การผลิตไฮโดรจิเนเตดไบโอดีเซลด้วยปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันบางส่วนแบบต่อเนื่องโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล

Abstract

ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันบางส่วนของเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมัน (fatty acid methyl ester, FAME) ที่ได้จากน้ำมันปาล์ม ถูกศึกษาโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล (Ni) บนตัวรองรับซิลิกาสองชนิด คือ ซิลิกาแบบเม็ด (silica commercial ball, SB) และซิลิกาแบบเส้นใย (silica fiber, SF) ในเครื่องปฏิกรณ์เบดนิ่งแบบต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 100-250 °ซ ภายใต้บรรยากาศไฮโดรเจนที่ความดัน 1-4 บาร์ และอัตราการป้อน FAME ที่ 0.3-0.7 มล./นาที เนื่องจากองค์ประกอบของ FAME ได้แก่ เมทิลลิโนลิเนต (methyl linolenate, C18:3) และเมทิลลิโนลิเอต (methyl linoleate, C18:2) มีเสถียรภาพต่อปฏิกิริยาออกซิเดชันต่ำ ดังนั้นโครงสร้างแบบเมทิลโอลิเอต (methyl oleate, cis-C18:1) จึงเป็นองค์ประกอบเป้าหมายเพราะมีเสถียรภาพต่อปฏิกิริยาออกซิเดชัน และสมบัติการไหลที่อุณหภูมิต่ำที่ดี จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนตัวรองรับ SB (Ni/SB) และนิกเกิลบนตัวรองรับ SF (Ni/SF) มีช่วงอุณภูมิรีดักชันของนิกเกิลออกไซด์ (NiO) ที่ 350–450 °ซ โดยปริมาณการดูดซับแก๊สไฮโดรเจน และความสามารถในการรีดักชัน (reducibility) ของตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SF สูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SB แสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SF มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันบางส่วนมากกว่า ซึ่งเป็นผลมา จากมีการถ่ายโอนมวลสารที่ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแบบรูพรุน และพบว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 30%Ni/SF ที่ 200 °ซ ภายใต้บรรยากาศไฮโดรเจนที่ความดัน 1 บาร์ และอัตราการป้อน FAME ที่ 0.5 มล./นาที ให้ค่าการเปลี่ยนแปลง C18:2 และองค์ประกอบโครงสร้างแบบ cis-C18:1 ที่ 71% และ 41% ตามล้าดับ อย่างไรก็ตามพบโครงสร้างเมททิลอิไลเดต (methy elaidate, trans-C8:1) ที่ 3% เท่ากับการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 30%Ni/SB ที่สภาวะเดียวกัน แต่เมื่อปริมาณ Ni เพิ่มเป็น 40-50% และอุณหภูมิที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาเพิ่มเป็น 250 °ซ ปริมาณ trans-C18:1 ของตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SF จะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น เมื่อน้าตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SF มาผ่านการฟื้นฟูสภาพพื้นผิว