Ultrazvukom uhoľných kalov prispieva k rôznym procesom pri výrobe energie z uhlia. Ultrazvuk podporuje katalytickú hydrogenáciu počas skvapalňovanie uhlia. Okrem toho, ultrazvukom môže zlepšiť plochu a extraktivitu uhlia. Nežiaduce chemické vedľajšie reakcie počas destretu a odsírovania sa môžu vyhnúť – proces v oveľa kratšom čase. Dokonca aj počas procesu separácie cez penu flotácia, jemné-veľkosť rozptyl častíc môže byť výrazne umocnený ultrazvukom.

Skvapalňovanie uhlia/proces uhlia a kvapaliny

Kvapalné palivá môžu byť priemyselne vyrábané z uhlia procesom “Skvapalňovanie uhlia”. Skvapalňovanie uhlia možno dosiahnuť prostredníctvom dvoch trás – priameho (DCL) a nepriameho skvapalňovanie (ICL).
Zatiaľ čo nepriame skvapalňovanie všeobecne zahŕňa splyňovanie uhlia, priamy skvapalňovanie proces prevádza uhlie priamo do kvapaliny. Preto sa rozpúšťadlá (napr. tetralín) alebo katalyzátory (napr.₂) sa používajú v kombinácii so zvýšenými tlakmi a teplotami na prelomenie organickej štruktúry uhlia. Keďže kvapalné uhľovodíky majú vo všeobecnosti vyšší pomer vodíka a oxidu uhličitého ako uhlie, v technológiách ICL a DCL sa vyžaduje proces hydrogenácie alebo procesu odmietnutia uhlíka.

Priamy skvapalňovanie uhlia

Štúdie ukázali, že priame skvapalňovanie uhlia rozpúšťadle prereated uhlie možno výrazne zlepšiť. Tri rôzne druhy nižšej hodnosti bitúmenových uhlia boli sonicated v rozpúšťadle. Ultrazvuk indukoval opuch a dispergačné Výsledkom je pozoruhodne vyššia výťažnosť skvapalňovanie.

Nepriame skvapalňovanie uhlia

Uhlie sa môže premeniť na kvapalné palivá prostredníctvom nepriamych procesov skvapalňovania uhlia (ICL) prostredníctvom splynenia, po ktorom nasleduje katalytická premena syntetického plynu na čisté uhľovodíky a okyanované dopravné palivá, ako je metanol, dimetyléter, Nafta-alebo benzín-ako palivo. Syntéza Fischer-Tropsch vyžaduje použitie katalyzátorov, ako sú katalyzátory na báze železa. Cez ultrazvukové fragmentácia častíc, účinnosť katalyzátorov sa môže výrazne zlepšiť.

Ultrazvukový katalyzátor aktivácie

Ultrazvukovou liečbou sa môžu častice Rozptýlené, deaglomerované a Roztrieštené – čo má za následok vyšší povrch častíc. Pre katalyzátory to znamená vyšší aktívny povrch, ktorý zvyšuje katalytickú reaktivitu častíc.
Príklad: Nano-mierka Fe katalyzátor
Sonochemicky pripravená Nanophase železo je aktívnym katalyzátorom pre Fischer-Tropsch hydrogenácie CO a pre hydrogenolýzu a dehydrogenáciu Alkanov, najmä kvôli jeho vysokej povrchovej plochy (> 120mg^-1.). Prepočítavacie kurzy CO a H₂ na nízkomolekulárne alkánoch boli približne 20-krát vyššie na gram Fe ako pre jemnú časticu (priemer 5 μm) komerčný železný prášok pri 250 ° c a viac ako 100-krát aktívnejší pri 200 ° c.

Príklady pre rozpúšťadle pripravené katalyzátory:
napríklad MoS₂, nano-Fe

Katalyzátor rekultivácia

Aj keď katalyzátory nie sú konzumované počas chemických reakcií, ich aktivita a účinnosť sa môže znížiť v dôsledku aglomerácie a zanášania. Preto je možné pozorovať, že katalyzátory spočiatku vykazujú vysokú katalytickú aktivitu a selektívnosť oxygenátu. Avšak, počas reakcie degradácie katalyzátorov môže dôjsť v dôsledku agregácie. Ultrazvukový ožarovanie katalyzátory môžu byť regenerované ako Cavitational Sily Rozptýliť častíc a odstrániť dekrétov z povrchu.

Uhlie Wash: Ultrazvukový de-Ashing a Desulfurization

Ultrazvukový kondicionovanie môže zvýšiť výkon uhoľných flotačných metód, ktoré sa používajú na odsírenie a deashing. Najväčšou výhodou ultrazvukovej metódy je simultánne odstránenie popola a síry. [1] ultrazvuk a jeho akustické streamovanie sú dobre známe pre ich účinky na častice. Power ultrazvuk deaglomeruje a rozptyľuje uhlie častíc a leštič ich povrchu. Okrem toho, Ultrazvuk čistí uhlie matice odstránenie síry a popola.
Kondicionovaním celulózy prúd, vysoký výkon ultrazvuk sa aplikuje na zlepšenie de-ashing a desulfurization buničiny. Ultrazvukom ovplyvňuje buničiny prírody znížením obsahu kyslíka a medzizvové napätie, zatiaľ čo zvyšuje hodnotu pH a teplotu. Tým, ultrazvukové ošetrenie vysokého síru uhlia zlepšuje odsírenie.

Ultrasonically-asistovanej zníženie Hydrofóbicity pyrit

Rozpúšťadle generované kyslíkové radikály cez-oxidovať pyrit povrchu a robí síry existujúce v buničine sa zdajú byť vo forme sulfoxidu jednotiek. To znížilo hydrofóbicity pyrit.

Intenzívne stavy počas kolapsu rozpúšťadle generované kavitácia bubliny v kvapalinách sú schopné vytvárať voľné radikály. To znamená, že tj ultrazvukom vody prestávky molekuly dlhopisy produkujúce voľné radikály • OH a • OH.

H₂O → • H + • OH
• OH a • H voľných radikálov generované môžu podstúpiť sekundárne reakcie, a to nasledovne:
• H + O₂ → • HO₂
• OH + • OH → H₂O₂
• Je to₂ + • HO₂ → H2O₂ + O₂
Vyrobené H2O2 je nestabilný a vypúšťanie nascent kyslíka rýchlo. Takže obsah kyslíka vo vode sa zvyšuje po ultrazvukovej kondicionácia. Vznikajúci kyslík, ktorý je vysoko aktívny, môže reagovať s minerálnymi časticami existujúcimi v buničine a znížiť obsah kyslíka v buničine.
Oxidácia Pyrit (FeS₂) dochádza v dôsledku reakcie O₂ s FeS₂,
2FeS + 3O₂ + 4H₂O = 2Fe (OH)₂ + 2H₂Takže₃
FeS + 2O₂ + 2H₂O = FE (OH)₂ + H₂Takže₄
2FeS + 2O₂ + 2H + = 2Fe^{2 +} + S₂O^2- + H₂O

Ťažba uhlia

Pre extrakčné rozpúšťadlá na uhlie sa používajú, ktoré môžu uvoľňovať pod vybratým ťažobným podmienkam vodík na hydrogenáciu uhlia. Tetralin je osvedčený rozpúšťadlo, ktoré sa počas extrakcie oxiduje na naftalén. Naftalén môže byť oddelený a musí byť prevedený, hydrogenáciou opäť v tetralíne. Proces sa vykonáva pod tlakom pri špecifických teplotách v závislosti od typu uhlia a doba bydliska asi tri hodiny.

Ultrazvukové reaktivácia oxidovaných uhoľných častíc

Froth floatation je separačné proces, ktorý sa používa na čistenie a zvýhodnenie uhlia tým, že využije rozdiely v ich hydrofóbicity.
Oxidované uhlie je ťažké plávať, pretože hydrofilnosť uhlia povrchu sa zvyšuje. Priložený kyslík na uhoľnom povrchu tvorí polárny fenol (-Oh), karbonyl (-C = O), a karboxyl (-COOH) skupiny, ktoré zvyšujú hydratáciu uhoľného povrchu, a tým zvýšiť jeho hydrofilné, bráni flotačné činidlá z adsorbaním.
Ultrazvukový spracovanie častíc môžu byť použité na odstránenie oxidačných vrstiev z uhoľných častíc tak, že povrch oxidovaných uhoľných častíc je re-aktivovaný.

Uhlie-voda-ropa a uhlie-vodné palivá

Ultrazvukové brúsenie a dispergačné sa používa na výrobu jemne-veľkosť kalu z uhlia častíc vo vode alebo oleji. Ultrazvukom, jemné-veľkosť častíc rozptyl, a tým stabilné pozastavenie je generovaný. (Pre dlhodobú stabilitu môže byť potrebné Pridanie stabilizátor.) Prítomnosť vody v týchto palivách uhlia a vody a uhlia a vody-ropa má za následok úplnejšie spaľovanie a znižuje škodlivé emisie. Okrem toho, uhlie rozptýlené vo vode sa stáva explóziou-dôkaz, ktorý uľahčuje manipuláciu.

Referencie/literatúra

1. Ambedkar, B. (2012): ultrazvukové uhlie-Wash pre de-Ashing a de-Sulfurization: experimentálne vyšetrovanie a mechanistické modelovanie. Springer, 2012.
2. Kang, W.; Xun, H.; Kong, X.; Li, M. (2009): účinky zmien v buničine prírode po ultrazvukovej kondicionácii na vysokosírnej uhlie floatation. Baníctvo veda a technológia 19, 2009. 498-502.