การสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์จากเมทานอลบนระบบตัวเร่งปฏิริยาแกมมา-อะลูมินา

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์จากเมทานอลโดยการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันบนระบบตัวเร่งปฏิกิริยาแกมมา-อะลูมินา ภายในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งเพื่อนำผลิตภัณฑ์ไดเมทิลอีเทอร์ไปใช้แทนเชื้อเพลิงดีเซลต่อไป โดยในการทดลองได้ทำการศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิ ความเข้มข้นของเมทานอลป้อนเข้า ขนาดของตัวเร่งปฏิกิริยา และปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีผลต่อการสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์ จากการทดลองพบว่าการเพิ่มอุณหภูมิ และความเข้มข้นของเมทานอลป้อนเข้าให้ผลเป็นแนวโน้มเดียวกัน คือทำให้ค่าการเปลี่ยนของเมทานอลเพิ่มขึ้น แต่ผลเนื่องจากความเข้มข้นของ เมทานอลป้อนเข้ามีอิทธิพลน้อยกว่า คือเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของเมทานอล ค่าการเปลี่ยนของเมทานอลมีค่าเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย ผลเนื่องจากขนาดของตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่าในการทดลองที่ขนาดตัวเร่งปฏิกิริยา 0.15-0.25 มิลลิเมตรจะให้ค่าการเปลี่ยนของเมทานอลสูงกว่าเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาขนาด 2 มิลลิเมตร โดยภาวะที่เหมาะสมในการทดลอง คือที่อุณหภูมิ 330 องศาเซลเซียส อัตราการป้อน เมทานอลที่ 0.0315 โมลต่อนาที และตัวเร่งปฏิกิริยาขนาด 0.15-0.25 มิลลิเมตร ปริมาณ 1 กรัม ให้ค่าการเปลี่ยนของเมทานอลเป็น 88.13% องค์ประกอบของไดเมทิลอีเทอร์ในผลิตภัณฑ์แก๊ส 44.07% และองค์ประกอบของเมทานอลในผลิตภัณฑ์แก๊ส 11.87% ผลของการศึกษาอัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยา พบว่าการทดลองที่ตัวเร่งปฏิกิริยาขนาด 2 มิลลิเมตร ให้ค่าพลังงานกระตุ้น (Ea) 20.09 kcal/mol และที่ตัวเร่งปฏิกิริยาขนาด 0.15-0.25 มิลลิเมตร ค่าพลังงานกระตุ้นเท่ากับ 18.72 kcal/mol โดยปฏิกิริยาการสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์เป็นปฏิกิริยา อันดับ 1 การศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาพบว่าขั้นควบคุมการเกิดปฏิกิริยา คือขั้นการเกิดปฏิกิริยาเคมีส่วนขั้นตอนการแพร่ผ่านของแก๊สไม่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยา