จลนพลศาสตร์และความว่องไวต่อปฏิกิริยาของถ่านหินในประเทศไทย

Abstract

ศึกษาผลของอุณหภูมิ ขนาดอนุภาค แร่ธาตุในถ่านหินและภาวะการไพโรไลส์ ที่ส่งผลต่อสมบัติและความว่องไวต่อปฏิกิริยาของถ่านชาร์ โดยการไพโรไลส์ถ่านหินศักดิ์ลิกไนต์ แหล่งจี้ จังหวัดลำพูนและศักดิ์ซับบิทูมินัส แหล่งลำปาง จังหวัดลำปาง ขนาดอนุภาค <75 และ 150-250 ไมโครเมตรในเครื่องปฏิกรณ์แบบ drop tube ที่อุณหภูมิ 500-900 องศาเซลเซียส จากนั้นนำถ่านชาร์ที่ได้มาทำปฏิกิริยาแกซิฟิเคชันด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ในเครื่องปฏิกรณ์แบบ drop tube/fixed bed ที่อุณหภูมิ 900-1,100 องศาเซลเซียส ติดตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาด้วยการวัดปริมาณก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เกิดขึ้น กับเวลาและวิเคราะห์ในเทอมของความว่องไวและพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา พบว่าอัตราแกซิฟายถ่านชาร์ขึ้นกับอุณหภูมิแกซิฟายและสมบัติเบื้องต้นของถ่านชาร์ โดยปฏิกิริยาแกซิฟิเคชันเกิดได้ดีเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ถ่านชาร์จากถ่านหินลิกไนต์มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา สูงกว่าถ่านชาร์จากถ่านหินซับบิทูมินัส และถ่านชาร์ขนาดอนุภาค <75 ไมโครเมตรมีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา สูงกว่าถ่านชาร์ขนาด 150-250 ไมโครเมตร เนื่องมาจากอิทธิพลของสารอนินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบในถ่านหินเริ่มต้น ซึ่งถ่านชาร์ที่ผ่านการล้างสารอนินทรีย์มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา ต่ำกว่าถ่านชาร์ที่ไม่ผ่านการล้างสารอนินทรีย์อย่างเห็นได้ชัด แต่ผลของอุณหภูมิไพโรโลส์ถ่านหินต่อความว่องไวของถ่านชาร์ไม่เด่นชัดมากนัก อัตราการแกซิฟายถ่านชาร์นี้สามารถอธิบาย จลนพลศาสตร์ได้ด้วยแบบจำลองแกนกกลางหดตัว (Shrinking-core model) โดยมีค่าพลังงานกระตุ้นของถ่านชาร์จากถ่านหินลิกไนต์ และซับบิทูมินัสอยู่ในช่วง 44-69 และ 51-66 กิโลจูลต่อโมล ตามลำดับ และสารอนินทรีย์ในถ่านชาร์มีส่วนช่วยลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา