Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/70190
Title: การเร่งปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลที่มีความเข้มข้นที่ต่างกันบนตัวเร่งปฏิกิริยา Zr/SBA-15, Zr-La/SBA-15
Other Titles: Catalytic dehydration of ethanol with different concentrations over zr/sba-15, zr-la/sba-15 catalysts
Authors: คนธรัตน์ แย้มศิริ
Advisors: บรรเจิด จงสมจิตร
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email: Bunjerd.J@Chula.ac.th
Issue Date: 2560
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: ในปัจจุบันเอทิลีนเป็นที่ต้องการเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง อุตสาหกรรมการผลิตเอทิลีนในปัจจุบันนิยมใช้กระบวนการแตกสลายทางความร้อนโดยใช้ไอน้ำ (steam thermal cracking) วัตถุดิบตั้งต้นที่นิยมใช้คือแนฟทาซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่ใช้แล้วหมดไป กระบวนการนี้ปลดปล่อยมลพิษออกสู่สิ่งแวดล้อมอีกทั้งยังใช้อุณหภูมิสูงในการดำเนินงาน ในทางกลับกัน ปฏิกิริยาดีไฮเดรชันกำลังเป็นที่สนใจในการศึกษาเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากเป็นการผลิตเอทิลีนจากเอทานอลด้วยวิธีการขจัดน้ำออกใช้สภาวะในการดำเนินงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า และสารตั้งต้นที่ใช้คือเอทานอลที่ผลิตได้จากของเหลือทิ้งทางการเกษตร วิทยานิพนธ์เล่มนี้จึงศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในกระบวนการเอทานอลดีไฮเดรชันเพื่อเปลี่ยนเป็นเอทิลีน โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดเมโซพอรัส SBA-15 ทั้งที่ปรับปรุงด้วยโลหะทรานซิชันเซอร์โคเนียม (Zr), แลนทานัม (La) และโลหะผสมระหว่างเซอร์โคเนียมและแลนทานัม (Zr-La) สังเคราะห์ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกวิเคราะห์คุณลักษณะด้วยเทคนิค XRD, N2 physisorption, FTIR, Raman, UV-Visible spectroscopy, SEM/EDX และ NH3-TPD จากนั้น ในส่วนแรก นำตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ได้มาทดสอบในปฏิกิริยาเอทานอลดีไฮเดรชันในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่ สภาวะความดันบรรยากาศ ศึกษาที่ช่วงอุณหภูมิ 200-400 องศาเซลเซียส พบว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจะสามารถเพิ่มการเปลี่ยนแปลงสารตั้งต้นและค่าการเลือกเกิดผลผลิตเอทิลีนได้ดีมากขึ้นในทุกตัวเร่งปฏิกิริยา โดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปรับปรุงด้วยโลหะผสม Zr-La/SBA-15  แสดงการเปลี่ยนแปลงสารตั้งต้นและการเกิดผลผลิตเอทิลีนสูงที่สุดร้อยละ 23.2  ที่อุณหภูมิ 400 องศาเซสเซียส จึงนำ Zr-La/SBA-15 นำไปทดลอง ในส่วนที่สอง คือการใช้ความเข้มข้นของเอทานอลที่แตกแต่งกัน (ร้อยละ 50, 99.98 โดยปริมาตร) ในการทำปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน พบว่าสารตั้งต้นเอทานอลทั้งสองความเข้มข้นให้ค่าการเปลี่ยนแปลงสารตั้งต้นและค่าการเลือกเกิดผลผลิตเอทิลลีนเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งเป็นไปในทิศทางเดียวกัน แต่ที่ความเข้มข้นเอทานอลร้อยละ 50 โดยปริมาตร ให้ค่าการเปลี่ยนแปลงสารตั้งต้นและค่าการเกิดผลผลิตเอทิลีน ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการใช้เอทานอลความเข้มข้นร้อยละ 99.98 โดยปริมาตร ในการทำปฏิกิริยา
Other Abstract: These days, ethylene demand continuously increases significantly. Currently, for ethylene production industry, ethylene is produced by thermal cracking method, which is frequently used naphtha as a non-renewable raw material. This process releases pollutants into the environment, and uses a high operating temperature. Conversely, dehydration method is being considered for a wide study according to being benign to the environment. This is because dehydration method uses a lower temperature than thermal cracking, and uses ethanol as a substance, which is a renewable raw material. In this present study, we investigate catalysts used in the ethanol dehydration process to produce ethylene. The type of catalysts is mesoporous SBA-15 silica with or without transition metal oxide modification including, zirconium(Zr), lanthanum(La) and bimetal(zirconium-lanthanum). These catalysts are synthesized by the one-step hydrothermal method. Physical and chemical properties were determined by low and high-angle XRD, nitrogen physisorption, FTIR, Raman, UV-Visible spectroscopy, SEM/EDX and NH3-TPD. In the first part, the catalysts were tested in ethanol dehydration reaction in a fix-bed reactor at the atmospheric pressure with temperatures ranging from 200-400 degree Celsius. It was found that when the temperature increased, the ethanol conversion and ethylene selectivity increased in all catalysts. The Zr-La/SBA-15 catalyst exhibited the highest ethanol conversion and ethylene yield of 23.2% at temperature of 400 °C. In the second part, the Zr-La/SBA-15 catalysts were tested in ethanol dehydration reaction with different ethanol concentrations (50 %v/v and 99.98 %v/v). It was found that both of ethanol concentrations gave the similar trend that, ethanol conversion and yield of ethanol increase when high temperature. At 50% of ethanol, the ethanol conversion and yield of ethylene are lower than used 99.98% of ethanol for ethanol dehydration to ethylene.
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2560
Degree Name: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาโท
Degree Discipline: วิศวกรรมเคมี
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/70190
URI: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2017.1292
metadata.dc.identifier.DOI: 10.58837/CHULA.THE.2017.1292
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5870909121.pdf5.08 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.