Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in pyrolysis oil from waste tire
Year (A.D.)
2019
Document Type
Thesis
First Advisor
นพิดา หิญชีระนันทน์
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Technology (ภาควิชาเคมีเทคนิค)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เทคโนโลยีเชื้อเพลิง
DOI
10.58837/CHULA.THE.2019.578
Abstract
น้ำมันที่ได้จากการไพโรไลซิสยางรถยนต์เหลือทิ้ง (waste tire pyrolysis oil, WTPO) ประกอบไปด้วยสารประกอบพอลิไซคลิกแอโรมาติกส์ไฮโดรคาร์บอน (polycyclic aromatic hydrocarbon, PAHs) ประมาณ 10% โดยน้ำหนักเมื่อเทียบกับปริมาณ WTPO โดย PAHs ที่พบมากที่สุด คือ แนฟทาลีน ซึ่งมีความเป็นพิษต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม นี่จึงเป็นข้อจำกัดที่ทำให้ไม่สามารถนำ WTPO ไปใช้ในเครื่องยนต์ได้ ในงานวิจัยนี้จึงศึกษาการกำจัดแนฟทาลีนซึ่งเป็นแบบจำลองของ PAHs ผ่านกระบวนการไฮโดรจิเนชัน โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนตัวรองรับแกมมาอะลูมินา (Ni/γ-Al2O3) ที่มีและไม่มีตัวสนับสนุนโมลิบดินัม (Mo) ทังเสตน (W) หรือ แพลตินัม (Pt) สำหรับภาวะที่ศึกษาในการไฮโดรจิเนชัน ได้แก่ ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น (10-40 บาร์) อุณหภูมิ (250-400 องศาเซลเซียส) และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา (2-8 ชม.) ก่อนทำปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาถูกรีดักชัน (reduction) แบบอิน-ซิทู (in-situ) ที่ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น 30 บาร์ อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชม. ในกรณีที่ไม่มีตัวสนับสนุน Ni ปริมาณ 1-30% โดยน้ำหนักเมื่อเทียบกับตัวรองรับถูกเตรียมลงบน γ-Al2O3 ที่ถูกเตรียมด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มัล และค่าการเปลี่ยนแปลงแนฟทาลีนถูกวิเคราะห์ด้วยแก๊สโครมาโทกราฟี ตัวตรวจวัดชนิดเฟลมไอออไนเซชัน (GC-FID) พบว่าเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีปริมาณ Ni 20% โดยน้ำหนักเมื่อเทียบกับตัวรองรับให้ค่าการเปลี่ยนแปลงแนฟทาลีนสูงสุดที่ 29.5% โดยภาวะที่ใช้ คือความดันไฮโดรเจนเริ่มต้น 30 บาร์ อุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส นาน 4 ชั่วโมง ในกรณีมีตัวสนับสนุน ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo NiW และ NiPt ให้ค่าการเปลี่ยนแปลงแนฟทาลีนสูงสุดที่ 44.7 46.4 และ 55.8% เมื่ออัตราส่วนเชิงอะตอมของตัวสนับสนุนเป็น 0.27 0.05 และ 0.37 ตามลำดับ อย่างไรก็ตามตัวเร่งปฏิกิริยา Ni และ NiPt ไม่สามารถทนต่อสารประกอบกำมะถัน จึงไม่สามารถทำไฮโดรจิเนชันใน WTPO ได้ ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo และ NiW ที่อัตราส่วนเชิงอะตอมของตัวสนับสนุนที่ 0.27 และ 0.05 ตามลำดับ จึงถูกเลือกมาใช้ในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของ PAHs ใน WTPO จริง จากผลการทดลองพบว่าไฮโดรจิเนชันของ WTPO โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา NiMo และ NiW สามารถลด PAHs ใน WTPO จาก 59.3% เหลือ 18.0% และ 36.6% ตามลำดับ
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Waste tire pyrolysis oil (WTPO) contains the huge volume of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) ca. 10 wt% based on WTPO content. Naphthalene, a family of PAHs most commonly found in the WTPO, are claimed as toxic components for organism and environment. This limits the use of untreated WTPO in the combustion engines. In this research, the catalytic hydrogenation was applied for removing naphthalene used as the model compounds of PAHs. Nickel supported on gamma alumina (Ni/γ-Al2O3) with and without the addition of molybdenum (Mo), tungstate (W) or platinum (Pt)-promoter was selected as the catalyst for this process. For the effect of hydrogenation parameters; initial H2 pressure (10-40 bar) temperature (250-400 °C) and reaction times (2-8 h) on the catalytic activity were investigated. Before hydrogenation process, the catalysts were in-situ reduced under 30 bar initial H2 pressure at 400 oC for 2 h. Without the addition of promoter, 1-30 wt% Ni–active metal was deposited onto the γ-Al2O3 prepared via hydrothermal process. The maximum naphthalene conversion detected by gas chromatography-flame ionization detector (GC-FID) was achieved to 29.5% when 20 wt% Ni loading was applied under 30 bar initial H2 pressure at 350 ºC for 4 h. In the case of promoter addition, the naphthalene conversion obtained from NiMo, NiW and NiPt catalyst increased the naphthalene conversion to 44.7%, 46.4% and 55.8%, respectively when the Mo-, W- and Pt-promoter were loaded onto the catalyst with atomic ratio of 0.27, 0.05 and 0.37, respectively. However, Ni and NiPt catalyst were less tolerant to organosulfurous compounds, which could be found in the WTPO. Thus, the NiMo and NiW catalysts containing the promoter atomic ratio at 0.27 and 0.05 were selected for catalyzing the hydrogenation of PAHs in the real WTPO. The experimental results showed that the hydrogenation of WTPO using NiMo and NiW catalysts could decrease the PAHs in WTPO from 59.3% to 18.0% and 36.6%, respectively.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
กิ่งพุทธพงษ์, สุรีกาญจน์, "การขจัดพอลิไซคลิกแอโรแมติกไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันไพโรไลซิสจากยางรถยนต์เหลือทิ้ง" (2019). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 8954.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/8954