จลนพลศาสตร์ของการเปลี่ยนก๊าซมีเธนเป็นสารไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลสูงภายใต้สนามไฟฟ้าความต่างศักย์สูง : รายงานการวิจัย

Kinetics of methane conversion to higher hydrocarbons in an electric discharge

Name: สุเมธ ชวเดช

Organization : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี

ThaSH: มีเธน

ThaSH: ไฮโดรคาร์บอน

ThaSH: จลนพลศาสตร์เคมี

Abstract: การวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาพฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยตรงของมีเธนภายใต้สภาวะประจุไฟฟ้ากระแสสลับ ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์เคมีแบบ DBD โดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อศึกษาถึงผลกระทบของอีเธนและโพรเพนต่อการเปลี่ยนแปลงมีเธน นอกจากนี้ยังได้ทำการศึกษาจลนพลศาสตร์ของระบบอีกด้วย ความต่างศักย์ที่ใช้ในการทดลองอยู่ในช่วงระหว่าง 4,350 โวลต์ถึง 6,250 โวลต์ โดยให้อัตราการไหลของก๊าซผ่านเครื่องปฏิกรณ์เคมีมีค่าอยู่ในช่วง 20 ถึง 80 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อนาที โดยพบว่าการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีของก๊าซมีเธนจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่อเพิ่มความต่างศักย์ไฟฟ้า หรือเมื่อเพิ่มเวลาเก็บกักให้นานขึ้น การหลุดออกของไฮโดรเจนเป็นปฏิกิริยาเริ่มต้นทั่วไป ซึ่งจะทำให้เกิดผลิตภัณฑ์หลักต่างๆ ได้แก่ อีเธน เอทิลีน และโพรพิลีน ซึ่งเกิดขึ้นในระบบมีเธนบริสุทธิ์ อีเธนบริสุทธิ์ และ โพรเพนบริสุทธิ์ ตามลำดับ ในสภาวะที่มีการผลิตไฮโดรเจนเป็นจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์ลำดับที่สองซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาการสูญเสียไฮโดรเจนของผลิตภัณฑ์ลำดับแรก จะเกิดได้ยากขึ้น ในสภาพที่มีอีเธนหรือโพรเพนร่วมกับมีเธนในระบบ อีเธนจะช่วยทำให้การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของมีเธนไปเป็นสารไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่ขึ้น ในขณะที่โพรเพนที่ผสมกับมีเธนในสารตั้งต้นจะทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งการเปลี่ยนแปลงของมีเธน กลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับความต่างศักย์ไฟฟ้า อัตราการไหลของก๊าซ และส่วนประกอบของสารตั้งต้นเพราะว่ากลไกเป็นแบบผกผันกลับและสลับซับซ้อน ทำให้การหาสมการแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แท้จริงทำได้ยาก สมการการยกกำลังถูกนำมาใช้หาอัตราการเกิดปฏิกิริยาในรูปของสารตั้งต้นโดยการวิเคราะห์เชิงอนุพันธ์และการไหลแบบลูกสูบ โดยอันดับของปฏิกิริยามีค่าต่ำ ซึ่งทำให้อัตราการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้นเล็กน้อย เมื่อเพิ่มความดันย่อยของสารตั้งต้น แต่เมื่อเพิ่มค่าความต่างศักย์ของระบบ ค่าคงที่ของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นและทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มสูงขึ้นอย่างเด่นชัด

Abstract: The behavior of direct methane conversion in an applied AC electric discharge at ambient conditions was investigated using a Dielectric-Barrier Discharge (DBD) reactor. The main objective was to determine the effects of ethane and propane on methane conversion. The kinetics of the system were also studied. In put voltages were varied from 4,350 V to 6,250 V and total flow rates of 20 to 80 ml/min were employed. It was found that methane conversion increased both with increasing voltage and residence time. Hydrogen abstraction - the most common initiation reaction that occurred in the system - produced ethane, ethylene and propylene as the main products in the pure methane, ethane and propane systems, respectively. With higher amounts of H2 produced, the secondary products that were produced from the dehydrogenation of primary products were limited . With ethane or propane present in the system, only ethane enhanced the methane conversion to higher hydrocarbons while propane acted as an inhibitor. The mechanisms of the reactions depended on the voltage, flow rate, and composition of reactants. Because of complicated reversible reactions, exact rate expressions could not be determined. Power law models were used to express the reaction rates in terms of the reactants using differential analysis and a plug flow model. The orders of reaction at the flow rates studied were found to be low allowing the conversion rate to increase slightly with an increase in the partial pressure of the reactants. At higher voltage, the values of the rate constants increased, resulting in a significant increase in reaction rate

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

Address: กรุงเทพมหานคร (Bangkok)

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ทุนอุดหนุนการวิจัยประเภทกำหนดเรื่อง ประจำปี 2540 จากสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ

Created: 2541

Issued: 2005-06-27

Modified: 2006-05-31

งานวิจัย/Research report

URL: http://thailis-db.car.chula.ac.th/CU_DC/April2005/Research/Sumaeth(kin).pdf

CallNumber: TP359.M4 ส46จ 2541

tha

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Sumaeth(kin).pdf	9.68 MB	68	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.030818 วินาที