นโยบายการจัดการความรู้ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1.ให้ใช้เครื่องมือการจัดการความรู้ผลักดัน คุณภาพคน และกระบวนทำงาน 2.ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนประสบการณ์การทำงาน จากหน้างาน 3.ส่งเสริมให้มีเวทีเรียนรู้ร่วมกัน

คนธรรมดา
Ico64
เครือข่าย
สมาชิก · ติดตาม: 5 · ผู้ติดตาม: 22

อ่าน: 6023
ความเห็น: 5

PSU ไบโอดีเซล 26: แอลกอฮอล์

แอลกอฮอล์ 

                แอลกอฮอล์จะแบ่งออกเป็น 3 ชนิดตามโครงสร้าง คือชนิดปฐมภูมิ ทุติยภูมิ และตติยภูมิ ตามรูปข้างล่างนี้ ความแตกต่างของโครงสร้างของแต่ละชนิดทำให้การเกิดปฏิกิริยาต่างกัน และนี่คือสาเหตุที่เราควรรู้ความแตกต่างซึ่งง่ายมากดังนี้

                 

          วิธีที่ง่ายที่สุดคือการนับจำนวนคาร์บอนอะตอมที่มีพันธะกับหมู่ C-OH แอลกอฮอล์ปฐมภูมิจะมีคาร์บอนอะตอม 0 หรือ 1 ตัวที่มีพันธะกับ C-OH แอลกอฮอล์ทุติยภูมิจะมี 2 คาร์บอนอะตอมและแอลกอฮอล์ตติยภูมิจะมี 3 คาร์บอนอะตอมที่มีพันธะกับ C-OH โดยแอลกอฮอล์ตติยภูมิจะเสถียรและไม่ถูกออกซิไดส์โดยง่าย

 

เมทานอล 

                แอลกอฮอล์ที่ใช้มากที่สุดสำหรับการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันก็คือเมทานอล เนื่องจากมีราคาถูกและมีกัมมันตภาพการเกิดปฏิกิริยาที่สูง เมื่อเปรียบเทียบกับแอลกอฮอล์โซ่ยาวตัวอื่นๆ ปฏิกิริยา เมทาโนไลซิส (methanolysis) ที่มีด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้อง และให้ร้อยละการเปลี่ยนเป็นเอสเตอร์มากกว่า 80% แม้ว่าจะใช้เวลาในการทำปฏิกิริยาเพียงสั้นๆ เพียงแค่ 5 นาที การแยกเฟสเอสเตอร์และกลีเซอรอลกระทำได้อย่างรวดเร็วและสมบูรณ์ และที่สำคัญมากก็คือ เมทานอลสามารถผลิตให้มีความบริสุทธิ์สูงได้ง่ายกว่าเอทานอล โดยการมีน้ำในจำนวนน้อยจะลดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสซึ่งจะเกิดเป็นสบู่ในขั้นตอนต่อไป (เมื่อใช้ด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา)

                อัตราส่วนโดยโมลที่เหมาะสมระหว่างเมทานอลกับน้ำมันขึ้นอยู่กับชนิดตัวเร่งปฏิกิริยาที่เลือกใช้ โดยจากปริมาณสัมพันธ์ (stoichiometry) ของการเกิดปฏิกิริยาที่บริบูรณ์จะต้องการเมทานอล 3 โมลต่อไตรกลีเซอไรด์ 1 โมล อย่างไรก็ตาม เพื่อต้องการเลื่อนสมดุลของปฏิกิริยาให้ไปทางขวา (เกิดผลผลิตมากขึ้น) จำเป็นต้องเติมแอลกอฮอล์ซึ่งเป็นสารตั้งต้นให้มากเกินพอ excess) โดยเมทานอลมีราคาถูกกว่าและแยกคืนกลับได้ง่ายกว่ามาก Freedman และคณะ (1986) เสนอแนะอัตราส่วนเชิงโมลที่เหมาะสมของเมทานอลต่อน้ำมันถั่วเหลืองเป็น 6:1 สำหรับกระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้ด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้ได้ร้อยละการเปลี่ยนเป็นเอสเตอร์สูงมากพอ และเหมาะสมกับค่าใช้จ่ายเชิงเศรษฐศาสตร์ อีกทั้งเมทานอลที่ใช้มากเกินไปอาจส่งผลต่อการแยกเฟสกลีเซอรอลออกจากเฟสเอสเตอร์ ซึ่งการแยกเฟสนั้นเป็นผลมาจากปัจจัยความแตกต่างของสภาพขั้วของแต่ละเฟสรวมถึงไมเซลล์ที่มีอยู่ด้วย และความแตกต่างของความหนาแน่นในแต่ละเฟส ซึ่งเป็นความหนาแน่นปรากฏ (apparent density) แต่ละเฟสจะมีองค์ประกอบที่หลากหลายส่วนประกอบ เช่น ในเฟสกลีเซอรอล จะประกอบด้วยกลีเซอรอล แอลกอฮอล์ สบู่ ตัวเร่งปฏิกิริยา เอสเตอร์ กลีเซอไรด์ (โมโน-ได-ไตร-) และน้ำ เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ในปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อัตราส่วนเชิงโมลของแอลกอฮอล์ต่อน้ำมัน จะมีค่าสูงกว่ามาก มีงานวิจัยที่รายงานว่าต้องใช้อัตราส่วนเชิงโมลของแอลกอฮอล์ต่อน้ำมันสูงถึง 30 : 1

 

ถึงแม้ว่าในปัจจุบันเมทานอลจะผลิตจากวัตถุดิบตั้งต้นที่มาจากปิโตรเลียมเป็นหลักก็ตาม แต่ทางเลือกการเป็นพลังงานหมุนเวียน คือ เมทานอลชีวภาพ (biomethanol) ก็ได้รับการศึกษาวิจัยเพื่อผลิตเชิงอุตสาหกรรมแล้วเช่นกัน Branson ได้เสนอแนะไว้ในสิทธิบัตรฉบับหนึ่งเมื่อไม่นานมานี้ (2002) กล่าวถึงวิธีปฏิบัติสำหรับการย่อยของเสียทางการเกษตรแบบไม่ใช้อากาศ (anaerobic)  โดยเฉพาะปุ๋ยคอกจากสุกร เพื่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทน (methane) ซึ่งต่อมาจะเปลี่ยนไปเป็น CO และ H2   ซึ่งถูกใช้ในการผลิตเป็นเมทานอล ตามสมการ

                          CO + 2 H2 ↔ CH3OH

ดังนั้นในเชิงเทคนิค เราอาจผลิตเมทิลเอสเตอร์จากไตรกลีเซอไรด์ได้ เพราะเมทานอลก็สามารถผลิตได้จากวัตถุดิบตั้งต้นกลีเซอรอลเช่นกัน โดยแนวทางการผลิตอาจผ่านเป็น syngas (แก๊สผสมระหว่างคาร์บอนมอนอกไซด์กับไฮโดรเจน) ก่อน แล้วจึงผลิตเป็นเมทานอล การเปลี่ยนกลีเซอรอลเป็น syngas ก็ทำได้หลายกรรมวิธี เช่นไพโรไลซิส (pyrolysis) ออกซิเดชันบางส่วน (partial oxidation) หรือ กลีเซอรอลแก๊สซิฟิเคชัน (glycerol gasification) เป็นต้น

อย่างไรก็ตาม เมทานอลชีวภาพ ยังไม่อาจจะแข่งขันเชิงเศรษฐศาสตร์กับปิโตรเลียมเมทานอลได้ในขณะนี้

 

เอทานอล 

ปฏิกิริยาเอทาโนไลซิส (ethanolysis) มักจะถูกพิจารณาอยู่เสมอ ๆ ในฐานะที่เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งก่อให้เกิดการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากธรรมชาติจริงๆ ทั้งหมด ถ้าแอลกอฮอล์นั้นได้มาจากการหมักเศษเหลือทิ้งจากการเก็บเกี่ยว (เอทานอลชีวภาพ) ซึ่งตรงกันข้ามกับเมทานอลที่ส่วนใหญ่ผลิตมาจากแก๊สสังเคราะห์ที่ได้มาจากวัตถุดิบตั้งต้นฟอสซิล ข้อได้เปรียบของเอทานอลที่เหนือกว่าเมทานอลก็คือ ความเป็นพิษ (toxicity) โดยเปรียบเทียบที่ต่ำกว่ามาก หรือจะพูดได้ว่าไม่เป็นพิษเลย ดังนั้นการผลิตไบโอดีเซลด้วยเอทานอลจึงปลอดภัยกว่าสำหรับพนักงานที่ทำการผลิตหน้างาน และจากข้อมูลที่ว่าอะตอมคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นในโมเลกุลเอทิลเอสเตอร์จะมีปริมาณความร้อนและค่าซีเทนของเชื้อเพลิงที่สูงเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยด้วย  แต่ในอีกด้านหนึ่งของข้อด้อยนั้น ปฏิกิริยาเอทาโนไลซิส จำต้องใช้พลังงานมากกว่าปฏิกิริยาเมทาโนไลซิส เมื่อต้องใช้อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาประมาณ 75 องศาเซลเซียส (ใกล้จุดเดือดของเอทานอล)  เพื่อให้ได้อัตราการเปลี่ยนเป็นเอสเตอร์ที่น่าพึงพอใจ นอกเหนือจากนี้ ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการแยกเฟสเอสเตอร์และกลีเซอรอลหลังการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน จะแยกออกจากกันได้ยากกว่ามาก และเอทิลเอสเตอร์ละลายในกลีเซอรอลได้มากกว่าเมทิลเอสเตอร์

ปริมาณน้ำที่มีอยู่เพียงเล็กน้อยในสารผสมที่ทำปฏิกิริยา จะมีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเอทาโนไลซิสที่สูงกว่าปฏิกิริยาเมทาโนไลซิส Fillieres และคณะ (1995) รายงานว่า การทรานส์เอสเตอริฟิเคชันของน้ำมันเรพซีดกับเอทานอล 95% (ที่เหลือคือน้ำ) มีร้อยละการเปลี่ยน (conversion) เพียง 30% เท่านั้น ซึ่งเปรียบเทียบกับร้อยละการเปลี่ยน 94-95% ภายใต้สภาวะที่ปราศจากน้ำ และต้นทุนของการผลิตเอทานอลบริสุทธิ์ (absolute ethanol) ยังสูงกว่าการผลิตเมทานอลอยู่มาก ทำให้เชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ผลิตด้วยเอทานอลยังไม่สามารถแข่งขันในเชิงเศรษฐศาสตร์ได้กับเมทิลเอสเตอร์

อย่างไรก็ตาม สถานวิจัยและพัฒนาพลังงานทดแทนจากน้ำมันปาล์มและพืชน้ำมัน ได้ให้ความสนใจอย่างมากกับการผลิตเอทิลเอสเตอร์ เพราะเป็นพลังงานหมุนเวียนที่ยั่งยืนอย่างแท้จริงมากกว่า เมทิลเอสเตอร์ และเอทิลเอสเตอร์อาจเป็นทางเลือกที่เหมาะสมมากกว่าในอนาคตได้

 

แอลกอฮอล์ทุติยภูมิ (secondary alcohol) หรือสูงกว่านั้น อาจจะเหมาะสมเมื่อพิจารณาถึงสมบัติการไหลที่อุณหภูมิต่ำของเอสเตอร์ที่ผลิตได้  จุดไหลเท (pour point) และจุดขุ่น (could point) ของเอสเตอร์สายโซ่ยาวหรือที่มีกิ่งก้านสาขา จะต่ำกว่าของเมทิลหรือเอทิลเอสเตอร์อย่างเห็นได้ชัด  อย่างไรก็ตามการผลิตสารประกอบเหล่านี้ยังมีปัญหาอยู่มาก เนื่องจากไม่อาจสังเคราะห์สารประกอบเหล่านี้ด้วยกระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้ด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบทั่วๆไปได้ โดยจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นหรือวิธีการที่แพงกว่า เช่น การใช้กรดหรือเอนไซม์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และนอกจากนี้ ตัวแอลกอฮอล์เองก็มีราคาแพง จึงเป็นอุปสรรคต่อการประยุกต์ใช้งานของแอลกอฮอล์เหล่านี้ในการผลิตไบโอดีเซลในเชิงอุตสาหกรรม

 

คุณสมบัติที่ควรรู้ของแอลกอฮอล์

 

          โดยทั้งเมทานอลและเอทานอลเป็นสารไวไฟ และเมทานอลเป็นสารพิษ ข้อมูลที่ควรหาเพิ่มเติมอีกก็คือค่าความดันไอซึ่งแปรตามอุณหภูมิ ซึ่งอาจใช้ประโยชน์ในการทำปฏิกิริยาที่สูงกว่าจุดเดือดของแอลกอฮอล์ หรือใช้ในการควบแน่นที่ดำเนินการภายใต้สุญญากาศ

 

ผม..เอง

 

หมวดหมู่บันทึก: การเรียนการสอน
สัญญาอนุญาต: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
สร้าง: 30 พฤศจิกายน 2554 20:08 แก้ไข: 30 พฤศจิกายน 2554 20:08 [ แจ้งไม่เหมาะสม ]
ดอกไม้
สมาชิกที่ให้กำลังใจ: Ico24 Our Shangri-La, Ico24 ~>aRuNaN<~, และ Ico24 ใยมะพร้าวน้องใยไหม.
สมาชิกที่ให้กำลังใจ
 
Facebook
Twitter
Google

บันทึกอื่นๆ

ความเห็น

พอดีวันนี้มีนักศึกษาล้างเครื่องแก้ว แล้วอยากใช้งานเร็วๆ ตากไว้ก็แห้งช้า อบในตู้อบ ก็กลัวปนเปื้อน เพราะต้องใช้กับเครื่อง HPLC

 

ตนเองจึงให้นักศึกษากลั่วเครื่องแก้วด้วย Methanol โดยเฉพาะ Vial ขนาด 2 mL แล้วตั้งไว้ แปปเดียวแห้งเลยครับ

 

ตอนสมัยเรียน ป.โท มีอาจารย์ในแผนกวิชาเคมี ถกเถียงกันว่า Alcohol เวลาเขียนในบทความ จะเขียนอย่างไร ระหว่าง แอลกอฮอล์ และ อัลกอฮอล์ครับ ถึงวันนี้ก็ยังใช้แบบไม่สนิทใจอยู่เลย

 

เอิ้ก เอิ้ก

 

"ใจสั่งมา"

ใช้แอลกอฮอล์ ครับ อ้างอิงตามศัพท์วิทยาศาสตร์ ฉบับราชบัณพิตยสถาน ที่ผมใช้อยู่เป็นการพิมพ์ครั้งที่ 3 ปีพ.ศ. 2532 ผมเคยพยายามหาซื้อฉบับที่ใหม่กว่านี้ แต่ก็หาไม่ได้ และไม่ได้หามาหาลยปีแล้วครับ

เช่นเดียวกับแอลคาไล (alkali) หรือ แอลคาไลน์ (alkaline) หรือ แอลคาลอยด์ (alkaloid) ดังนั้นผมก็เลือกเขียน แอลคิล มากกว่าอัลคิลครับ

เรื่องอัลคิล นี่ก็จริงครับ ...นี่แหละครับ KM ของจริง (จัดการความรู้ที่คนรับ ก็อยากรับ)

 

ขอบคุณครับ

 

เอิ้ก เอิ้ก

 

"ใจสั่งมา"

เห็นด้วยที่จะให้ใช้แอลกอฮอล์ครับ โดยเฉพาะเอทานอลวันละ ๑ drink (มาตรฐาน)

ได้ผลชะงัดครับ

อิอิอิ

เราเอง

Ico48
สมเจต [IP: 111.84.4.53]
01 ธันวาคม 2556 20:33
#94664

กำลังศึกษาเกี่ยวกับ ไบโอเอทานอล ได้ความรู้นะ  เพิ่งรู้ความหมายที่แท้จริงวันนี้

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 18.210.24.208
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ