Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Catalytic cracking of waste from biodiesel production using A1-SBA-15

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การแตกตัวเชิงเร่งปฏิกิริยาของเสียจากการผลิตไบโอดีเซลโดยใช้อะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15

Year (A.D.)

2008

Document Type

Thesis

First Advisor

Duangamol Nuntasri

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Petrochemistry and Polymer Science

DOI

10.58837/CHULA.THE.2008.1172

Abstract

Hexagonal mesoporous silica SBA-15 was synthesized by hydrothermal method in acidic media (pH<1) in the presence of commercial nonionic triblock (poly(ethylene oxide)20–poly(propylene oxide)70–poly(ethylene oxide)20) or (PEO20PPO70PEO20; P123) copolymer as a structure directing agent with gel composition 1.00 TEOS : 1.65×10-2 P123 : 6.95 HCl : 140 H2O. The Al-SBA-15 catalysts with various Si/Al molar ratios were synthesized by stirring SBA-15 in sodium aluminate solution for 12 h. The Na+ of Al-SBA-15 was exchanged to H+ by reflux with 0.01 M NH4Cl for 24 h. The synthesized catalysts were characterized by X-ray powder diffraction, nitrogen sorption analysis, inductively coupled plasma-atomic emission, solid state 27Al-MAS-NMR and scanning electron microscopy. Catalytic cracking of waste from biodiesel production (WBP) over synthesized acidic and non-acidic SBA-15 at atmospheric pressure was investigated under different conditions. The average composition of the WBP was glycerol 37.18%, ash 6.49%, water 1.85% and matter organic non-glycerol 54.48% at pH 10.47 with the density of 1.03g/mL. The optimum condition on the WBP cracking in liquid-phase catalytic reaction is at the reaction temperature of 400oC with 10wt% catalyst amount to the WBP. When Al-SBA-15 was used as catalyst, the conversion of the WBP increases compared to that in the absence of catalyst. The conversion and yields of gas fraction and liquid fraction depend on the reaction temperature and the amount of catalyst. However, the product selectivity is not affected. The gas fraction obtained by WBP cracking mostly composes 1,3-butadiene and CO2, whereas the liquid fraction provides 2-cyclopenten-1- one as a major liquid product. However, catalyst in liquid-phase catalytic reaction cannot be regenerated because of the alkali-starting materials. Vapour-phase catalytic reaction was considered to solve this problem. The used Al-SBA-15 can be regenerated by simple calcination. The regenerated catalyst exhibits similar activity and performs the product composition closing to the fresh one.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

สามารถสังเคราะห์เอสบีเอ-15 ซึ่งเป็นซิลิกาที่มีรูพรุนขนาดกลางทรงหกเหลี่ยมด้วยวิธีไฮโดร เทอร์มัลในตัวกลางที่เป็นกรด (พีเอชน้อยกว่า 1) ใช้ไทรบล็อกโคพอลิเมอร์ชนิดพอลิเอทิลีนออกไซด์20-พอ ลิโพรพิลีนออกไซด์70-พอลิเอทิลีนออกไซด์20 หรือ PEO20PPO70PEO20; P123 เป็นสารชี้นำโครงสร้าง มีองค์ประกอบของเจลเป็น 1.00 TEOS : 1.65×10-2 P123 : 6.95 HCl : 140 H2Oได้สังเคราะห์ตัวเร่ง ปฏิกิริยาอะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ที่มีค่าอัตราส่วนโดยโมลของซิลิกอนต่ออะลูมิเนียมต่างๆ โดยการกวน เอสบีเอ-15 ในสารละลายโซเดียมอะลูมิเนต เป็นเวลา 12 ชั่วโมง แลกเปลี่ยนไอออนโซเดียมของ อะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ด้วยโปรตอน โดยการรีฟลักซ์ด้วยสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์ที่มีความเข้มข้น 0.01 โมลาร์ เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นตรวจสอบลักษณะเฉพาะของตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ได้ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เทคนิคการดูดซับไนโตรเจน การคายรังสีจากอะตอมโดยใช้พลาสมาเหนี่ยวนำ อะลูมิเนียมนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สำหรับสถานะของแข็ง และกล้องจุลทรรศน์ อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ทดสอบความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาเอสบีเอ-15 ทั้งที่มีและไม่มีความเป็น กรดด้วยปฏิกิริยาการแตกตัวของเสียจากการผลิตไบโอดีเซลที่ความดันบรรยากาศ ภายใต้ภาวะที่แตก ต่างกัน องค์ประกอบโดยประมาณของของเสียจากการผลิตไบโอดีเซลคือ กลีเซอรอล 37.18% เถ้า 6.49% น้ำ 1.85% และสารอินทรีย์อื่นที่ไม่ใช่กลีเซอรอล 54.48% ที่พีเอช 10.47 ด้วยความหนาแน่น 1.03 กรัมต่อ มิลลิลิตร ภาวะที่เหมาะสมสำหรับการแตกตัวของของเสยี จากการผลิตไบโอดีเซลคือที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส ด้วย10%โดยน้ำหนักของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อของเสีย จากการผลิตไบโอดีเซล เมื่อใช้อะลูมิเนียมเอสบีเอ-15 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาค่าการเปลี่ยนของเสียจากการผลติ ไบโอดีเซลเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการแตกตัวแบบไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ค่าการเปลี่ยนแปลงและปริมาณของผลิตภัณฑ์ส่วนที่เป็นแก๊สและส่วนที่เป็นของเหลว ขึ้นกับอุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยาและปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตามไม่มีผลต่อความเลือก จำเพาะต่อชนิดผลิตภัณฑ์ส่วนที่เป็นแก๊สที่ได้จากปฏิกิริยาการแตกตัวของของเสียจากการผลิตไบโอดีเซล ประกอบด้วย1,3-บิวทะไดอีนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ขณะที่ส่วนที่เป็นของเหลวได้ 2-ไซโคลเพนเทน-1-โอนเป็นหลัก อย่างไรก็ตามตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วในการเร่งปฏิกิริยาแบบเฟสเหลว จะไม่สามารถนำกลับมาปรับสภาพให้เหมือนใหม่ได้เนื่องจากสารตั้งต้นที่มีสมบัติเป็นเบส การเร่งปฏิกิริยาแบบเฟสไอจึงถูกนำมาใช้เพื่อแก้ปัญหานี้ ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ที่ใช้งานแล้ว สามารถปรับสภาพเหมือนใหม่ได้ด้วยการเผาธรรมดา ตัวเร่งปฏิกิริยาปรับสภาพเหมือนใหม่แล้วมี่ความ ว่องไว และให้ผลิตภัณฑ์ที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงกับที่ได้จากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยังไม่ได้ใช้งาน

Link to Full Text

Share

COinS