ไฮโดรดีออกซีจีเนชันของกวัยอะคอลและน้ำมันชีวภาพบนนิกเกิลโมลิบดินัม/เซอร์โคเนีย-อะลูมินา

Abstract

งานวิจัยนี้ต้องการสังเคราะห์และศึกษาอิทธิพลของตัวรองรับ ZrO2-Al2O3 ต่อกัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลโมลิบดินัมบนตัวรองรับผสมเซอร์โคเนีย-อะลูมินา (NiMo/ZrO2-Al2O3) เพื่อใช้ในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซีจีเนชันของกวัยอะคอลและน้ำมันชีวภาพ โดยทำการสังเคราะห์ตัวรองรับผสมเซอร์โคเนียและอะลูมินาที่อัตราส่วนโดยโมลเซอร์โคเนียต่ออะลูมินา (ZrO2/Al2O3) เท่ากับ 0/1 1/4 2/3 4/1 และ 1/0 ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล (hydrothermal method) จากนั้นสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo บนตัวรองรับผสมเซอร์โคเนีย-อะลูมินา ด้วยวิธีอิมเพรกเนชัน (impregnation method) โดยใช้นิกเกิล 3.3% และโมลิบดินัม 15% โดยน้ำหนักของตัวรองรับ ศึกษาภาวะในการไฮโดรดีออกซีจีเนชัน ได้แก่ ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น (10-30 บาร์) และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา (2-6 ชม.) ก่อนทำปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาถูกรีดักชัน (reduction) แบบอิน-ซิทู (in-situ) ที่ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น 10 บาร์ อุณหภูมิ 400 oซ เป็นเวลา 2 ชม. ทำไฮโดรดีออกซีจีเนชันที่อุณหภูมิ 300 oซ ควบคุมอัตราการกวนอยู่ที่ 400 รอบ/นาที จากการศึกษาพบว่า การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 ทำให้ค่าการเปลี่ยนแปลงกวัยอะคอลและปริมาณฟีนอลมีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณ ZrO2 เพิ่มขึ้น แต่สามารถยับยั้งการเกิดโค้กบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาได้เมื่อเทียบกับการใช้ตัวรองรับ Al2O3 ในส่วนของภาวะในการทำปฏิกิริยาพบว่า ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้นส่งผลต่อตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 โดยเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ค่าการเปลี่ยนแปลงกวัยอะคอลและปริมาณฟีนอลมีแนวโน้มสูงขึ้น และสามารถยับยั้งเกิดการคาร์บอนบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาได้ สำหรับผลของระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาทุกตัวมีค่าการเปลี่ยนแปลงกวัยอะคอล ปริมาณฟีนอล และการเกิดโค้กบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเมื่อระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น เมื่อศึกษากัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 ต่อไฮโดรดีออกซีจีเนชันของน้ำมันชีวภาพที่ได้จากการไพโรไลซิสของขี้เลื้อยและปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 สามารถลดปริมาณออกซิเจนในน้ำมันชีวภาพจาก 55.9 เป็น 35.3% โดยน้ำหนัก จึงทำให้ค่าความร้อนของน้ำมันชีวภาพมีค่าสูงขึ้นจาก 13.5 เป็น 22.8 เมกะจูล/กิโลกรัม