การขจัดพอลิไซคลิกแอโรแมติกไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันไพโรไลซิสจากยางรถยนต์เหลือทิ้ง

Abstract

น้ำมันที่ได้จากการไพโรไลซิสยางรถยนต์เหลือทิ้ง (waste tire pyrolysis oil, WTPO) ประกอบไปด้วยสารประกอบพอลิไซคลิกแอโรมาติกส์ไฮโดรคาร์บอน (polycyclic aromatic hydrocarbon, PAHs) ประมาณ 10% โดยน้ำหนักเมื่อเทียบกับปริมาณ WTPO โดย PAHs ที่พบมากที่สุด คือ แนฟทาลีน ซึ่งมีความเป็นพิษต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม นี่จึงเป็นข้อจำกัดที่ทำให้ไม่สามารถนำ WTPO ไปใช้ในเครื่องยนต์ได้ ในงานวิจัยนี้จึงศึกษาการกำจัดแนฟทาลีนซึ่งเป็นแบบจำลองของ PAHs ผ่านกระบวนการไฮโดรจิเนชัน โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนตัวรองรับแกมมาอะลูมินา (Ni/γ-Al2O3) ที่มีและไม่มีตัวสนับสนุนโมลิบดินัม (Mo) ทังเสตน (W) หรือ แพลตินัม (Pt) สำหรับภาวะที่ศึกษาในการไฮโดรจิเนชัน ได้แก่ ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น (10-40 บาร์) อุณหภูมิ (250-400 องศาเซลเซียส) และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา (2-8 ชม.) ก่อนทำปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาถูกรีดักชัน (reduction) แบบอิน-ซิทู (in-situ) ที่ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น 30 บาร์ อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชม. ในกรณีที่ไม่มีตัวสนับสนุน Ni ปริมาณ 1-30% โดยน้ำหนักเมื่อเทียบกับตัวรองรับถูกเตรียมลงบน γ-Al2O3 ที่ถูกเตรียมด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มัล และค่าการเปลี่ยนแปลงแนฟทาลีนถูกวิเคราะห์ด้วยแก๊สโครมาโทกราฟี ตัวตรวจวัดชนิดเฟลมไอออไนเซชัน (GC-FID) พบว่าเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีปริมาณ Ni 20% โดยน้ำหนักเมื่อเทียบกับตัวรองรับให้ค่าการเปลี่ยนแปลงแนฟทาลีนสูงสุดที่ 29.5% โดยภาวะที่ใช้ คือความดันไฮโดรเจนเริ่มต้น 30 บาร์ อุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส นาน 4 ชั่วโมง ในกรณีมีตัวสนับสนุน ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo NiW และ NiPt ให้ค่าการเปลี่ยนแปลงแนฟทาลีนสูงสุดที่ 44.7 46.4 และ 55.8% เมื่ออัตราส่วนเชิงอะตอมของตัวสนับสนุนเป็น 0.27 0.05 และ 0.37 ตามลำดับ อย่างไรก็ตามตัวเร่งปฏิกิริยา Ni และ NiPt ไม่สามารถทนต่อสารประกอบกำมะถัน จึงไม่สามารถทำไฮโดรจิเนชันใน WTPO ได้ ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo และ NiW ที่อัตราส่วนเชิงอะตอมของตัวสนับสนุนที่ 0.27 และ 0.05 ตามลำดับ จึงถูกเลือกมาใช้ในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของ PAHs ใน WTPO จริง จากผลการทดลองพบว่าไฮโดรจิเนชันของ WTPO โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo และ NiW สามารถลด PAHs ใน WTPO จาก 59.3% เหลือ 18.0% และ 36.6% ตามลำดับ