โครงการการผลิตแหล่งพลังงานสะอาดจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

Abstract

งานวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์ด้วยซีโอไลต์ HZSM5 เพื่อเปรียบเทียบกับซีโอไลต์ปรับปรุง สำหรับการผลิตไดเมทิลอีเทอร์ ด้วยปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรจิเนชัน โดยที่ตัวเร่งปฏิกิริยาเตรียมด้วยวิธีเคลือบฝังแบบแห้งโดยไม่ผ่านกระบวนการแคลซิเนชัน เริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์ทางเทอร์โมไดนามิกส์ เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมในการทำปฏิกิริยา จากนั้นทำการทดสอบปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และทำการทดสอบคุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยา ด้วยวิธีการบีอีที (BET), การทดสอบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ (XRD), วิธีการคายซับของแอมโมเนียมตามอุณหภูมิที่โปรแกรม (NH3-TPD) และวิธีการคายซับของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ตามอุณหภูมิที่โปรแกรม (CO2-TPD) ผลการการวิเคราะห์ทางเทอร์โมไดนามิกส์ในช่วงที่ทำการศึกษาความดัน 1 และ 10 บาร์, อุณหภูมิ 100-500 องศาเซลเซียสและอัตราส่วนระหว่าง CO2:H2 เท่ากับ 1 : 2, 1 : 3 และ 1 : 4 พบว่า สภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์เมทานอลและไดเมทิลอีเทอร์ คือ อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส, ความดัน 10 บาร์และอัตราส่วนของ CO2 : H2 = 1 : 4 ผลการทดสอบปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรจิเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/ZrO2 และ CuZn/ZrO2 พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์เมทานอลได้ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/ZrO2 ซึ่งมีอัตราการสังเคราะห์เมทานอลมากที่สุด 12.6 g/kgcathr ณ อุณหภูมิ 210 องศาเซลเซียส, ความดัน 10 บาร์ และใช้เวลาในการรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยานาน 8 ชั่วโมง ผลการทดสอบปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรจิเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2 ผสมกับ HZSM5 หรือ K-HZSM5 เพื่อสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์ พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2+K-HZSM5 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา CuZn/ZrO2+HZSM5 ซึ่งให้ผลิตภัณฑ์สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ ทั้งนี้เนื่องจากความแรงของกรดบนผิว K-HZSM5 เกิดอย่างอ่อน ๆ ไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยาการสลายตัวของเมทานอลหรือไดเมทิลอีเทอร์ เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน ซึ่งสามารถผลิตไดเมทิลอีเทอร์ได้ 44.68 g/kgcathr