ไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟกชันของหญ้าเนเปียร์ในตัวทำละลายร่วมเอทานอล-น้ำ

HYDROTHERMAL LIQUEFACTION OF NAPIER GRASS IN ETHANOL-WATER CO-SOLVENT

Name: ปวัน ทาวรรณ์

ThaSH: ชีวมวล

ThaSH: เชื้อเพลิงเหลว

Abstract: ไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟคชัน (HTL) เป็นกระบวนสำหรับการแปรรูปชีวมวลให้เป็นเชื้อเพลิงเหลว ซึ่งเรียกผลิตภัณฑ์ของเหลวว่าน้ำมันดิบชีวภาพ หญ้าเนเปียร์เป็นหนึ่งในหญ้าที่มีการเจริญเติบโตเร็ว และเป็นพืชพลังงานที่ศักยภาพชนิดหนึ่ง สามารถให้ผลผลิตคิดเป็นน้ำหนักแห้งสูงถึง 6.4 เมตริกตันต่อไร่ต่อ 1 ปี ดังนั้นงานวิจัยนี้สนใจการผลิตน้ำมันดิบชีวภาพจากไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟกชันของหญ้าเนเปียร์ในตัวทำละลายร่วมระหว่างเอทานอลและน้ำ เครื่องปฏิกรณ์แรงดันสูงที่ใช้ขนาดปริมาตร 500 มิลลิลิตร และศึกษาผลกระทบของตัวแปรดำเนินการได้แก่ อุณหภูมิ ความดัน ไนโตรเจนเริ่มต้น ความเร็วรอบใบกวน และความเข้มข้นของเอทานอลต่อปริมาณร้อยละผลได้ของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการ จากผลการทดลองพบว่า ในกรณีที่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลายเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 275 เป็น 300 องศาเซลเซียส ร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพสูงขึ้น แต่มีแนวโน้มลดลงเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 300 เป็น 350 องศาเซลเซียส เนื่องจากการสลายตัวของน้ำมันดิบชีวภาพเป็นแก๊ส เมื่อทำการเพิ่มความดันไนโตรเจนเริ่มต้นจาก 10 เป็น 20 บาร์ ร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพมีค่าเพิ่มขึ้น ส่วนผลของความเร็วรอบใบกวนพบว่าร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเพิ่มความเร็วรอบใบกวนจาก 300 เป็น 400 รอบต่อนาที แต่จะลดลงเมื่อความเร็วรอบใบกวนเป็น 500 รอบต่อนาที ในกรณีที่ใช้ตัวทำละลายร่วมระหว่างเอทานอลและน้ำพบว่าที่ความเข้มข้นของเอทานอลร้อยละ 25 โดยปริมาตร และความดันไนโตรเจนเริ่มต้นจาก 20 บาร์จะให้ร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพสูงสุดคือร้อยละ 52.76 โดยน้ำหนัก และสูงกว่ากรณีที่ใช้ตัวทำละลายเดี่ยวในภาวะการดำเนินการเดียวกัน ชี้ให้เห็นถึงผลที่เสริมกันของตัวทำละลายระหว่างเอทานอลและน้ำในการเพิ่มร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพและลดร้อยละผลได้ของของแข็งลง ค่าความร้อนของผลิตภัณฑ์น้ำมันดิบชีวภาพจากการใช้ตัวทำละลายร่วมจะให้ค่าประมาณ 27 เมกะจูลต่อกิโลกรัม จากผลของ GC-MS พบว่าหญ้าเนเปียร์ประกอบไปด้วยสารประกอบฟีนอลเป็นองค์ประกอบหลัก ในขณะที่สารประกอบจำพวกเอสเทอร์และคีโตนจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของเอทานอลจากร้อยละ 0 เป็น 100 โดยปริมาตร

Abstract: Hydrothermal liquefaction (HTL) is a promising process for converting biomass into liquid fuels, so-called bio-crude. Napier grass is one of fast-growing grasses as well as potential energy crops. Its production yields can reach 6.4 Mg rai-1 yr-1 on dry basis. This work was focused on bio-crude production from HTL of Napier grass in ethanol-water co-solvent. The experiments were carried out in a 500 mL high-pressure reactor. The effect of operating parameters including temperature, initial N2 pressure, stirrer-rotating speed and ethanol concentration on product yields were investigated. In case of pure water as a solvent, the bio-crude yield increased with increasing temperature from 275 to 300 ◦C. The maximum bio-crude yield was found at 300 ◦C. The yield became lower due to thermal decomposition of bio-crude to gas if exposed to higher temperatures of 300-350 ◦C. Bio-crude yield increased with increment of initial N2 pressure from 10 to 20 bar. In case of stirrer-rotating speed, the bio-crude yield slightly increased with increasing rotation speed from 300 to 400 rpm but decreased when the rotation speed is higher than 400 rpm. Using co-solvent of ethanol-water, the highest bio-crude yield of 52.76 wt.% was attained at ethanol concentration of 25 vol.% and initial N2 pressure of 20 bar. This value was also higher than that obtained with a mono-solvent at the same operating conditions. This indicated a synergistic effect when using ethanol-water mixture on HTL. The high heating value of bio-crude was about 27 MJ/kg. The GC-MS results revealed that the bio-crude contains mostly phenolic compounds. It was also found that ester and ketone compounds in the oil increased with increasing the ethanol concentration from 0 to 100 vol.%.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ประพันธ์ คูชลธารา

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2558

Modified: 2561-05-14

Issued: 2561-05-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/50852

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เคมีเทคนิค

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5672014623[1].pdf	3.62 MB	6	2022-03-12 13:43:52

ใช้เวลา

0.021169 วินาที