Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตแก๊สสังเคราะห์จากกลีเซอรอลดิบ โดยการแปรสภาพทางความร้อน จากการเหนี่ยวนำด้วยไมโครเวฟ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Synthesis gas production from crude glycerol using microwave induced thermal convension

Year (A.D.)

2009

Document Type

Thesis

First Advisor

วิบูลย์ ศรีเจริญชัยกุล

Second Advisor

ดวงเดือน อาจองค์

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

DOI

10.58837/CHULA.THE.2009.1535

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการผลิตแก๊สสังเคราะห์จากกระบวนการแปรสภาพทางความร้อนกลีเซอรอลดิบภายในเตาปฏิกรณ์แบบเบดนิ่ง ความร้อนที่ใช้ในปฏิกิริยาเกิดจากการเหนี่ยวนำของคลื่นไมโครเวฟร่วมกับเบดซิลิกอนคาร์ไบด์ โดยกลีเซอรอลดิบได้มาจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลภายในประเทศ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการเกิดปฏิกิริยาซึ่งประกอบด้วยอัตราไหลแก๊สขาเข้ารวม อัตราส่วน O2/fuel อุณหภูมิ ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา ผลของการรีดิวซ์เบดตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฮโดรเจน และผลของการคืนสภาพตัวเร่งปฏิกิริยา โดยพิจารณาสภาวะการเกิดปฏิกิริยาที่ให้ปริมาณแก๊สผลิตภัณฑ์ ร้อยละการแปรสภาพของ C และ H ในวัตถุดิบเป็นแก๊สผลิตภัณฑ์ ค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อน ค่าความร้อนต่ำ อัตราส่วนโดยโมลของ H2/CO ที่มีค่าสูงสุด โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ร้อยละแก๊สผลิตภัณฑ์ TCD-NDIR analyzer ผลการทดลองพบว่า อัตราการไหลแก๊สขาเข้ารวมที่เหมาะสมเท่ากับ 1 ลิตร/นาที และให้ปริมาณแก๊สสังเคราะห์สูงสุดเท่ากับ 1.6 ลิตร/นาที ที่ 1250°C และ O2/fuel ratio เท่ากับ 0.25 เมื่อเพิ่มอัตราส่วน O2/fuel พบว่าไม่มีผลต่อการผลิตแก๊สอย่างชัดเจน ผลจากการเพิ่มอุณหภูมิพบว่าตั้งแต่ 900°C ขึ้นไป (440 วัตต์) C และ H ในวัตถุดิบถูกแปรสภาพไปเป็นผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ ในชุดการทดลองที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่าที่ 1%Ni/SiC ให้ผลการทดลองดีที่สุด ช่วยเพิ่มปริมาณแก๊สสังเคราะห์จากที่ไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่สภาวะเดียวกันได้ถึง 3.4 เท่า เพิ่มร้อยละการแปรสภาพของ C และ H ในวัตถุดิบเป็นแก๊สผลิตภัณฑ์ได้ 3.8 และ 4.6 เท่าตามลำดับ การทดลองแบบใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ 330 วัตต์ให้ปริมาณแก๊สสังเคราะห์สูงกว่าชุดการทดลองแบบไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ 880 วัตต์ในสภาวะเดียวกันถึง 1.8 เท่า การรีดิวซ์เบดตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฮโดรเจนและการคืนสภาพตัวเร่งปฏิกิริยา ไม่มีผลอย่างชัดเจนต่อผลิตแก๊สที่เกิดขึ้น การให้ความร้อนด้วยวิธีนี้จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่มีศักยภาพในการแปรสภาพทางความร้อนกลีเซอรอลดิบให้ไปเป็นแก๊สสังเคราะห์ที่มีคุณภาพ ซึ่งไม่เพียงแต่จะเป็นการเพิ่มแหล่งพลังงานทางเลือกในการผลิตพลังงานสะอาดแล้วแต่ยังช่วยส่งเสริมการจัดการกลีเซอรอลดิบให้แก่อุตสาหกรรมผลิตไบโอดีเซลมีอีกด้วย

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Production of synthesis gas from crude glycerol by thermal conversion reactions using microwave induced was studied here. Those reactions were carried out in a fixed bed quartz reactor. Silicon carbide was used as microwave absorber and became hot bed that reached the desired temperature by adjust the microwave power level. Glycerol was obtained from a local biodeisel manufacturer utilizing palm oil as raw material. The objectives were to suggest appropriate operating parameters including total inlet gas flowrate, O2/fuel ratio, temperature, amount of catalyst on support, catalyst pre-reduction and catalytic regeneration which would produce the highest syngas, C and H conversion to gas product, cold gas efficiency, LHV, and H2/CO ratio. Gaseous product was quantified by TCD-NDIR analyzer. Result showed that the optimum total inlet gas flowrate of 1L/min which yielded the highest syngas as 1.6 L/min at 1250°C and 0.25 O2/fuel ratio. Temperature over 900°C or microwave power of more than 440 watts resulted in complete H and C conversion while the effect of O2/fuel ratio was insignificant. The 1%Ni/SiC was an optimum for catalytic reaction with 3.4 times higher syngas yield than non catalytic reaction as well as 3.8 and 4.6 times greater %C and %H conversions, respectively. The catalytic reaction at 330W produced 1.8 times higher syngas than non catalytic reaction at 880W. Effect of catalytic pre-reduction and regeneration was not conclusive. From these results, the microwave-induced heating method can be considered as an efficient option for conversion of glycerol waste into high quality of syngas that is not only increasing the alternative source of clean energy but also supporting the waste management of biodiesel production manufacture.

Link to Full Text

Share

COinS