ผลของชนิดเครื่องปฏิกรณ์ที่มีต่อปริมาณและคุณสมบัติของน้ำมันชีวภาพ ที่ได้จากไพโรไลซีสแบบเร็วของชีวมวล

รองศาสตราจารย์ ดร.สุนทร สุทธิบาก

สาขาวิชาเทคโนโลยีเครื่องกล คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.เกยูร ดวงอุปมา

สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีอุดสาหกรรม มหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์

คำสำคัญ

เครื่องปฏิกรณ์แบบตกอิสระ, เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด, น้ำมันชีวภาพ, ไพโรไลซีสแบบเร็ว, ชานอ้อย

บทคัดย่อ

บทความวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของชนิดเครื่องปฏิกรณ์ที่มีต่อปริมาณและคุณสมบัติของน้ำมันชีวภาพที่ได้จากไพโรไลซีสแบบเร็วของชีวมวล โดยทำการศึกษาเปรียบเทียบการผลิตน้ำมันชีวภาพจากชานอ้อยโดยผ่านกระบวนการไพโรไลซีสแบบเร็วในเครื่องปฏิกรณ์แบบตกอิสระ และเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด ขนาดอัตราป้อนประมาณ 100-300 g/hr อุณหภูมิไพโรไลซีสที่ทำการศึกษามีทั้งหมด 4 ระดับ ได้แก่ 400, 450, 500 และ 550๐C เลือกใช้ขนาดอนุภาคชานอ้อย 0.250 - 0.500 mm จากผลการทดลอง พบว่า อุณหภูมิไพโรไลซีสที่เหมาะสมของการผลิตน้ำมันชีวภาพจากเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสองชนิด จะเท่ากัน คือ ที่อุณหภูมิ 500๐C ซึ่งการทดลองในหน่วยผลิตไพโรซีสที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดจะได้ปริมาณน้ำมันชีวภาพสูงสุดประมาณ 64.59 wt.% ส่วนการทดลองที่ใช้ในหน่วยผลิตที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบตกอิสระจะได้ปริมาณน้ำมันชีวภาพสูงสุดประมาณ 58.39 wt.% ปริมาณน้ำมันชีวภาพที่สูงกว่าของหน่วยผลิตที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์ชนิดนี้มีการถ่ายเทความร้อนที่ดีกว่า และกระจายความร้อนสู่อนุภาคชีวมวลได้ จากผลการวิเคราะห์คุณสมบัติของน้ำมันชีวภาพที่ได้ พบว่า น้ำมันชีวภาพที่ได้จากไพโรไลซีสของชานอ้อยในเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสองชนิดจะมีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน ซึ่งน้ำมันชีวภาพที่ได้จากหน่วยผลิตที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดจากมีค่าความร้อนที่สูงกว่าเล็กน้อย ซึ่งมีผลจากปริมาณคาร์บอนที่สูงกว่า ค่าความร้อนต่ำ (LHV) ของน้ำมันชีวภาพที่ได้ จะอยู่ระหว่าง 26.27 – 27.75 MJ/kg (ฐานแห้ง)

reference

[1] Liu, R., Deng, C., and Wang, J. (2010). Fast pyrolysis of corn straw for bio-oil production in a bench-scale fluidized bed reactor. Energy Source, Part A, 32(1), 10-19.
[2] Nomura, T., Mizuno, H., Minami, E., and Kawamoto, H. (2021). Fast Pyrolysis of Cellulose by Infrared Heating. Energies, 14, 1842.
[3] Sharifzadeh, M., Sadeqzadeh, M., Guo, M., Borhani, T.N., Murthy Konda, N.V.S.N., Garcia, M.C., Wang, L., Hallett, J., and Shah, N. (2019). The multi-scale challenges of biomass fast pyrolysis and bio-oil upgrading: Review of the state of art and future research directions. Progress in Energy and Combustion Science, 71, 1– 80.
[4] Kersten, S., and Garcia-Perez, M. (2013). Recent developments in fast pyrolysis of ligno-cellulosic materials. Current Opinion in Biotechnology, 24, 414–420.
[5] Bridgwater, A.V. (2012). Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass and Bioenergy, 38, 68-94.
[6] Suttibak, S., Sriprateep, K., and Pattiya, A. (2015). Production of Bio-oil from Pine Sawdust by Rapid Pyrolysis in a Fluidised-Bed Reactor. Energy Sources, Part A, 37, 1440-1446.
[7] Chiaramonti, D., Oasmaa, A., and Solantausta, Y. (2007). Power generation using fast pyrolysis liquids from biomass. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 11, 1056–1086.
[8] Brammer, J. G., Lauer,M., and Bridgwater, A. V. (2006). Opportunities for biomassderived “bio-oil” in European heat and power markets. Energy Policy, 34, 2871– 2880.
[9] Bridgwater, A.V., Meier, D., and Radlein, D. (1999). An overview of fast pyrolysis of biomass. Organic Geochemistry, 30, 1479-1493.
[10] Bridgwater, A.V. and Peacocke, G.V.C. (2002). Fast pyrolysis processes for biomass. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 4, 1-73.
[11] Lu, Q., Li, W., and Zhu, X. (2009). Overview of fuel properties of biomass fast pyrolysis oils. Energy Conversion and Management, 50, 1376–1383.
[12] Kang, B. S., Lee, K. H., Park, H. J., Park, Y. K., and Kim, J. S. (2006). Fast pyrolysis of radiate pine in a bench scale plant with a fluidized bed: Influence of a char separation system and reaction conditions on the production of bio-oil. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 76, 32–37.
[13] Pattiya, A. (2011). Thermochemical Characterization of Agricultural Wastes from Thai Cassava Plantations. Energy Sources, Past A, 33, 691-701.
[14] Sheng, C.D., and Azevedo, J.L.T. (2005). Estimating the higher heating value of biomass fuels from basic analysis data. Biomass & Bioenergy, 28(5), 499-507.
[15] ECN. (2021). Phyllis, database for biomass and waste, Energy research Centre of the Netherlands, in, Energy research Centre of the Netherlands. Retrieved from http://www.ecn.nl/phyllis/defs.asp.
[16] Channiwala, S.A. and Parikh, P.P. (2002). A unified correlation for estimating HHV of solid, liquid and gaseous fuels. Fuel, 81(8), 1051-1063.
[17] Jung, S. H., Kang, B. S. and Kim, J. S. (2008). Production of bio-oil from rice straw and bamboo sawdust under various reaction conditions in a fast pyrolysis plant equipped with a fluidized bed and a char separation system. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 82, 240-247.
[18] Pattiya, A. and Suttibak, S. (2012). Influence of a Glass Wool Hot Vapour Filter on Yields and Properties of Bio-oil derived from Rapid Pyrolysis of Paddy Residues. Bioresource Technology, 116, 107-113.
[19] Rueangsan, K., Kraisoda, P., Heman, A., Tasarod, H., Wangkulangkool, M., Trisupakitti, S., and Morris, J. (2021). Bio-oil and char obtained from cassava rhizomes with soil conditioners by fast pyrolysis. Heliyon, 7, e08291.
[20] Pattiya, A. and Suttibak, S. (2017). Fast pyrolysis of sugarcane residues in a fluidised bed reactor with a hot vapour filter. Journal of the Energy Institute, 90, 110-119

ดาวน์โหลด PDF