Effect of single metal loading on CaO/AL2O3 pellet catalyst for biodiesel production

Nattawadee Munbupphachart

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77243

Title:	Effect of single metal loading on CaO/AL2O3 pellet catalyst for biodiesel production
Other Titles:	ผลของการเติมโลหะเดี่ยวบนตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 สำหรับการผลิตไบโอดีเซล
Authors:	Nattawadee Munbupphachart
Advisors:	Suttichai Assabumrungrat Kanokwan Ngaosuwan
Other author:	Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
Issue Date:	2020
Publisher:	Chulalongkorn University
Abstract:	Biodiesel is a sustainable biofuel mainly derived from transesterification of vegetable oil or animal fat. Transesterification is increasingly being catalyzed by heterogeneous catalysts in recent years. As a result of a high-pressure drop, solid base catalysts in a powder form are not suitable for a continuous process. A pellet catalyst is more convenient, but it has lower surface per volume as well as lower in its catalytic activity for transesterification. This research aims at studying the effect of metal oxides loading on CaO/Al2O3 pellet catalyst for improvement of catalytic activity of transesterification. The 20 wt.% single metal loading of metal oxides on CaO/Al2O3 pellet catalysts including Li-CaO/Al2O3, K-CaO/Al2O3, Sr-CaO/Al2O3, and Fe-CaO/Al2O3 were synthesized by incipient impregnation method. The K-CaO/Al2O3 pellet catalyst gave the highest biodiesel yield (95.5%) under 12:1 methanol to oil molar ratio, 65 °C, 10 wt.% catalysts and 6 h reaction time. Its total basicity was found to be 2.40 mmol/g. The initial TOF was determined and found the relationship between the basicity and its catalytic activity. In addition, the mechanical strength of K-CaO/Al2O3 pellet catalyst was increased when compared with the bare CaO/Al2O3 pellet catalyst. Unfortunately, the leaching problem of K-CaO/Al2O3 pellet catalyst was observed during the transesterification.
Other Abstract:	ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่ยั่งยืนซึ่งส่วนใหญ่ผลิตได้จากปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้น้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์ ในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ที่เป็นผง พบว่ามีความดันตกคร่อมสูง (pressure drop) จึงไม่เหมาะสำหรับกระบวนการต่อเนื่อง (continuous process) โดยตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้นรูปมีความสะดวกในการใช้งาน แต่อย่างไรก็ตามการที่มีพื้นผิวต่อปริมาตรต่ำจึงทำให้ความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันมีค่าลดลง งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการใส่โลหะออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 เพื่อปรับปรุงความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้จากการเติม 20 wt.% ของโลหะออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 ขึ้นรูป ประกอบด้วย Li-CaO/Al2O3, K-CaO/Al2O3, Sr-CaO/Al2O3 และ Fe-CaO/Al2O3 ซึ่งสังเคราะห์ด้วยวิธีการทำให้เอิบชุ่มพอดี (incipient wetness impregnation) พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด K-CaO/Al2O3 ได้ผลผลิตไบโอดีเซลสูงสุด (95.5%) ภายใต้อัตราส่วน 12:1 โมลเมทานอลต่อน้ำมันที่ 65 °C ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 10 wt.% เป็นเวลา 6 ชั่วโมง ค่าความเป็นเบสของตัวเร่งปฏิกิริยานี้มีค่าเท่ากับ 2.40 mmol/g และจากการศึกษาค่า TOF ช่วงเริ่มต้นพบว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นเบสกับความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ความแข็งแรงเชิงกล (mechanical strength) ของตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด K-CaO/Al2O3 เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 แต่อย่างไรก็ตามยังพบปัญหาการชะล้าง (leaching) ของตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด K-CaO/Al2O3 เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน
Description:	Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2020
Degree Name:	Master of Engineering
Degree Level:	Master's Degree
Degree Discipline:	Chemical Engineering
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77243
URI:	http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2020.60
metadata.dc.identifier.DOI:	10.58837/CHULA.THE.2020.60
Type:	Thesis
Appears in Collections:	Eng - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
6270091021.pdf		3 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record