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

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

อ่าน: 5107
ความเห็น: 0

PSU ไบโอดีเซล 32: การเร่งปฏิกิริยาด้วยกรด (acid catalysis)

 

การเร่งปฏิกิริยาด้วยกรด (acid catalysis)

          การเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดมีจุดเด่นในกระบวนการเอสเตอริฟิเคชันกรดไขมันอิสระที่มีอยู่ในไขมันและน้ำมัน ดังนั้นจึงเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการสองขั้นตอนของการผลิตไบโอดีเซลจากวัตถุดิบตั้งต้นที่มีกรดไขมันอิสระสูงที่มากกว่า 4% เช่น น้ำมันปาล์มหรือน้ำมันทอดแล้ว  และข้อเด่นอีกประการคือสามารถใช้เร่งปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันของกรดไขมันสายโซ่ยาวหรือแบบมีกิ่งก้านได้ ซึ่งกรดไขมันชนิดนี้ยากมากในการเร่งปฏิกิริยาด้วยด่าง

 

           RCOOH  + R’OH              ↔         RCOOR’   +  H2O

                     ปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันของกรดไขมันอิสระ

 

            อย่างไรก็ตาม  การทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน โดยใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะช้ากว่าปฏิกิริยาที่ใช้ด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่มาก และต้องการอุณหภูมิและความดันสูงเช่นเดียวกับปริมาณแอลกอฮอล์ที่ต้องการมาก  สภาวะของปฏิกิริยาโดยทั่วไปสำหรับเมทาโนไลซิสที่ใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเอกพันธุ์ อาจมีอุณหภูมิสูงถึง 100 องศาเซลเซียสและความดันสูงถึง 5 บาร์ เพื่อรักษาสถานะของแอลกอฮอล์ให้อยู่ในสภาพของเหลว ข้อเสียอีกข้อหนึ่งสำหรับการเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดที่อาจเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิในการทำปฏิกิริยาสูงขึ้นก็คือ เกิดผลิตภัณฑ์ทุติยภูมิที่ไม่ต้องการเพิ่มขึ้น เช่น ไดแอลคิลอีเทอร์ (dialkyl ether) หรือ glycerol esters    ปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันของกรดไขมันจะให้ผลผลิตเป็นเอสเตอร์และน้ำ ซึ่งน้ำจะส่งผลลบในการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน เช่นเดียวกับการมีน้ำในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาด้วยด่าง  Canakci และ Van Gerpen, (1999) รายงานว่า การเติมน้ำ 0.5% ลงในของผสมที่ประกอบด้วยน้ำมันถั่วเหลือง เมทานอลและกรดซัลฟิวริก  จะลดร้อยละการเปลี่ยนเป็นเอสเตอร์จาก 95% ลงไปน้อยกว่า 90% ที่ปริมาณน้ำ 5%   การเปลี่ยนเป็นเอสเตอร์จะลดลงเหลือ 5.6% เพราะน้ำเป็นสารเข้าทำปฏิกิริยาในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเอสเตอร์ (กลีเซอไรด์ก็เป็นเอสเตอร์ชนิดหนึ่ง) ดังนั้นน้ำที่เกิดขึ้นจึงทั้งเป็นสารเข้าทำปฏิกิริยาในปฏิกิริยาผันกลับได้ และยังทำปฏิกิริยากับกลีเซอไรด์ทั้งหลายอีกด้วย        

          ปฏิกิริยาที่ว่องไวต่อน้ำเช่นนี้  สามารถอธิบายได้โดยกลไกปฏิกิริยาที่สอดคล้องกันปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เริ่มต้นจากการให้โปรตอน (protonation) แก่กลุ่มคาร์บอนิลกลุ่มหนึ่งในโมเลกุลไตรกลีเซอไรด์  เป็นผลให้เกิด carbocation intermedieate (II)  ซึ่งจะถูกโจมตีจากนิวคลิโอฟิลิก (nucleophilic) ของน้ำ จะเกิดเป็น tetrahedral intermediate (III)   ซึ่งแยกออกเป็นกรดคาร์บอกซิลิก (IV) และไดกลีเซอไรด์ที่สอดคล้องกัน ตัวเร่งปฏิกิริยา H+ ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งกรดคาร์บอกซิลิกนี้ จะไปเข้าสู่กระบวนการเอสเตอริฟิเคชันซ้ำใหม่ ซึ่งทำให้กรดไขมันไม่ลดลง

 

          ในการประเมินตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดแบบเอกพันธุ์และแบบวิวิธพันธุ์จำนวนหนึ่งเพื่อเปรียบเทียบ ได้แสดงไว้ในตารางข้างล่างนี้  ซึ่งอาจจะบ่งชี้ให้เห็นว่าปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน ที่ใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ไม่ค่อยได้ใช้เป็นปฏิกิริยาเดี่ยวๆ ในการผลิตไบโอดีเซลเชิงอุตสาหกรรม ปฏิกิริยาเหล่านี้มักจะเป็นขั้นตอนเบื้องต้นในการปรับสภาพกรดไขมันอิสระของน้ำมัน  แล้วตามด้วยการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา หรือใช้เพื่อทำปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันกับกรดไขมันอิสระที่ได้มาจากสบู่ ซึ่งถูกผลิตขึ้นในระหว่างกระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน

          ตาราง Overview of homogeneous acid catalysts used for transesterification

 

ผม..เอง

หมวดหมู่บันทึก: การเรียนการสอน
สัญญาอนุญาต: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
สร้าง: 06 ธันวาคม 2554 21:42 แก้ไข: 06 ธันวาคม 2554 21:42 [ แจ้งไม่เหมาะสม ]
ดอกไม้
สมาชิกที่ให้กำลังใจ: Ico24 Our Shangri-La และ Ico24 เมตตา.
สมาชิกที่ให้กำลังใจ
 
Facebook
Twitter
Google

บันทึกอื่นๆ

ความเห็น

ไม่มีความเห็น

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 3.94.21.209
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ