ผลของตัวสนับสนุนต่อกัมมันตภาพและการสะสมคาร์บอนของตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/γ-Al2O3 สำหรับไฮโดรดีออกซิจิเนชัน

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการกำจัดอะตอมของออกซิเจนจากกวัยอะคอล (guaiacol, GUA) ซึ่งเป็นสารประกอบออกซิเจนที่พบมากในน้ำมันชีวภาพที่ได้จากการไพโรไลซิสของชีวมวลผ่านปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซิจิเนชัน (hydrodeoxygenation, HDO) โดยใช้นิกเกิลโมลิบดินัม/แกมมา-อะลูมินา (NiMo/γ-Al2O3) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งมีคอปเปอร์ (Cu) หรือซีเรียม (Ce) เป็นตัวสนับสนุน ตัวแปรที่ใช้ในงานวิจัย ได้แก่ อุณหภูมิที่ใช้ในการรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยา (250-350 องศาเซลเซียส) ปริมาณตัวสนับสนุน (2-8% โดยน้ำหนักของ γ-Al2O3) ความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยา (3.0-25% โดยน้ำหนักของกวัยอะคอล) ความดันไฮโดรเจนเริ่มต้น (10-20 บาร์) และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา (1-6 ชั่วโมง) ผลของตัวสนับสนุนทั้งสองชนิดต่อกัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาถูกศึกษาในด้านการเปลี่ยนกวัยอะคอล (GUA conversion) ระดับการไฮโดรดีออกซิจิเนชัน (%HDO) และปริมาณโค้ก (coke) ที่สะสมบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าเมื่อทำปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซิจิเนชันของกวัยอะคอลภายใต้ความดันไฮโดรเจนเริ่มต้น 10 บาร์ ที่ 300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/γ-Al2O3 ที่มี Cu เป็นตัวสนับสนุนที่ 4% โดยน้ำหนักของ γ-Al2O3 (NiMo4Cu/γ-Al2O3) ให้ค่าการเปลี่ยนกวัยอะคอลสูงที่สุด (38.2%) และเกิดการยับยั้งการเกิดโค้กมากที่สุด (6.58% โดยน้ำหนัก) เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/γ-Al2O3 ที่มี Ce เป็นตัวสนับสนุน (NiMo4Ce/γ-Al2O3​) และตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/γ-Al2O3 ที่ไม่มีตัวสนับสนุนให้การเปลี่ยนกวัยอะคอล 35.0% และ 28.2% และมีปริมาณโค้กอยู่ที่ 10.5% และ 9.40% โดยน้ำหนัก ตามลำดับ นอกจากนี้ยังศึกษาผลของตัวเร่งปฏิกิริยาทั้ง 3 ชนิดต่อไฮโดรดีออกซิจิเนชันของน้ำมันชีวภาพจริงที่ได้จากการไพโรไลซิสแบบเร็ว (fast pyrolysis) ของรากมันสำปะหลัง (cassava rhizome) พบว่าหลังจากการปรับปรุงคุณภาพน้ำมันชีวภาพจริงด้วยปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซิจิเนชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo4Cu/γ-Al2O3 และ NiMo4Ce/γ-Al2O3 ค่าความร้อนของน้ำมันชีวภาพมีค่าเพิ่มสูงขึ้นจาก 21.5 เป็น 29.0 เมกะจูล/กิโลกรัม และมีปริมาณสารประกอบออกซิเจนลดลงจาก 65.9 เป็น 22.3% โดยน้ำหนัก