การปรับปรุงตัวเร่งปฎิกิริยาคอปเปอร์ด้วยซีโอไลต์ HZSM5 สำหรับการผลิตไดเมทิลอีเทอร์

Abstract

งานวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์ด้วยซีโอไลต์ HZSM5 เพื่อเปรียบเทียบกับซีโอไลต์ปรับปรุง สำหรับการผลิตไดเมทิลอีเทอร์ด้วยปฏิกิริยา คาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรจิเนชัน โดยที่ตัวเร่งปฏิกิริยาเตรียมด้วยวิธีเคลือบฝังแบบแห้งโดยไม่ผ่านกระบวนการแคลซิเนชัน เริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์ทางเทอร์โมไดนามิกส์เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมในการทำปฏิกิริยา ทดสอบปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรจิเนชัน และทดสอบคุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยา ด้วยวิธีการบีอีทีการทดสอบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ วิธีการคายซับของแอมโมเนียมตามอุณหภูมิที่โปรแกรม และวิธีการคายซับของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ตามอุณหภูมิที่โปรแกรม ผลการการวิเคราะห์ทางเทอร์โมไดนามิกส์ในช่วงที่ความดัน 1 และ 10 บาร์อุณหภูมิ 100-500 องศาเซลเซียส และอัตราส่วนระหว่าง CO2 : H2 เท่ากัย 1 : 21 : 3 และ 1 : 4 พบว่า สภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์เมทานอลและไดเมทิลอีเทอร์คือ อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ความดัน 10 บาร์และอัตราส่วนของ CO2 : H2=1: 4 ผลการทดสอบปฏิกิริยา คาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรจิเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/ZrO2 และ CuZn/ZrO2 หลังจากกระบวนการรีดักชัน พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์เมทานอลได้ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/ZrO2 ซึ่งมีอัตราการสังเคราะห์เมทานอลมากที่สุด 12.6 กรัมต่อกิโลกรัมของตัวเร่งปฏิกิริยาชั่วโมง ณ อุณหภูมิ 210 องศาเซลเซียส ความดัน 10 บาร์และใช้เวลาในการรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยานาน 8 ชั่วโมงผลการทดสอบปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรจิเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2 ผสมกับ HZSM5 หรือ K-HZSM5 เพื่อสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์ พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2+K-HZSM5 เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2+HZSM5 ซึ่งให้ผลิตภัณฑ์สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ ทั้งนี้เนื่องจากความแรงของกรดบนผิว K-HZSM5 เกิดอย่างอ่อน ๆ ไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยาการสลายตัวของเมทานอลหรือไดเมทิลอีเทอร์ เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน ซึ่งสามารถผลิตไดเมทิลอีเทอร์ได้ 44.68 กรัมต่อกิโลกรัมของตัวเร่งปฏิกิริยาชั่วโมง