| บทคัดย่อ |
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซมีเทนให้เป็นก๊าซเชื้อเพลิงและสารเคมีในกลุ่มของไฮโดรคาร์บอนด้วยเทคนิคพลาสมาภายใต้ปฏิกิริยาที่มีตัวเร่ง เทคนิคพลาสมาที่ใช้คือ ไดอิเล็กตริกแบร์ริเออร์ดิสชาร์จ โดยกำหนดอัตราการไหลสูงสุดของก๊าซในระบบคงที่เท่ากับ 100 มิลลิลิตรต่อนาที และทำการศึกษาเงื่อนไขการปรับอัตราส่วนของก๊าซมีเทนกับคาร์บอนไดออกไซด์ รวมทั้งศึกษาเงื่อนไขการปรับความเข้มข้นของฮีเลียมซึ่งเป็นก๊าซผสมร่วมกับก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งผลจากการวิจัยพบว่า เมื่อปล่อยให้ก๊าซเกิดการดิสชาร์จจนถึงจุดที่พลาสมาอยู่ในสภาวะเสถียรใช้เวลาประมาณ 40 นาที ซึ่งจะมีค่ากำลังไฟฟ้าคงที่เฉลี่ย 135.57 วัตต์ และอุณหภูมิของเตาปฏิกรณ์เฉลี่ยเท่ากับ 125.47 องศาเซลเซียส การปรับอัตราส่วนระหว่างก๊าซมีเทนกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จาก 5:1, 4:2, 3:3, 2:4 และ 1:5 ตามลำดับ โดยกำหนดให้อัตราการไหลของก๊าซฮีเลียมคงที่ที่ 40 มิลลิลิตรต่อนาที พบว่า การแปลงผันของก๊าซมีเทนมีค่าเพิ่มขึ้น ขณะการแปลงผันของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดลงเพียงเล็กน้อย โอกาสในการเกิดก๊าซไฮโดรเจน (ก๊าซเชื้อเพลิง) และก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (วัสดุตั้งต้นในการผลิตสารเคมี) มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน ในทางตรงกันข้ามโอกาสเกิดก๊าซอีเทนและก๊าซโพรเพนกลับมีค่าลดลง ซึ่งโอกาสเกิดก๊าซอีเทนและก๊าซโพรเพนจะมีค่าสูงสุดที่อัตราส่วน 5:1 ในขณะที่โอกาสการเกิดก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จะมีค่าสูงสุดที่อัตราส่วน 1:5 ในกรณีที่อัตราส่วนของก๊าซมีเทนกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คงที่และปรับความเข้มข้นของก๊าซฮีเลียมที่ 0 10 20 30 40 และ 50 % ตามลำดับ พบว่า การแปลงผันของก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ในขณะที่โอกาสเกิดก๊าซอีเทนและก๊าซโพรเพนมีแนวโน้มคงที่ โดยที่เงื่อนไขอัตราส่วน 1:5 สามารถทำให้ก๊าซมีเทนเกิดการแปลงผันได้มากถึง 75 % ในขณะที่โอกาสเกิดก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์มีค่าเท่ากับ 60 % และ 92 % ตามลำดับ กรณีของการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนด้วยพลาสมาภายใต้สภาวะที่มีสารตัวเร่ง พบว่า แม้ปริมาณการแปลงผันของ CO2 และ CH4 จะไม่เพิ่มขึ้นอีก แต่โอกาสการเกิดก๊าซไฮโดรเจน เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน
This research aims to study the conversion of CO2 and CH4 to fuel gas and chemicals in hydrocarbon groups by plasma technique under catalytic reaction. The plasma technique used in this research is a Dielectric Barrier Discharge (DBD). In the research, the maximum total gas flow rate was controlled at 100 ml/min. Effects of CH4:CO2 ratio and the concentration of helium gas (He) in the gas mixture on the conversion of reactant gases were investigated. Experimental results showed that after the plasma system was operated and the discharge state reached a stable state, which takes a time of 40 minutes, the electric power and reactor temperature were about 135.57 W and 125.47 °C, respectively. The results showed that when the CH4:CO2 ratio was adjusted at 5:1, 4:2, 3:3, 2:4, and 1:5, and the flow rate of He was fixed at 40 ml/min, CH4 conversion increased, whereas CO2 conversion slightly decrease. However, CO and H2 selectivities are clearly increased. In contrast, ethane (C2H6) and propane (C3H8) selectivities are decreased. The maximum selectivity of C2H6 and C3H8 appeared as the ratio of CH4:CO2 is 5:1. While the selectivity of H2 and CO is maximized at the CH4:CO2 ratio of 1:5. In the case of CH4:CO2 constant and concentration of He is varied for 0, 10, 20, 30, 40, and 50 mol%, the conversion of CH4 and CO2 slightly increased. However, the trend of C2H6 and C3H8 selectivities is mostly constant. For the CH4:CO2 ratio of 1:5, CH4 conversion can reach up to 75 %, while H2 and CO selectivities were 60 % and 92 %, respectively. Though the chemicals are not created directly from the reaction free from the catalyst, some of the products can be used as starting materials for chemical production. In the case of the conversion of CO2 and CH4 by plasma under catalytic substance, though the percent conversion of reactant gases not further increases, H2 selectivity significantly increases.
|
|---|
| คำสำคัญ |
คาร์บอนไดออกไซด์,มีเทน,สารเคมีและเชื้อเพลิง,การเปลี่ยน,พลาสมาและตัวเร่ง,Carbon dioxide,methane,chemical and fuel,conversion,plasma and catalyst
|
|---|
