Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
กระบวนการไฮโดรทรีทติงแบบต่อเนื่องของผลิตภัณฑ์จากการกลั่นที่เป็นกรดไขมันปาล์มบนตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่ผสม NiCu/HZSM-5 เพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับอากาศยาน
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
Suttichai Assabumrungrat
Second Advisor
Worapon Kiatkittipong
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Chemical Engineering
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.89
Abstract
This research investigated bimetallic NiCu/HZSM-5 catalyst for the production of bio jet fuel via hydrotreating process. The catalysts with different Ni and Cu ratio were characterized by XRD, NH3-TPD, H2-TPR, SEM-EDX and N2-physisorption techniques. Palm fatty acid distillate (PFAD), nonedible by-product from palm oil refining process, was employed as a low-cost feedstock. For catalyst screening, the reaction was performed in an autoclave reactor under batch operation with operating temperature of 375°C, initial H2 pressure of 50 bars and reaction time of 3 h. The results showed that doping Cu could enhance deoxygenation activity while carbon formation was found to be suppressed. 12.5 wt.% Ni and 2.5wt.%Cu doping on HZSM-5 catalyst was found as a suitable catalyst to obtain a high conversion of PFAD (94.8%) with the lowest carbon deposition on the catalyst (approx. 5 wt.%). The selectivity of green fuel is gasoline 14.9%, jet fuel 45.0% and diesel 40.1%. For continuous operation, 12.5 wt.% Ni and 2.5 wt.% Cu were loaded on commercial pellet-type HZSM-5 catalyst. At operating temperature of 400°C, H2 pressure of 40 bar and H2/oil molar ratio of 100, the most suitable LHSV of 2 h-1 condition was found to achieve high conversion (90.1%) with a stable operation. The conversion gradually dropped over 80 h of the operating time (approx. 65.0% conversion) and then suddenly drops to 36.5% conversion at 103 h.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
งานวิจัยนี้ศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมนิกเกิลและทองแดงบนตัวรองรับ HZSM-5 สำหรับผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับอากาศยานด้วยกระบวนการไฮโดรทรีทติง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอัตราส่วนนิกเกิลและทองแดงต่างกันถูกวิเคราะห์ด้วยเทคนิค ดังนี้ เอกซ์เรย์ดิฟแฟรกชัน โปรแกรมอุณหภูมิเพื่อทดสอบการคายซับของแก๊สแอมโมเนีย โปรแกรมอุณหภูมิเพื่อทดสอบการรีดักชันด้วยแก๊สไฮโดรเจน จุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนนิงและจุลวิเคราะห์ และการดูดซับทางกายภาพด้วยแก๊สไนโตรเจน กรดไขมันปาล์มเป็นส่วนที่ไม่สามารถรับประทานได้และเป็นของเหลือจากกระบวนการกลั่นนํ้ามันปาล์ม ถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการศึกษานี้ สำหรับการคัดเลือกตัวเร่งปฏิกิริยา ได้ทำปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์แบบกะภายใต้ อุณหภูมิ 375 องศาเซลเซียส ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น 50 บาร์ เป็นเวลา 3 ชั่วโมง ผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงการเติมทองแดงสามารถช่วยการเกิดปฏิกิริยาการดึงออกซิเจนออกและช่วยยับยั้งการก่อตัวของคาร์บอน และพบว่าการเติม นิกเกิลร้อยละ 12.5 โดยน้ำหนัก และ ทองแดงร้อยละ 2.5 โดยน้ำหนัก บนตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา HZSM-5 เป็นอัตราส่วนของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความเหมาะสมเพื่อได้รับค่าการเปลี่ยนของกรดไขมันปาล์มสูงถึง ร้อยละ 94.8 กับ มีปริมาณคาร์บอนสะสมอยู่บนตัวเร่งปฏิกิริยาต่ำที่สุดประมาณร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก โดยให้ค่าการเลือกเกิดของผลิตภัณฑ์เป็น แก๊สโซลีน ร้อยละ 14.9 เชื้อเพลิงสำหรับอากาศยาน ร้อยละ 45.0 และ นํ้ามันดีเซล ร้อยละ 40.1 สำหรับการดำเนินการแบบต่อเนื่อง ตัวเร่งปฏิกิริยา นิกเกิลร้อยละ 12.5 โดยน้ำหนัก และ ทองแดงร้อยละ 2.5 โดยน้ำหนัก ถูกเติมลงบนตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา HZSM-5 ชนิดเม็ดที่จำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ที่สภาวะการดำเนินงาน อุณหภูมิ 400 เซลเซียส ความดันแก๊สไฮโดรเจน 40 บาร์ ปริมาณแก็สไฮโดรเจนต่อปริมาณน้ำมัน 100:1 พบว่าค่าอัตราการไหลของสารตั้งต้นต่อปริมาตรของตัวเร่งปฏิกิริยา (LHSV) ที่เหมาะสมเท่ากับ 2 ต่อชั่วโมง ซึ่งมีค่าการเปลี่ยนสูง (ร้อยละ 90.1) และมีการดำเนินงานที่เสถียร โดยค่าการเปลี่ยนลดลงอย่างช้าๆ จนถึงเวลาที่ดำเนินการไป 80 ชั่วโมงจากเวลาเริ่มต้น (ค่าการเปลี่ยนเท่ากับ ร้อยละ 65.0) และ ลดลงอย่างรวดเร็วเหลือ ร้อยละ 36.5 ที่เวลา 103 ชั่วโมง
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Wirikulcharoen, Phisit, "CONTINUOUS HYDROTREATING PROCESS OF PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD) OVER BIMETALLIC NiCu/HZSM-5 CATALYST FOR BIO JET FUEL PRODUCTION" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 579.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/579