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

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

อ่าน: 2160
ความเห็น: 0

PSU ไบโอดีเซล 45: อิทธิพลด้านจลนพลศาสตร์ของการเกิดปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน

           Catilin Inc. ได้เสนอตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ T300 ให้เป็นทางเลือกการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่ T300 ผลิตจากแร่สามัญและไม่มีความเป็นพิษ ความแตกต่างจากตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งชนิดอื่น ๆ คือ T300 ไม่ใช้ถังปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งในการดำเนินการ แต่ใช้การลอยเป็นอนุภาคขนาดเล็กร่วมกับสารป้อนน้ำมันและแอลกอฮอล์ จึงไม่ต้องใช้อุณหภูมิและความดันที่สูงในการดำเนินการ T300 มีขนาดประมาณ 1 ไมครอน เป็นทรงกลมรังผึ้งของออกไซด์ผสมซึ่งมีทั้งตำแหน่งกรดและเบสเพื่อเร่งปฏิกิริยาร่วมกัน โดยตำแหน่งกรดจะใช้เพื่อเร่งปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันและตำแหน่งเบสใช้เร่งปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน ตัวเร่งปฏิกิริยานี้เหมาะสำหรับสารป้อนที่เป็นไขมันจากสัตว์ ตัวเร่งปฏิกิริยานี้สามารถใช้แทนเมทอกไซด์ได้ดี เพราะเป็นอนุภาคของแข็งเล็ก ๆ ที่แขวนลอยในของเหลว ใช้เวลากักเก็บ (retention time) ในการทำปฏิกิริยา 40-60 นาที แล้วใช้การกรองแยกผลผลิตทั้งเอสเตอร์และกลีเซอรอลออกจากตัวเร่งปฏิกิริยา ราคาของตัวเร่งปฏิกิริยาตลอดอายุการใช้งานนั้น Catilin Inc. ได้ประชาสัมพันธ์ว่าสามารถแข่งขันกับตัวเร่งปฏิกิริยาเมทอกไซด์ได้

 

อิทธิพลด้านจลนพลศาสตร์ของการเกิดปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน 

           ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา เมื่อได้กำหนดชนิดแอลกอฮอล์แล้วก็คือ

  • อัตราส่วนเชิงโมลของแอลกอฮฮล์/น้ำมัน
  • อุณหภูมิการเกิดปฏิกิริยา
  • เวลาในการทำปฏิกิริยา
  • ชนิดของตัวเร่งปฏิกิริยา
  • ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา
  • ลักษณะการกวนผสม
  • ปริมาณน้ำที่มีอยู่ในระบบ
  • ปริมาณกรดไขมันอิสระเริ่มต้น
  • ตัวทำละลายร่วม

          ปัจจัยเหล่านี้ จะมีผลกระทบซึ่งกันและกัน หรือเราอาจเรียกว่ามีปฏิสัมพันธ์ร่วมกัน โดยมิได้เป็นตัวแปรอิสระเดี่ยว เช่นปริมาณแอลกอฮฮล์ที่สูงขึ้น มีผลต่อลักษณะการกวนผสม เพราะความหนืดของระบบจะเปลี่ยนไป เช่นเดียวกับที่อุณหภูมิของการทำปฏิกิริยาก็จะส่งผลกระทบถึงความหนืดเช่นเดียวกัน

 

อิทธิพลของความชื้นและกรดไขมันอิสระ

              สำหรับปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดเบส (NaOH, KOH, NaOCH3 และ KOCH3  เป็นต้น) น้ำมันพืช/ไขมันสัตว์และแอลกอฮอล์ที่ใช้จะต้องมีน้ำในส่วนผสมที่น้อยที่สุดเท่าที่สามารถปฏิบัติได้ เพราะน้ำเป็นสาเหตุทำให้เกิดสบู่ขึ้นในระหว่างการทำปฏิกิริยา นอกจากน้ำแล้ว กรดไขมันอิสระ (Free fatty acid) ที่มีอยู่ในสารป้อนก็ยังเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อการเกิดสบู่เช่นกัน

1. น้ำจะสามารถทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับทั้งกลีเซอไรด์ที่เป็นสารป้อน และเอสเตอร์ซึ่งเป็นผลผลิตที่เราต้องการ ก่อเกิดเป็นกรดไขมันอิสระ (A), (A*) และกรดไขมันอิสระจะทำปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันกับตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคาไลน์ต่อไป ในกรณีใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮดรอกไซด์จะก่อเกิดเป็นสบู่และน้ำ (B) และน้ำก็จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสต่อไป วงจรปฏิกิริยานี้จะหยุดเมื่อตัวเร่งปฏิกิริยาไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยาเป็นสบู่จนหมด และในกรณีที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคอกไซด์ ปฏิกิริยาก็จะเกิดเป็นลบู่และแอลกอฮอล์ (C) ซึ่งทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาลดปริมาณลง

 

ไตรกลีเซอไรด์ + 3น้ำ                                     3 กรดไขมันอิสระ + กลีเซอรอล (A)

เมทิลเอสเตอร์ + น้ำ                                        ↔ กรดไขมันอิสระ + เมทานอล      (A*)

กรดไขมันอิสระ + โซเดียมไฮดรอกไซด์   สบู่ + น้ำ                                            (B)

กรดไขมันอิสระ + โซเดียมเมทอกไซด์     สบู่ + เมทานอล                                 (C)

 

2. กรดไขมันอิสระจะทำปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันกับตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคาไลน์อย่างรวดเร็ว ในกรณีตัวเร่งปฏิกิริยาไฮดรอกไซด์จะได้สบู่และน้ำ (B) ในกรณีตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคอกไซด์ จะได้สบู่และแอลกอฮอล์ (C)

3. สบู่ที่เกิดขึ้นจะเป็นไมเซลล์กับกลีเซอรอล แต่จะอยู่ในรูปแบบที่ตรงกันข้ามกับในการชะล้างปกติ โดยโมเลกุลสบู่จะหันหัว (hydrophilic) เข้าหากลีเซอรอลภายในไมเซลล์ และหันหาง (hydrophobic) ออกภายนอก และจะจับกับ เอสเตอร์ กรดไขมันอิสระ หริอกลีเซอไรด์ต่อไป  ซึ่งในกลีเซอรอลอาจมีแอลกอฮอล์และตัวเร่งปฏิกิริยาละลายอยู่ การเกิดไมเซลล์จะชัดเจนขึ้น เมื่ออัตราการเกิดสบู่เกิดขึ้นได้เร็วและอัตราการเกิดกลีเซอรอลเกิดขึ้นได้ช้า การละลายของตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคาไลน์ในกลีเซอรอลทำให้เกิดการลดลงของปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาในระบบลงอย่างมาก

4. ไมเซลล์จะแขวนลอย เกิดแรงผลักระหว่างไมเซลล์ด้วยกัน ดังนั้นจึงขัดขวางการเกิดการถ่ายโอนมวลเพื่อทำปฏิกิริยาในขั้นตอนต่อไป  การมีไมเซลล์ของสบู่ส่งผลต่อคุณสมบัติของเฟสไบโอดีเซลอีกด้วย คือทำให้เฟสของเหลวมีความหนืดสูงขึ้น  ระบบอาจมีลักษณะเป็นเจล และยากต่อการแยกไบโอดีเซลออกจากกลีเซอรอล

 

          ดังนั้นในการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันโดยใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา น้ำมันสารป้อนควรมีค่าความเป็นกรด  (Acid  value)  ไม่เกิน 4 มิลลิกรัมโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ต่อกรัม เพราะการมีกรดไขมันอิสระในน้ำมันวัตถุดิบที่มากเกินไปจะทำให้ผลได้น้อยลง และสำหรับสารป้อนที่มีค่าความเป็นกรดสูง  (มากกว่า 4 มิลลิกรัมต่อกรัม ) จะต้องนำน้ำมันมาทำการลดค่าความเป็นกรดลงก่อน

 

ผม..เอง

 

 

หมวดหมู่บันทึก: การเรียนการสอน
สัญญาอนุญาต: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
สร้าง: 19 ธันวาคม 2554 22:13 แก้ไข: 20 ธันวาคม 2554 11:52 [ แจ้งไม่เหมาะสม ]
ดอกไม้
สมาชิกที่ให้กำลังใจ: Ico24 Our Shangri-La และ Ico24 ใยมะพร้าวน้องใยไหม.
สมาชิกที่ให้กำลังใจ
 
Facebook
Twitter
Google

บันทึกอื่นๆ

ความเห็น

ไม่มีความเห็น
บันทึกนี้ไม่อนุญาตให้แสดงความเห็นชั่วคราว