Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การศึกษาผลของรูปร่างตัวเร่งปฏิกริยาต่อการเกิดปฏิกิริยาเอทิลเบนซีนดีไฮโดรจีเนชันในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งโดยอาศัยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หลายรูปแบบ
Year (A.D.)
2019
Document Type
Thesis
First Advisor
Apinan Soottitantawat
Second Advisor
Wiwut Tanthapanichakoon
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.2019.79
Abstract
Nowadays, the chemicals are mostly manufactured by catalytic reactions in fixed bed reactor. Catalyst shape affects to reactor performance and the effect is studied by mathematic models which are varied forms to more realistic. Therefore, the objective of research is to study the effect of catalyst shape on the behavior of reactor for ethylbenzene dehydrogenation to styrene in gas phase by varied form. The simplest model, pseudohomogeneous model (model1), predicts 36.52% ethylbenzene conversion. The more complex model, heterogeneous model accounting for internal mass transfer (model2), predicts 34.49% conversion that equals to the model accounting for internal mass and heat transfer(model3). This result shows that internal mass transfer affects to overall the reaction. The more complex, heterogeneous model accounting for internal and external transfer(model4), predict 34.46% conversion. Addition of axial mixing to model3 and model4, both results are 34.46% conversion. Thus, external transfer and mass axial dispersion are little effect. Effect of catalyst shape on reactor performance is studied by varied form of heterogeneous model. The results of each models are little different. For the catalyst shape of same equivalent diameter, the required catalyst weight to achieve specific conversion increases in order trilobe < sphere < cylinder since the catalyst shape affects on effectiveness factor and pressure drop.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ในปัจจุบันสารเคมีโดยส่วนใหญ่ผลิตได้โดยกระบวนการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่ง รูปร่างของตัวเร่งปฏิกิริยามีผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ ผลของตัวเร่งสามารถศึกษาได้โดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่มีหลากหลายรูปแบบเพื่อให้เสมือนจริง ดังนั้นวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาผลของรูปร่างตัวเร่งปฏิกิริยาต่อเครื่องปฏิกรณ์ของกระบวนการดีไฮโดรจีเนชันของเอทิลเบซีนเป็นสไตรีนซึ่งเป็นปฏิกิริยาวัฏภาคแก๊สด้วยแบบจำลองที่พัฒนาขึ้นหลากหลายรูปแบบ แบบจำลองแบบเอกพันธ์ (แบบจำลอง1) เป็นแบบจำลองที่ง่ายที่สุดทำนายค่าร้อยละการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นได้ 36.52% ส่วนแบบจำลองที่ซับซ้อนขึ้นคือแบบจำลองวิวิธพันธ์ที่พิจารณาการถ่ายเทสารภายในเม็ดตัวเร่งปฏิกิริยา (แบบจำลอง2) ทำนายได้ 34.49% โดยเท่ากับการทำนายของแบบจำลองที่พิจารณาทั้งการถ่ายเทของสารและความร้อนภายในเม็ดตัวเร่ง (แบบจำลอง3) จากผลการทำนายแสดงว่าการถ่ายเทสารภายในเม็ดตัวเร่งปฏิกิริยามีผลต่อการเกิดปฏิกิริยา ในขณะที่แบบจำลองวิวิธพันธ์ที่พิจารณาการถ่ายเททั้งภายในและภายนอกเม็ดตัวเร่งปฏิกิริยา (แบบจำลอง4) ทำนายได้ 34.46% และเมื่อเพิ่มผลของการแพร่สารในทิศทางการไหลในแบบจำลอง3 และ 4 พบว่าทั้งสองแบบจำลองทำนายได้ 34.46% ดังนั้นการถ่ายเทภายนอกและการแพร่ของสารในทิศทางการไหลไม่มีผลต่อค่าร้อยละการเปลี่ยนแปลง สำหรับผลของรูปร่างตัวเร่งปฏิกิริยาจะศึกษาโดยแบบจำลองวิวิธพันธ์ที่พัฒนาขึ้นมาในหลายรูปแบบ พบว่าผลการทำนายของแต่ละแบบจำลองมีค่าแตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญ รูปร่างของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสมมูลเท่ากันนั้นพบว่าปริมาณน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำให้ได้ค่าเปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นที่เท่ากันเรียงลำดับรูปร่างของตัวเร่งจากน้อยไปมากได้ ทรงสามกลีบ, ทรงกลม , และ ทรงกระบอก ตามลำดับ เนื่องจากรูปร่างของตัวเร่งปฏิกิริยามีผลต่อประสิทธิภาพการแพร่ภายในเม็ตตัวเร่งและความดันลดของระบบ
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Maithong, Pawinee, "Study effect of catalyst shape on the ethylbenzene dehydrogenation in fixed bed reactor by using various mathematical models" (2019). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 8455.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/8455