การผลิตแก๊สสังเคราะห์ที่มีความดันสูงจากแกซิฟิเคชันของถ่านหินโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็ก

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการผลิตแก๊สสังเคราะห์ที่ความดันสูงในกระบวนการแกซิฟิเคชันของถ่านหินด้วยไอน้ำในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่ง โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กออกไซด์ช่วยในการแตกตัวทาร์เพื่อเพิ่มผลิตภัณฑ์แก๊ส โดย ถ่านหินที่นำมาศึกษาคือ ถ่านหินลิกไนต์จากอำเภอแม่ทะ จังหวัดลำปาง โดยมีตัวแปรที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ ความดัน ความเข้มข้นของไอน้ำ และชนิดของแก๊สตัวพา ทำการศึกษาโดยเพิ่มความดันควบคู่ไปกับการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กออกไซด์ ภาวะที่ใช้ในการทดลองคือ อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส ความเข้มข้นของไอน้ำ 14.67 โดยปริมาตร อัตราการไหลของแก๊สตัวพา (แก๊สไนโตรเจน อากาศ) 80 มิลลิลิตรต่อนาที วิเคราะห์ผลิตภัณฑ์แก๊สที่ได้โดยใช้เครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ จากผลการทดลองพบว่าการเปลี่ยนของคาร์บอนเป็นแก๊สเพิ่มขึ้น เมื่อเพิ่มความดันจาก 1 บาร์ เป็น 3 บาร์ แต่จะมีแนวโน้มลดลงเมื่อความดันสูงกว่า 3 บาร์ จากผลการทดลองในกรณีที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กออกไซด์ พบว่าสัดส่วนของแก๊สไฮโดรเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น เมื่อใส่อากาศเข้าร่วมทำปฏิกิริยาส่งผลให้ร้อยละการเปลี่ยนของคาร์บอนเพิ่มขึ้น นอกจากนี้จากผลการวิเคราะห์น้ำมันทาร์ด้วยเครื่อง GC-MS พบว่า สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่เกิดการแตกตัวไปเป็นสารประกอบแอโรแมติกที่มีขนาดเล็กลง ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กออกไซด์สามารถเร่งปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์และเร่งการแตกตัวของทาร์ไปเป็นผลิตภัณฑ์เบาหรือแก๊สมากขึ้น