Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
HYDRODEOXYGENATION OF GUAIACOL AND BIO-OIL OVER NiMo/ZrO2-Al2O3
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
นพิดา หิญชีระนันทน์
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Technology (ภาควิชาเคมีเทคนิค)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เคมีเทคนิค
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.570
Abstract
งานวิจัยนี้ต้องการสังเคราะห์และศึกษาอิทธิพลของตัวรองรับ ZrO2-Al2O3 ต่อกัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลโมลิบดินัมบนตัวรองรับผสมเซอร์โคเนีย-อะลูมินา (NiMo/ZrO2-Al2O3) เพื่อใช้ในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซีจีเนชันของกวัยอะคอลและน้ำมันชีวภาพ โดยทำการสังเคราะห์ตัวรองรับผสมเซอร์โคเนียและอะลูมินาที่อัตราส่วนโดยโมลเซอร์โคเนียต่ออะลูมินา (ZrO2/Al2O3) เท่ากับ 0/1 1/4 2/3 4/1 และ 1/0 ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล (hydrothermal method) จากนั้นสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo บนตัวรองรับผสมเซอร์โคเนีย-อะลูมินา ด้วยวิธีอิมเพรกเนชัน (impregnation method) โดยใช้นิกเกิล 3.3% และโมลิบดินัม 15% โดยน้ำหนักของตัวรองรับ ศึกษาภาวะในการไฮโดรดีออกซีจีเนชัน ได้แก่ ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น (10-30 บาร์) และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา (2-6 ชม.) ก่อนทำปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาถูกรีดักชัน (reduction) แบบอิน-ซิทู (in-situ) ที่ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น 10 บาร์ อุณหภูมิ 400 oซ เป็นเวลา 2 ชม. ทำไฮโดรดีออกซีจีเนชันที่อุณหภูมิ 300 oซ ควบคุมอัตราการกวนอยู่ที่ 400 รอบ/นาที จากการศึกษาพบว่า การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 ทำให้ค่าการเปลี่ยนแปลงกวัยอะคอลและปริมาณฟีนอลมีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณ ZrO2 เพิ่มขึ้น แต่สามารถยับยั้งการเกิดโค้กบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาได้เมื่อเทียบกับการใช้ตัวรองรับ Al2O3 ในส่วนของภาวะในการทำปฏิกิริยาพบว่า ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้นส่งผลต่อตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 โดยเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ค่าการเปลี่ยนแปลงกวัยอะคอลและปริมาณฟีนอลมีแนวโน้มสูงขึ้น และสามารถยับยั้งเกิดการคาร์บอนบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาได้ สำหรับผลของระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาทุกตัวมีค่าการเปลี่ยนแปลงกวัยอะคอล ปริมาณฟีนอล และการเกิดโค้กบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเมื่อระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น เมื่อศึกษากัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 ต่อไฮโดรดีออกซีจีเนชันของน้ำมันชีวภาพที่ได้จากการไพโรไลซิสของขี้เลื้อยและปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 สามารถลดปริมาณออกซิเจนในน้ำมันชีวภาพจาก 55.9 เป็น 35.3% โดยน้ำหนัก จึงทำให้ค่าความร้อนของน้ำมันชีวภาพมีค่าสูงขึ้นจาก 13.5 เป็น 22.8 เมกะจูล/กิโลกรัม
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
The influence of ZrO2-Al2O3 composite oxides used as the support on the activity of NiMo catalyst was studied via hydrodeoxygenation (HDO) of guaiacol (GUA) and bio-oil. In this research, a series of ZrO2-Al2O3 composite supported with ZrO2/Al2O3 molar ratios of 0/1, 1/4, 2/3, 4/1 and 1/0 was synthesized by hydrothermal method. Then the NiMo/ZrO2-Al2O3 catalysts were prepared using the sequential impregnation method using 3.3 wt% Ni and 15.0 wt% Mo. The effect of HDO parameters: initial H2 pressure (10-30 bar) and reaction times (2-6 h) on catalytic activity were investigated. Before HDO process, the catalysts were in-situ reduced under 10 bar initial H2 pressure at 400 oC for 2h. The HDO was conducted at 300oC under the stirring rate of 400 rpm. The results showed that the NiMo/ZrO2-Al2O3 catalysts provided the lower GUA conversion and yield of phenol than NiMo/-Al2O3. However, this catalyst could inhibite the coke formation during the HDO of GUA. For the effect of initial H2 pressure, it was found that the use of ZrO2-Al2O3 support with a molar ratio of 2/3 for NiMo catalyst showed the increasing GUA conversion and yield of phenol with increasing the initial H2 pressure from 10 to 30 bar. In addition, the NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 could inhibite the coke when the initial H2 pressure was higher. To consider the effect of reaction time, the increase in the reaction time induced the higher GUA conversion, yield of phenol and coke formation on surface of catalysts.For the study of HDO of real bio-oil derived from pyrolysis sawdust powder, it was observed that the use of NiMo/ZrO2-Al2O3 2/3 could reduce oxygen content of bio-oil from 55.9 to 35.3 wt% resulting the higher heating value from 13.5 to 22.8 MJ/kg.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
แผ่นผา, ชนิสรา, "ไฮโดรดีออกซีจีเนชันของกวัยอะคอลและน้ำมันชีวภาพบนนิกเกิลโมลิบดินัม/เซอร์โคเนีย-อะลูมินา" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 1060.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/1060