การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยานจากเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันบนตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่ฐานนิกเกิลบนซีโอไลต์ชนิดเบตาที่ผ่านการดัดแปรในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่

Production of bio-jet fuel from fatty acid methyl esters over nickel based bimetallic catalysts supported on modified beta zeolite in fixed bed reactor

Name: นรธัช ฤทัยสิริโรจน์

Abstract: ปัจจุบัน การบริโภคเชื้อเพลิงฟอสซิลสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในมีแนวโน้มลดลง เนื่องจากการเข้ามาแทนที่ของยานพาหนะไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดอุปทานส่วนเกินของไบโอดีเซลในอนาคต เพื่อรักษาสมดุลของตลาดน้ำมันปาล์ม ไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันปาล์มจึงถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยาน ตามนโยบายขององค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศที่สนับสนุนการใช้เชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืน ในงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นไปที่กระบวนการไฮโดรคอนเวอร์ชันของเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันที่ผลิตจากน้ำมันปาล์มไปเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยานสำหรับเครื่องบินโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่ เนื่องจากข้อจำกัดของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล ซึ่งมีแนวโน้มเกิดการเกาะกลุ่ม การเกิดไฮโดรจิโนไลซิสอย่างรุนแรง และการสะสมโค้กระหว่างกระบวนการ งานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาการเติมแกลเลียม ในตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่ บนตัวรองรับซีโอไลต์ชนิดเบตาที่ผ่านการปรับปรุงด้วยการชะด้วยกรด (beta-HF) โดยใช้สารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก/แอมโมเนียมฟลูออไรด์ นอกจากนี้ ยังได้ศึกษาผลของการเติมซีเรียม เพื่อใช้เป็นตัวสนับสนุนลงในตัวเร่งปฏิกิริยา NiGa/beta-HF เพื่อเพิ่มสมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยา โดยทำการศึกษาที่อุณหภูมิ 360 องศาเซลเซียส ภายใต้ความดันแก๊สไฮโดรเจน 30 บาร์ ค่า WHSV 2.45 ชั่วโมง-1 และใช้อัตราการไหลของไฮโดรเจน 60 มิลลิลิตร/นาที จากการศึกษาพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา 5Ni5Ga-5Ce/beta-HF ให้สมรรถนะการเร่งปฏิกิริยาดีที่สุด โดยให้การเลือกเกิดเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยานสูงถึง 41.6% มีอัตราส่วนไอโซ-/นอมัล-อัลเคนที่ 0.90 และปริมาณสารประกอบออกซิเจนต่ำสุดที่ 14.3% ส่งผลให้เชื้อเพลิงชีวภาพที่ได้มีค่าความร้อนสูงสุดที่ 37.4 เมกะจูล/กิโลกรัม ซึ่งสามารถนำไปผสมกับน้ำมันอากาศยานเจ็ท A-1 ในสัดส่วน 10/90% โดยปริมาตรได้ โดยไม่ทำให้คุณภาพของน้ำมันอากาศยานเจ็ท A-1 ลดลง งานวิจัยนี้จึงถือเป็นแนวคิดที่มีศักยภาพสำคัญในการผลิตเชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืนเพื่อลดการพึ่งพาน้ำมันอากาศยานเจ็ท A-1

Abstract: Currently, the consumption of fossil fuels used for internal combustion engines in the transportation sector tends to be declined according to the replacement of electric vehicles, leading to an oversupply of biodiesel in the future. To maintain the balance in the palm oil market, the biodiesel derived from palm oil has the potential to use as the feedstock for bio-jet fuel production, aligning with the policy of International Civil Aviation Organization (ICAO) to support the use of sustainable aviation fuels (SAF). In this regard, this research focuses on the continuous hydroconversion of biodiesel derived from palm oil to bio-jet fuel in a fixed bed reactor. Due to the drawbacks of nickel (Ni)-based catalysts, including agglomeration, extensive hydrogenolysis and coke formation during the hydroprocess, were addressed by incorporating Ga and Ce into Ni-based catalysts supported on modified beta zeolite (beta-HF) prepared via HF/NH4F acid leaching. At 360 °C, 2.45 h-1 WHSV, 30 bar H2, and 60 ml/min H2 flow rate, the 5Ni5Ga-5Ce/beta-HF catalyst achieved the highest performance, with 41.6% bio-jet fuel selectivity, an iso-/n-alkane ratio of 0.90, minimal oxygenated compounds (14.3%), and a calorific value of 37.4 MJ/kg. This biofuel can blend with Jet A-1 at a 10/90% (v/v) ratio without compromising quality, offering a promising route for SAF production and reduced Jet A-1 dependency.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: นพิดา หิญชีระนันทน์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2567

Issued: 2569-09-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เคมีเทคนิค

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ใช้เวลา

0.015035 วินาที