การสังเคราะห์เมทานอลบนตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดทองแดง/สังกะสีออกไซด์/อะลูมินาในรูป ของเสลอร์รี

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ

ประเทศไทยมีการนำเข้าเมทานอลเพื่อผลิตไบโอดีเซลมากขึ้น ในงานวิจัยนี้จึงมีการศึกษากระบวนการผลิตเมทานอลภายในของเหลวที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดทองแดง/สังกะสีออกไซด์/อะลูมินา เพื่อพัฒนาให้เหมาะกับการใช้กับแก๊สสังเคราะห์จากชีวมวลที่ได้จากปฏิกรณ์แก๊สซิไฟเออร์เพื่อทดแทนแก๊สธรรมชาติ โดยการจำลองแก๊สสังเคราะห์ด้วยแก๊สไฮโดรเจน แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ในสัดส่วน 63%, 32% และ 5% ตามลำดับ ป้อนด้วยอัตราการไหล 40 sccm เข้าปฏิกรณ์ที่หมุนกวนสเลอร์รีของตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งมีสัดส่วน Cu : Zn : Al เท่ากับ 4 : 4 : 3 โดยโมล ทำการทดลองที่ความดัน 30, 40, 50 และ 70 บาร์ ภายใต้อุณหภูมิ 280°C และ 380°C พบว่า แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์และแก๊สไฮโดรเจนถูกใช้ไปในการเกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สมีเทนรวมกันมากกว่าเกิดเป็นเมทานอล พิจารณาผลของอุณหภูมิ พบว่า ที่อุณหภูมิ 380°C เกิดแก๊สมีเทนและแก๊สอีเทนมากกว่า และเกิดนํ้าอยู่ในของเหลวด้วย พิจารณาผลของความดันที่อุณหภูมิ 280°C พบว่าที่ความดัน 30 และ 40 บาร์ แม้ว่าผลได้เชิงสเปซและเวลาของเมทานอลสูงถึง 10.286 และ 11.741 กรัมต่อตัวเร่งหนึ่งกิโลกรัมต่อชั่วโมง ตามลำดับ แต่แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ถูกใช้ไปถึง 60.24% และ 72.03% ตามลำดับ ขณะที่ความดัน 50 บาร์ แม้ว่าผลได้เชิงสเปซและเวลาของเมทานอลมีเพียง 3.748 กรัมต่อตัวเร่งหนึ่งกิโลกรัมต่อชั่วโมง แต่แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ถูกใช้ไปเพียง 24.42% และเกิดแก๊สมีเทนกับแก๊สอีเทนน้อยกว่าด้วย

คำสำคัญ: ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดทองแดง ทองแดง สังกะสีออกไซด์ อะลูมินา แก๊สสังเคราะห์ การสังเคราะห์เมทานอล วัฏภาคของเหลว สเลอร์รี

Abstract

Owing to Thailand’s bio-diesel situation, commercial production requires more methanol importation. This study is about domestic methanol synthesis from gasified bio-masses, substituting for natural gas, using a new method that has been proceeding on Cu/ZnO/Al2O3 catalyst in liquid phase. Mixed gas, which contained 63% H2, 32% CO and5% CO2, was fed at 40 sccm into a stirred reactor loading slurry of catalyst that had Cu : Zn : Al molar ratio of 4 : 4: 3. Experimental conditions were varied as follows: temperature at 280°C and 380°C pressure at 30, 40, 50 and 70 bar. The results indicated that CO and H2 were converted to CO2 and methane together rather than methanol. Effects of temperature, undesired methane and ethane increased and liquid samples contained unwanted water at 380°C.Effects of pressure at the same 280°C, space time yields (STY) of methanol reached 10.286 and 11.741 g/kgcat-h at 30 and 40 bar, respectively, but conversions of CO reached 60.24% and 72.03%, respectively, as well. even though STY of methanol was only 3.748 g/kgcat-h at 50 bar, conversion of CO was lower at 24.42% and undesired methane and ethane were less, as well.

Keywords: Cu-based catalysts, Cu/ZnO/Al2O3, Syngas, Methanol synthesis, Liquid-phase, Slurry