Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/83063
Title: | Dimethyl ether synthesis from CO2 and H2 over Cu/ZnO-ZrO2-Al2O3 and zeolite |
Other Titles: | การสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์จากคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนบนตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด Cu/ZnO-ZrO2-Al2O3 และซีโอไลต์ |
Authors: | Warangthat Kriprasertkul |
Advisors: | Pattaraporn Kim |
Other author: | Chulalongkorn University. Faculty of Engineering |
Issue Date: | 2020 |
Publisher: | Chulalongkorn University |
Abstract: | Dimethyl ether (DME) is one of higher-valued product from CO2 conversion. In this study, the two steps of DME synthesis from CO2 in a batch reactor, including CO2 hydrogenation to methanol through ethanol-assisted method and methanol dehydration to DME, were investigated. The addition of 10 wt.% ZrO2, Al2O3 and ZrO2-Al2O3 as a promoter into Cu/ZnO was investigated to enhance the catalytic performance in methanol synthesis. Suitable types of zeolite (ZSM-5 and ferrierite) for methanol dehydration reaction were also determined. The catalysts were characterized by TGA, SEM-EDX, H2-TPR, NH3-TPD, BET and XRD. For the ethanol-assisted methanol synthesis, the Cu/ZnO/ZrO2 catalyst provided the highest CO2 conversion and methanol yield of 82.1% and 60.8%, respectively, since the addition of ZrO2 decreased CuO crystallites size and increased surface area of catalyst. For methanol dehydration to DME, ferrierite provided relatively highest methanol conversion (47.09%) and DME yield (2.69%) due to its strongest acidity. The system with Cu/ZnO/ZrO2 and ferrierite provided the highest DME productivity at 0.4385 mmolDME/gcat. Furthermore, under this conditions ethylene was produced as a valued by product of 1.33% yield or 5.45 mmolEthylene/gcat from dehydration of ethanol. |
Other Abstract: | ไดเมทิลอีเทอร์เป็นสารเคมีที่มีมูลค่าสูงชนิดหนึ่งที่ผลิตจากคาร์บอนไดออกไซด์ งานวิจัยนี้ได้ทำการสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์จากคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งประกอบไปด้วย 2 ปฏิกิริยาหลัก ได้แก่ การสังเคราะห์เมทานอลจากคาร์บอนไดออกไซด์โดยปฏิกิริยาไฮโรจิเนชันด้วยวิธี ethanol-assisted และ การสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์จากเมทานอลโดยปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน โดยมีการเติม ZrO2, Al2O3 และ ZrO2-Al2O3 ซึ่งใช้เป็นตัวส่งเสริม ปริมาณ 10% โดยมวล ลงในตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด Cu/ZnO เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์เมทานอล และได้ทำการศึกษาเพื่อหาชนิดของซีโอไลต์ (ZSM-5 และ ferrierite) ที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาเมทานอลดีไฮเดรชัน จากนั้นศึกษาคุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดต่างๆ ด้วยเทคนิค TGA, SEM-EDX, H2-TPR, NH3-TPD, BET และ XRD จากผลการทดลองพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด Cu/ZnO/ZrO2 ทำให้ค่าการเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนไดออกไซด์ และร้อยละผลได้ของเมทานอลสูงที่สุดถึง 82.1% และ 60% ตามลำดับ เนื่องจาก ZrO2 มีส่วนช่วยให้ ขนาดผลึกของ CuO เล็กลง และพื้นที่ผิวสัมผัสของตัวเร่งปฏิกิริยาสูงขึ้น สำหรับการสังเคราะห์ไดเมทิลอีเทอร์จากเมทานอลโดยปฏิกิริยาดีไฮเดรชันพบว่า ferrierite มีความเป็นกรดสูงที่สุด ส่งผลให้ค่าการเปลี่ยนแปลงของเมทานอล และร้อยละผลได้ของไดเมทิลอีเทอร์สูงที่สุดถึง 47.09% และ 2.69% ตามลำดับ โดยการทดลองที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/ZnO/ZrO2 และ ferrierite ทำให้เกิดไดเมทิลอีเทอร์สูงที่สุดถึง 0.4385 mmolDME/gcat นอกจากนี้ยังพบว่ามีเอทิลีนซึ่งเป็นสารเคมีที่มีมูลค่าเกิดขึ้นจากการที่เอทานอลเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันที่สภาวะนี้ โดยได้ร้อยละผลได้ของเอทิลีนเท่ากับ 1.33% หรือ 5.45 mmolEthylene/gcat |
Description: | Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2020 |
Degree Name: | Master of Engineering |
Degree Level: | Master's Degree |
Degree Discipline: | Chemical Engineering |
URI: | https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/83063 |
URI: | http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2020.1359 |
metadata.dc.identifier.DOI: | 10.58837/CHULA.THE.2020.1359 |
Type: | Thesis |
Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
6270251021.pdf | 3.52 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.