การวิเคราะห์เชิงเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ของการเปลี่ยน คาร์บอนไดออกไซด์เป็นเมทานอล และเปลี่ยนเมทานอล เป็นโอเลฟินส์จากโรงไฟฟ้า

Abstract

ปัจจุบันปัญหาภาวะโลกร้อนนั้นกำลังเป็นปัญหาสำคัญกับโลกอย่างมาก โดยสาเหตุหลักจากการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์อย่างต่อเนื่อง โดยในปี พ.ศ.2565 ประเทศไทยนั้นมีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์จากการใช้พลังงานที่มากที่สุดคือ ภาคส่วนของการผลิตไฟฟ้า ดังนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้ภาวะโลกร้อนทวีความรุนแรงมากขึ้นจึงจำเป็นต้องมีการลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์หรือเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ไปเป็นสารเคมีที่มูลค่า (Carbon Capture and Utilization) โดยการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเมทานอลผ่านกระบวนการไฮโดรจีเนชัน (CO2 hydrogenation) เป็นกระบวนการหนึ่งที่มีแนวโน้มที่มีศักยภาพสูงเนื่องจากกระบวนการมีความซับซ้อนน้อยและเหมาะสมสำหรับการติดตั้งที่ตำแหน่งของการปลดปล่อยแก๊สได้โดยตรง งานวิจัยนี้จึงได้จำลองกระบวนการไฮโดรจีเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/Zn/Al/Zr โดยศึกษา 9 สภาวะที่แตกต่างกัน และทำการวิเคราะห์ผลต่อประสิทธิภาพการผลิตของกระบวนการ ผลกระทบทางเศรษฐศาสตร์ และผลกระทบทางด้านสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังศึกษาการเปลี่ยนเมทานอลเป็นโอเลฟินส์ (MTO) โดยศึกษาผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา SAPO-34 ในสภาวะการดำเนินการที่อุณหภูมิ 470 องศาเซลเซียส ความดัน 2 บาร์ และ WHSV 5 h-1 พร้อมทั้งทำการเปรียบเทียบผลของการรวมและแยกกระบวนการ CO2 hydrogenation และ MTO ออกจากกันเพื่อความสะดวกในการก่อสร้างในพื้นที่หน้างานจริง โดยจากการศึกษาพบว่าสภาวะที่ดีที่สุดของกระบวนการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเมทานอล ผ่านกระบวนการไฮโดรจีเนชันผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/Zn/Al/Zr คือ สภาวะการดำเนินการที่เหมาะสมกับกระบวนการไฮโดรจีเนชันในการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเมทานอล คือ สภาวะการดำเนินการที่อุณหภูมิ 250 องศาเซลเซียส ความดัน 70 บาร์ space velocity 6,000 l/kgcath และอัตราส่วนโดยโมลระหว่างไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์เป็น 3 ต่อ 1 โดยมี %conversion ของคาร์บอนไดออกไซด์และ %yield ของเมทานอลสูง ส่วนกระบวนการเปลี่ยนเมทานอลเป็นโอเลฟินส์นั้นมีผลทางเศรษฐศาสตร์ติดลบอย่างมาก โดยมี NPV อยู่ที่ -4,137.91 ล้านดอลลาร์ แต่เมื่อนำกระบวนการทั้งสองมารวมเป็นกระบวนการเดียวจะพบว่ามีผลทางเศรษฐศาสตร์ที่ดีกว่าการแยกกระบวนการทั้งสองออกจากกัน และหากกระบวนการคำนึงถึงคาร์บอนเครดิตในทางด้านเศรษฐศาสตร์จะได้ว่า กระบวนการคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเมทานอลและการรวมกระบวนการทั้งสองมารวมเป็นกระบวนการเดียวจะส่งผลบวกทางเศรษฐกิจมากกว่ากระบวนการแยกการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเมทานอลและกระบวนการการเปลี่ยนเมทานอลเป็นโอเลฟินส์เป็นคนละกระบวนการ