Theoretical study of alcohols conversion to ethers and ethylene by H-ZSM-5 using ONIOM method

การศึกษาเชิงทฤษฎีการเปลี่ยนแอลกอฮอล์เป็นอีเทอร์และเอทิลีนโดยแอช-แซดเอสเอ็ม-5 ด้วยวิธีออนเนียม

Name: Chedthapicharn Saenharn

LCSH: Alcohol as fuel

LCSH: Ethers

LCSH: Ethylene

LCSH: Zeolites

LCSH: ONIOM method

Abstract: Reaction mechanisms of methanol and ethanol conversion to dimethyl ether, diethyl ether and ethylene on the H-ZSM-5 were investigated using a 56/5T cluster model of H-ZSM-5 in corporation with the two-layered ONIOM(B3LYP/6-31G(d):AM1) approach. The concerted and stepwise mechanisms of methanol and ethanol conversion to dimethyl ether, diethyl ether and ethylene were comparatively studied. The concerted process occurring over Bronsted acid site of H-ZSM-5 zeolite is more favorable by 11.37 kcal/mol than the stepwise process in methanol coversion to dimethyl ether and 20.15 kcal/mol than the stepwise reaction in ethanol conversion to diethyl ether. In the stepwise reaction of ethanol conversion to ethylene occurring over Bronsted acid site of H-ZSM-5 zeolite is moer favorable by 9.11 kcal/mol than the conserted reaction. In the concerted reaction of ethanol conversion to diethyl ether occurring over Bronsted acid site of H-ZSM-5 zeolite is more favorable by 29.26 kcal/mol than the concerted process in ethanol conversion to ethylene. In the stepwise reaction of ethanol conversion to ethylene occurring over Bronsted acid site of H-ZSM-5 zeolite is more favorable by 28.07 kcal/mol than the stepwise process in ethanol conversion to diethyl ether. These reaction mechanisms in acid-catalyzed system were also investigated and compared to their corresponding reactions. The reaction energies and thermodynamic properties of all reaction mechanisms are reported.

Abstract: ศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงแอลกอฮอล์ไปเป็นไดเมทิลอีเทอร์ ไดเอทิลอีเทอร์และเอทิลีน บนตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ชนิดเอช-แซดเอซเอ็ม-5 ขนาดคลัสเตอร์ 56/5T ด้วยวิธี ONIOM (B3LYP/6-31G(d):AM1) พบว่ากลไกการเกิดปฏิกิริยามีทั้งแบบที่เป็นขั้นตอนเดียวและหลายขั้นตอนโดยได้เปรียบเทียบกัน พบว่าในปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงเมทานอลไปเป็นไดเมทิลอีเทอร์ และเอทานอลไปเป็นไดเอทิลอีเทอร์นั้น กลไกการเกิดปฏิกิริยาในแบบขั้นตอนเดียวสามารถเกิดได้ดีกว่าในแบบหลายขั้นตอน ด้วยค่าพลังงานกระตุ้นที่ต่ำกว่าเท่ากับ 11.37 และ 20.15 กิโลแคลลอรี่ต่อโมล ตามลำดับ ในปฏิกิริยาการเปลี่ยนเอทานอลไปเป็นเอทิลีนนั้น พบว่ากลไกการเกิดปฏิกิริยาในแบบหลายขั้นตอน เกิดได้ดีกว่าในแบบขั้นตอนเดียวด้วยค่าพลังงานกระตุ้นที่ต่ำกว่าเท่ากับ 9.11 กิโลแคลลอรี่ต่อโมล ในปฏิกิริยาการเปลี่ยนเอทานอลไปเป็นไดเอทิลอีเทอร์ในแบบขั้นตอนเดียวนั้น พบว่าเกิดได้ดีกว่าในปฏิกิริยาการเปลี่ยนเอทานอลไปเป็นเอทิลีนในแบบขั้นตอนเดียว ด้วยค่าพลังงานกระตุ้นที่ต่ำกว่าเท่ากับ 29.26 กิโลแคลลอรี่ต่อโมล ส่วนในปฏิกิริยาการเปลี่ยนเอทานอลไปเป็นเอทิลีนในแบบหลายขั้นตอนนั้น พบว่าเกิดได้ดีกว่าในปฏิกิริยาการเปลี่ยนเอทานอลไปเป็นไดเอทิลอีเทอร์ในแบบหลายขั้นตอน ด้วยค่าพลังงานกระตุ้นที่ต่ำกว่าเท่ากับ 28.07 กิโลแคลลอรี่ต่อโมล โดยกลไกของปฏิกิริยาเหล่านี้ในระบบที่ใช้กรดเป็นตัวเร่ง ได้มีการศึกษาและเปรียบเทียบกับปฏิกิริยาที่สอดคล้องกับปฏิกิริยาข้างต้น โดยได้แสดงค่าพลังงานและสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ของปฏิกิริยาทั้งหมดในขั้นตอนต่างๆ

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Vithaya Ruangpornvisuti

Role: advisor

Created: 2007

Modified: 2560-07-28

Issued: 2017-06-17

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/12371

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Petrochemistry and Polymer Science

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	chedthapicharn_sa[1].pdf	5.96 MB	1	2018-06-08 18:08:09

ใช้เวลา

0.031992 วินาที