesch Streaming si bekannt fir hir Effekter op Partikelen. Power Ultraschall deagglomeréiert a verdeelt Kuelpartikelen a poléiert hir Uewerfläch. Ausserdeem botzt Ultraschall d'Kuelmatrix a läscht Schwefel an Asche.
Duerch d'Conditionéierung vum Pulpstroum gëtt héich Kraaft Ultraschall applizéiert fir d'Entfaassung an d'Entschwefelung vum Pulp ze verbesseren. D'Sonicatioun beaflosst d'Pulp-Natur andeems de Sauerstoffgehalt an d'Interfaciale Spannung reduzéiert gëtt, wärend de pH-Wäert an d'Temperatur eropgeet. Doduerch verbessert d'Ultraschallbehandlung vu héije Schwefelkuel d'Entschwiewel.

Ultraschall-assistéiert Ofsenkung vun der Hydrophobitéit vu Pyrit

Ultraschall generéiert Sauerstoffradikale iwweroxidéieren d'Pyrit-Uewerfläch a mécht de Schwefel, deen an der Pulp existéiert, an der Form vu Sulfoxid-Eenheeten schéngen. Dëst huet d'Hydrophobie vum Pyrit reduzéiert.

Déi intensiv Bedéngungen während dem Zesummebroch vun der Ultraschall generéiert Kavitatioun Blasen a Flëssegkeete si fäeg fräi Radikale ze kreéieren. Dat heescht, d.h. d'Sonication vum Waasser brécht d'Molekülbindungen, déi fräi Radikale vun •OH an •OH produzéieren.

H₂O → •H + •OH
Déi generéiert fräi Radikale •OH an •H kënne sekundär Reaktiounen ënnergoen, wéi follegt:
•H + O₂ → •HO₂
•OH + •OH → H₂O₂
•HO₂ + •HO₂ → H2O₂ + O₂
Den H2O2 produzéiert ass onbestänneg an entléisst séier Sauerstoff. Also erhéicht de Sauerstoffgehalt am Waasser no Ultraschallbedéngung. Den nascent Sauerstoff, deen héich aktiv ass, kann mat Mineralpartikelen, déi am Pulp existéieren, reagéieren an de Sauerstoffgehalt vum Pulp reduzéieren.
Oxidatioun vu Pyrit (FeS₂) geschitt wéinst der Reaktioun vum O₂ mam FeS₂.
2 FeS + 3O₂ + 4H₂O = 2Fe(OH)₂ + 2H₂SO₃
FeS + 2O₂ + 2H₂O = Fe(OH)₂ + H₂SO₄
2FeS + 2O₂ + 2H+ = 2Fe²⁺ + S₂O^2- + H₂O

Kuel Extraktioun

Fir Kuelextraktioun gi Léisungsmëttel benotzt, déi ënner de gewielten Extraktiounsbedéngungen Waasserstoff fir d'Hydrenatioun vu Kuel fräiginn. Tetralin ass e bewährte Léisungsmëttel, deen während der Extraktioun zu Naphthalen oxidéiert gëtt. Naphthalen kann ofgetrennt a ëmgewandelt ginn, duerch Hydrogenéierung erëm am Tetralin. De Prozess gëtt ënner Drock bei spezifeschen Temperaturen ofhängeg vun der Aart vu Kuel a Residenzzäite vu ronn dräi Stonnen duerchgefouert.

Ultraschall Reaktivéierung vun oxidéierte Kuelpartikelen

Froth Floatatioun ass e Trennungsprozess dee benotzt gëtt fir Kuel ze purifizéieren an ze profitéieren andeems se Differenzen an hirer Hydrophobisitéit profitéieren.
Oxidéiert Kuelen si schwéier ze schwammen, well d'Hydrophilizitéit vun der Kuelenfläch eropgeet. Den ugeschlossene Sauerstoff op der Kuel Uewerfläch bildt polare Phenol (-OH), Carbonyl (-C=O), a Carboxyl (-COOH) Gruppen, déi d'Hydratatioun vun der Kuel Uewerfläch verbesseren an domat seng Hydrophilizitéit erhéijen, a Flotatiounsreagenz verhënneren aus adsorbéiert ginn.
En Ultraschall Partikelbehandlung kann benotzt ginn fir Oxidatiounsschichten aus Kuelpartikelen ze entfernen, sou datt d'Uewerfläch vun oxidéierte Kuelpartikelen nei aktivéiert gëtt.

Kuel-Waasser-Ueleg a Kuel-Waasser Brennstoffer

ultrasonic Schleifen an Dispergéieren gëtt benotzt fir feingréisst Schläimunge vu Kuelpartikelen a Waasser oder Ueleg ze generéieren. Duerch Ultraschall gëtt eng feingréisst Partikeldispersioun an doduerch eng stabil Suspension generéiert. (Fir laangfristeg Stabilitéit, kann d'Zousatz vun engem Stabilisator néideg sinn.) D'Präsenz vu Waasser an dëse Kuel-Waasser- a Kuel-Waasser-Ueleg Brennstoffer féiert zu enger méi kompletter Verbrennung a reduzéiert schiedlech Emissiounen. Ausserdeem gëtt d'Kuel, déi am Waasser dispergéiert ass, d'Explosiounsbeständeg, wat d'Handhabung erliichtert.

Referenz / Literatur

1. Ambedkar, B. (2012): Ultrasonic Coal-Wash fir De-Ashing an De-Sulfurization: Experimentell Untersuchung a mechanesch Modeller. Springer, 2012.
2. Kang, W.; Xun, H.; Kong, X.; Li, M. (2009): Effekter vu Verännerungen an der Pulp Natur no Ultraschallbedéngung op High-Schwefel Kuel Floatatioun. Biergbau Science an Technology 19, 2009. 498-502.