ปฏิกิริยาปฏิรูปกลีเซอรอลด้วยไอน้ำร่วมกับออกซิเจนบนตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/Al2O3 ที่มีตัวส่งเสริม CeO2, ZrO2, และ CeO2ZrO2

Oxidative Steam Reforming of Glycerol over NilAh03 catalyst promoted by Ce02, Zr02 and Ce02-Zr02

Name: จันทนา แต่งเจริญสุข

keyword: กลีเซอรอล

Abstract: ปัจจุบันปริมาณการผลิตไบโอดีเซลเพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้กลีเซอรอลซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงเกิดขึ้น จำนวนมากแต่ความต้องการใช้กลีเซอรอลไม่ได้เพิ่มขึ้น กระบวนการปฏิรูปกลีเซอรอลด้วยไอน้ำ ร่วมกับออกซิเจนเพื่อผลิตเป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นแนวทางที่สามารถใช้ประโยชน์จากกลีเซอรอล ได้ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาถึงอิทธิพลของตัวส่งเสริมระหว่างซีเรีย (CeO2) และเซอร์โคเนีย (ZrO2) บนตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/Al2O3 ต่อปฏิกิริยาปฏิรูปกลีเซอรอลด้วยไอน้ำร่วมกับออกซิเจน ซึ่งในการศึกษา นี้โดยศึกษาปริมาณการเติมตัวส่งเสริมที่ 4% และ 8% และสภาวะการดำเนินปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 600 - 700 C อัตราส่วนของน้ำต่อกลีเซอรอล 6:1 - 9:1 ที่อัตราส่วนของออกวิเจนต่อกลีเซอรอลคงที่ที่ 0.5 พิจารณาจากค่าผลได้ของไฮโดรเจน ค่าคอนเวอร์ชันของกลีเซอรอล และปริมาณการเกิดโค้ก จาก การวิเคราะห์คุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาก่อการทำปฏิกิริยาด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ และเทคนิค H2 chemisorption พบว่าการเติมตัวส่งเสริมซีเรีย และ/หรือเซอร์โคเนียช่วยนิกเกิลมีการ กระจายตัวดีขึ้น และลดขนาดของอนุภาคนิกเกิล จากการทดสอบการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/Al2O3, Ni/8%CeO2/Al2O3, Ni/8%ZrO2/Al2O3 และ Ni/8%CeO2-ZrO2/Al2O3 ที่สภาวะอุณหภูมิ 600 C อัตราส่วนของน้ำต่อกลีเซอรอล 6:1 พบว่าการเติม ตัวส่งเสริมไม่ได้ช่วยให้การเกิดปฏิกิริยาปฏิรูปกลีเซอรอลขึ้น ในขณะที่สภาวะอุณหภูมิ 700 C อัตราส่วนของน้ำต่อกลีเซอรอล 9:1 ตัวส่งเสริมจะช่วยให้ปฏิกิริยาปฏิรูปดำเนินไปได้สูงขึ้น ทั้งนี้ตัว ส่งเสริมทั้ง CeO2 และ ZrO2 จะช่วยสนับสนุนปฏิกิริยา water gas shift และเมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/8%ZrO2/Al2O3 ใช้ในการศึกษาอิทธิพลของสภาวะอุณหภูมิ 600 - 700 C และอัตราส่วนของน้ำต่อ กลีเซอรอล 6:1 - 9:1 พบว่าการเพิ่มทั้งอุณหภูมิ และน้ำส่งผลให้มีแนวโน้มส่งเสริมการเกิดปฏิกิริยา ปฏิรูปด้วยไอน้ำ และ water gas shift มากขึ้น แต่ลดปริมาณการเกิดโค้ก ซึ่งสภาวะที่เหมาะสม คือ อุณหภูมิ 700 C และอัตราส่วนชองน้ำต่อกลีเซอรอล 9:1 สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/8%CeO2/Al2O3 พบว่าปฏิกิริยาเกิดได้ดีขึ้น โดยตัวส่งเสริมช่วยเพิ่มอัตราการแตกตัวของกลีเซอรอลทำให้กลีเซอรอล สามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ก๊าซได้ทั้งหมด และลดปริมาณโค้กได้ต่ำสุด ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลที่ มีปริมาณ CeO2 8% เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจาก CeO2 ทำหน้าที่เป็นแหล่งให้ ออกซิเจนอิสระที่ใช้ในการกำจัดคาร์บอนที่เกิดขึ้นส่งผลต่อความว่องไว และความเสถียรของตัวเร่ง ปฏิกิริยา ในขณะที่ ZeO2 กลับให้ผลในทางตรงกันข้ามเนื่องจาก ZrO2 มีสมบัติในการช่วยเพิ่มการ แตกตัวของออกซิเจน แต่ออกซิเจนที่แตกตัวได้ไปออกซิไดซ์กับนิกเกิลเป็นนิกเกิลออกไซด์ ส่งผล ให้มีความว่องไวลดลง ในขณะที่การเติมตัวส่งเสริมร่วมระหว่าง CeZrO2 ให้ผลการทดลองระหว่างค่า ของตัวส่งเสริมเดี่ยว อันเนื่องมาจากคุณสมบัติของทั้ง CeO2 และ ZrO2 เมื่อเปรียบเทียบอิทธิพลของ ปริมาณของ CeO2 และ ZrO2 พบว่าเมื่อปริมาณตัวส่งเสริมเพิ่มขึ้นจาก 4% เป็น 8% จะส่งผลให้ตัวเร่ง ปฏิกิริยามีความว่องไวมากขึ้น โดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีตัวส่งเสริม CeO2 8% จะว่องไวมากกว่าตัวเร่งที่มี ตัวส่งเสริม CeZrO2 8% ที่สภาวะอุณหภูมิ และอัตราส่วนน้ำของต่อกลีเซอรอลสูง (T= 700 C และ W:G = 9:1)

Abstract: Due to an increase of the biodiesel production. Glycerol, a by-product, has been gradually increased while the demand is not proportionally increased. Utilization of glycerol for hydrogen production by oxidative steam reforming reaction can be alternative. The objective of this work was to study the effects of the operating condition and the addition of Ce02 and Zr02 promoters in NilAh03 catalyst on oxidative reforming of glycerol, Hydrogen yield, glycerol conversion and coke formation were determined. The amount of Ce02 and Zr02 promoters of 4% and 8%, reaction temp range of 600-700?C, and water to glycerol ratio(W:G) of 6:1 and 9: 1 at a constant of 0.5 oxygen to glycerol were parameters studied. From the characterization results of the fresh catalysts using X-ray diffraction techniques and H2 chemisorption techniques, the promoters enhanced Ni dispersion but reduced Ni particle size. From the experimental results of NilAh03, Ni/8%Ce021Ah03 and Ni/8%Zr021Ah03, operation condition of 600?C and W:G of 6:1,it was found that the promoters did not substantially improve the reforming reaction. However, at 700?C and W:G of 9: 1, both Ce02 and Zr02 promoters increased glycerol conversion by promoting water-gas shift reaction. In studying the effects of reaction temp and W:G over Ni/8%Zr021Ah03 catalyst, it can be seen that either reaction temp or W:G increased glycerol reforming and water gas shift reaction but reduce coke formation. The suitable operating condition found was 700?C and W:G of9:1 at 02:G of 0.5. For Ni/8%Ce02/Ah03, the ceria promoter enhanced glycerol cracking giving complete conversion of glycerol to gas products and inhibited coke formation. This catalyst was the most suitable as ceria has oxygen storage capacity providing oxygen to react with the carbon formed on the catalyst and improving catalyst activity and stability. For the zirconia-promoted catalyst, zirconia primarily improved oxygen dissociation but this oxygen oxidized nickel active site forming inactive NiO.For the ceria-zirconia promoted catalyst, the experimental was in between that of pare ceria and zirconia promoter. In studying the effect of promoter content, it was found that when increasing the promoter from 4% to 8%, the catalyst activity was improved. The catalyst containing 8%CeOz was more active than 8%ZrOz catalyst at higher reaction temp and W:G (700?C and W:G=9:1).

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: สุภาภรณ์ เทอดเทียนวงษ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2552

Modified: 2553-09-23

Issued: 2553-09-20

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE2166

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเคมี

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE2166.pdf	1.27 MB	60	2024-09-12 18:11:03
2	CHE2166ab.pdf	75.15 KB	18	2019-10-15 16:30:00

ใช้เวลา

0.035378 วินาที