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

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.