Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การสังเคราะห์น้ำมันไบโอเจ็ทจากกรดไขมันปาล์มโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลแพลเลเดียมบนตัวรองรับซีโอไลต์ซีเอสเอ็มไฟว์ที่ปรับปรุงด้วยทีอีโอเอส
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
Siriporn Jongpatiwut
Faculty/College
The Petroleum and Petrochemical College (วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Petrochemical Technology
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.359
Abstract
Jet fuels are mainly derived from the refining of petroleum feedstock which has a negative impact to the environment as it emits greenhouse gases (GHG). Therefore, the development of an alternative and renewable jet fuel is an imminent concern of the aviation industry. One of the alternative jet fuel feedstocks is palm fatty acid distillate (PFAD) due to its relatively low cost. Bio-jet fuel can be produced via three reactions including deoxygenation, isomerization, and cracking. In this study, the bimetallic NiPd supported on ZSM-5 with various Si/Al ratios (23, 50, and 280) and modified ZSM-5 by TEOS were characterized by XRD, BET, XRF, XPS, and TEM. After TEOS modification, the Si on the external surface of ZSM-5 zeolites was increased. Moreover, the TEOS-modified ZSM-5 catalyst showed similar morphological structure and bimetallic (Ni and Pd) dispersion as the unmodified catalyst. In addition, the prepared catalysts were tested in a continuous flow fixed bed reactor. NiPd/ZSM-5 (23) had high acidity, resulting in high light products. NiPd/ZSM-5 (280) exhibited a low acidity, resulting in low hydrocracking, giving high diesel product. NiPd/ZSM-5 (50) had a higher bio-jet fuel yield of 27.1% as compared to NiPd/ZSM-5 (23) and NiPd/ZSM-5 (280) (22.8% and 21.7%, respectively) due to its suitable acidity for cracking long-chain hydrocarbon into the range of bio-jet. Moreover, TEOS-modified catalyst gave higher bio-jet fuel yield with a lower light product as compared to the unmodified catalyst. Thus, TEOS-NiPd/ZSM-5 (50) exhibited the maximum bio-jet fuel yield of 44.2% with an i-/n-paraffin ratio (C₉-C₁₄) of 1.65 under the optimum reaction condition at 350 °C, 30 bar, LHSV of 1.5 h⁻¹, and H₂/feed molar ratio of 8.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
เชื้อเพลิงเจ็ทส่วนใหญ่ได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบปิโตรเลียม ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยการปล่อยแก๊ส เรือนกระจก ดังนั้นการพัฒนาเชื้อเพลิงไบโอเจ็ทจึงเป็นสิ่งที่น่าสนใจในอุตสาหกรรมการบิน หนึ่งในวัตถุดิบทางเลือกที่นำมาพัฒนาเป็นน้ำมันไบโอเจ็ทคือ กรดไขมันปาล์มเนื่องจากมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ โดยกรดไขมันปาล์มสามารถเปลี่ยนไปเป็นน้ำมันไบ โอเจ็ทโดยผ่านปฏิกิริยาดีออกซิเดชัน ไอโซเมอไรเซชัน และแครกกิง ในงานวิจัยนี้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่นิกเกิลแพลเลเดียม (NiPd) บนตัวรองรับซีเอสเอ็มไฟว์ (ZSM-5) ที่อัตราส่วนซิลิกอนต่ออะลูมินัมแตกต่างกัน (23, 50, และ 280) และปรับปรุงตัวรองรับซีเอสเอ็มไฟว์ (ZSM-5) ด้วยทีอีโอเอส (TEOS) จะถูกทดสอบด้วย XRD, BET, XRF, XPS และ TEM หลังจากปรับปรุงตัวรองรับซีเอสเอ็มไฟว์ (ZSM-5) ด้วยทีอีโอเอส (TEOS) พบว่ามีซิลิกอน (Si) อยู่บนผิวภายนอกของตัวรองรับซีเอสเอ็มไฟว์ (ZSM-5) เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปรับปรุงด้วยทีอีโอ เอส (TEOS) แสดงให้เห็นว่ามีโครงสร้างและการกระจายตัวของโลหะคู่นิกเกิลและแพลเลเดียม (Ni and Pd) ที่ คล้ายคลึงกับตัวเร่งปฏิกิริยาก่อนการปรับปรุง นอกจากนี้ตัวเร่งปฏิกิริยาได้ถูกทดสอบโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งชนิดไหล ต่อเนื่อง จากผลการทดลองพบ ว่า NiPd/ZSM-5 (23) มีความเป็นกรดสูงส่งผลให้เกิดผลิตภัณ ฑ์เบามาก NiPd/ZSM-5 (280) มีความเป็ นกรดต่ำส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรแครกกิงได้น้อยทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ดีเซลสูง NiPd/ZSM-5 (50) สามารถผลิตน้ำมันไบโอเจ็ทได้ร้อยละ 27.1 ซึ่งมากกว่า NiPd/ZSM-5 (23) และ NiPd/ZSM-5 (280) (ร้อยละ 22.8 และ ร้อยละ 21.7 ตามลำดับ) เนื่องจากมีความเป็นกรดที่เหมาะสมต่อการแตกตัวของไฮโดรคาร์บอนสายโซ่ยาวให้อยู่ในช่วงของน้ำมันไบโอเจ็ท นอกจากนี้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปรับปรุงด้วยทีอีโอเอส (TEOS) สามารถเพิ่มการผลิตน้ำมันไบโอเจ็ทและลดการเกิดผลิตภัณฑ์เบาเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ได้ ปรับปรุง ดังนั้น TEOS-NiPd/ZSM-5 (50) สามารถผลิตน้ำมันไบโอเจ็ทได้มากที่สุด ร้อยละ 44.2 และมีอัตราส่วนสายโซ่กิ่งต่อสายโซ่ตรงในช่วง C₉-C₁₄ เท่ากับ 1.65 ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่อุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส ความดัน 30 บาร์ สัดส่วนสารป้อนต่อปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 1.5 ต่อชั่วโมง และสัดส่วนไฮโดรเจนต่อสารตั้งต้นเท่ากับ 8
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Boonsard, Umbon, "Production of Bio-jet Fuel from Palm Fatty Acid Distillate over TEOS-modified NiPd/ZSM-5 Catalysts" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 275.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/275