ผลของอุณหภูมิไพโรไลซิสของชีวมวลต่อการลดทาร์ในแกซิฟิเคชันด้วยไอน้ำโดยใช้ชาร์จากของผสมถ่านหิน/ชีวมวล

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของอุณหภูมิปลดปล่อยสารระเหยของชีวมวลต่อการลดทาร์ในแกซิฟิเคชันด้วยไอน้ำโดยใช้ชาร์จากของผสมถ่านหิน/ชีวมวล ในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งสองขั้นตอน ช่วงอุณหภูมิที่ศึกษา คือ 600 ถึง 800 องศาเซลเซียส ชีวมวลที่ใช้ศึกษาประกอบด้วย ฟางข้าวและไม้กระถินยักษ์ ตัวเร่งปฏิกิริยาคือชาร์ เตรียมได้จากการไพโรไลซิสที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส อุณหภูมิส่วนแกซิฟิเคชันคงที่ที่ 800 องศาเซลเซียส โดยผลิตภัณฑ์แก๊สที่เกิดขึ้นจากแกซิฟิเคชันของชีวมวลจะถูกนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟี (GC/TCD) ส่วนทาร์ถูกนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี (GC-MS) จากผลการทดลอง พบว่า ที่อุณหภูมิปลดปล่อยสารระเหย 800 องศาเซลเซียส ตัวเร่งปฏิกิริยาชาร์ทั้งหมดที่เตรียมได้ สามารถเร่งปฏิกิริยาการแตกตัวของทาร์จากชีวมวลในแกซิฟิเคชันด้วยไอน้ำได้ โดยทาร์จากชีวมวลเกิดการแตกตัวบนพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาชาร์กลายเป็นแก๊สเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ร้อยละการเปลี่ยนของคาร์บอนในผลิตภัณฑ์แก๊สเพิ่มขึ้น นอกจากนี้อุณหภูมิปลดปล่อยสารระเหยที่แตกต่างกัน ส่งผลต่อองค์ประกอบของทาร์จากชีวมวล ทำให้ค่าร้อยละการเปลี่ยนของทาร์ต่างกัน โดยพบว่าที่อุณหภูมิปลดปล่อยสารระเหย 700 องศาเซลเซียส มีค่าร้อยละการเปลี่ยนของทาร์มากกว่าที่อุณหภูมิปลดปล่อยสารระเหย 800 องศาเซลเซียส เป็นผลมาจากองค์ประกอบของแนฟทาลีน ซึ่งเป็นสารประกอบแอโรแมติกที่มีเสถียรภาพสูง และพบว่ามีปริมาณมากในทาร์ที่อุณหภูมิปลดปล่อยสารระเหย 800 องศาเซลเซียส ทำให้การแตกตัวบนพื้นผิวเกิดขึ้นได้ยาก นอกจากนี้พบว่า ลักษณะทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาชาร์ อาทิเช่น พื้นที่ผิว ขนาดรูพรุน และแร่ธาตุในตัวเร่งปฏิกิริยาชาร์ มีผลต่อความสามารถในการแตกตัวของทาร์ได้ เมื่อเปรียบเทียบชีวมวลทั้ง 2 ชนิด พบว่า องค์ประกอบของทาร์ไม่แตกต่างกันมากนัก แต่อย่างไรก็ตาม จากการทดลองนี้พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาชาร์ที่เตรียมได้สามารถแตกตัวทาร์ประเภทแอโรแมติกวงเดียวที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบได้ดีกว่าทาร์ประเภทอื่น ดังนั้น ปริมาณและองค์ประกอบของทาร์จากชีวมวลที่แตกต่างกัน เป็นปัจจัยที่มีผลต่อความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาในการแตกตัวของทาร์