Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

DEHYDRATION OF ETHANOL OVER Mn – MODIFIED ALUMINA CATALYST

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

ปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล บนตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีส/อะลูมินา

Year (A.D.)

2015

Document Type

Thesis

First Advisor

Bunjerd Jongsomjit

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

Master of Engineering

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Chemical Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2015.1421

Abstract

Ethylene is widely used for raw material in industries. Currently, the method to produce the ethylene is steam thermal cracking of hydrocarbons. The weak point of this method is that the reaction temperature is about 600-1000 ๐C that is very high and hydrocarbons as raw materials are limited quantities such as naphtha. The purpose of this research is to investigate an alternative way of ethylene production. The ethanol dehydration is a novel promising way of ethylene production. The ethylene from this process is environmental friendly because using ethanol as raw material can reduce the utilization of fossil fuel. The catalyst for this reaction is alumina prepared by the solvothermal method and characteristics of catalyst were determined by XRD, SEM, BET and NH3-TPD. In this research, we compare performance of γ- χ alumina and manganese modified alumina catalyst in ethanol dehydration reaction at various temperatures between 200–400๐C. The γ- χ alumina catalyst shows high ethanol conversion and high ethylene selectivity more than the manganese-modified alumina catalyst. At 400 ๐C, the highest ethanol conversion and highest ethylene selectivity were observed for all catalyst. In terms of ethanol conversion, it was in the order of Al2O3 (77.3%)> 0.05Mn/Al2O3 (53.1%)> 0.1Mn/Al2O3 (39.7%) and ethylene selectivity was in order of Al2O3 (96.8%)> 0.05Mn/Al2O3 (86.7%)> 0.1Mn/Al2O3 (70.5%). However, the Mn modification can result in increased diethyl ether (DEE) selectivity at low temperature. At 250 ๐C, the highest DEE selectivity, was found for 0.1Mn/Al2O3 (100%), while DEE selectivity 0.05Mn/Al2O3 (93.0%)>Al2O3 (82.4%) was observed.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

เอทิลีนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับวัตถุดิบในอุตสาหกรรม การผลิตเอทิลีนโดยทั่วไปจะใช้วิธีการแตกสลายทางความร้อนโดยใช้ไอน้ำ ข้อเสียของกระบวนการนี้คืออุณหภูมิที่ใช้ในการผลิตประมาณ 600-1000 องศาเซลเซียส ซึ่งต้องใช้พลังงานที่สูงมาก อีกทั้งวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตเอทิลีนคือสารไฮโดรคาร์บอนเช่น แนฟทา ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มีปริมาณจำกัด วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้เพื่อศึกษาทางเลือกในการผลิตเอทิลีนโดยวิธีดีไฮเดรชันของเอทานอลไปเป็นเอทิลีน ซึ่งเอทิลีนจากกระบวนการนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพราะใช้เอทานอลเป็นวัตถุดิบที่จะสามารถลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ในงานวิจัยนี้ศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาคืออะลูมินา ถูกเตรียมโดยวิธีโซลโวเทอร์มอลและถูกวิเคราะห์คุณลักษณะด้วยการกระเจิงรังสีเอ็กซ์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด การดูดซับทางกายภาพด้วยไนโตรเจน และการคายแอมโมเนียด้วยการเพิ่มอุณหภูมิแบบตั้งโปรแกรม เปรียบเทียบประสิทธิภาพของแกมมาไคน์อะลูมินาและแมงกานีสที่เติมบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินาในปฏิกิริยาการขจัดน้ำของเอทานอลและอุณหภูมิระหว่าง 200 องศาเซลเซียส ถึง 400 องศาเซลเซียส โดยตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินาแสดงให้เห็นถึงการการเปลี่ยนรูปของเอทานอลและความเลือกจำเพาะต่อการเกิดเอทิลีนมากกว่าแมงกานีสบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินา ที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส ให้การเปลี่ยนรูปของเอทานอลและความเลือกจำเพาะต่อการเกิดเอทิลีนมากที่สุดทุกตัวเร่งปฏิกิริยา ในกรณีของการเปลี่ยนรูปของเอทานอลเรียงลำดับได้โดยอะลูมินา (77.3%)> 0.05 โดยน้ำหนักของแมงกานีสที่เติมบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินา(53.1%)> 0.1โดยน้ำหนักของแมงกานีสที่เติมบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินา(39.7%) และในกรณีของความเลือกจำเพาะต่อการเกิดเอทิลีนเรียงลำดับได้โดย อะลูมินา (96.8%)> 0.05 โดยน้ำหนักของแมงกานีสที่เติมบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินา(86.7%)> 0.1โดยน้ำหนักของแมงกานีสที่เติมบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินา(70.5%) อย่างไรก็ตามพบว่าการปรับปรุงอะลูมินาด้วยแมงกานีสจะทำให้ค่าการเลือกเกิดของไดเอทิลอีเทอร์สูงขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ ที่อุณหภูมิ 250 องศาเซลเซียส ความเลือกจำเพาะต่อการเกิดไดเอทิลอีเทอร์มากที่สุดเรียงลำดับได้โดย 0.1โดยน้ำหนักของแมงกานีสที่เติมบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินา(100%)>0.05โดยน้ำหนักของแมงกานีสที่เติมบนตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมินา(93.0%)>อะลูมินา (82.4%)

Link to Full Text

Share

COinS