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

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

อ่าน: 4484
ความเห็น: 0

PSU ไบโอดีเซล 49: อิทธิพลของอุณหภูมิและเวลาในการทำปฏิกิริยา

อิทธิพลของอุณหภูมิและเวลาในการทำปฏิกิริยา 

          อุณหภูมิเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีผลกระทบต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี จากกฎอัตรา     rate    =     k [A]m[B]n    โดยค่าคงที่อัตรา k ของปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะเป็นไปตามสมการของอาร์เรเนียส (Arrhenius Equation)

                                   

        ถ้าเราเขียนสมการให้อยู่ในรูปลอกาลิทึมธรรมชาติ จะได้ว่า

                              

         ถ้าเราเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ln k กับ 1/T จะได้กราฟเป็นเส้นตรง และมีค่าความชันเท่ากับ -Ea/R และมีจุดตัดแกน ln k ที่จุด ln k = ln A

เมื่อ

A

=   แฟกเตอร์ความถี่ (frequency factor) ซึ่งมีค่าคงที่ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างพอสมควรสำหรับแต่ละปฏิกิริยา

 

Ea

=   พลังงานก่อกัมมันต์ (activation energy) ของปฏิกิริยา (kJ/mol)

 

R

=   ค่าคงที่ของแก๊ส (8.314 J/K.mol)

 

T

=   อุณหภูมิสัมบูรณ์ (หน่วย K)

 

          ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่า k จะมีค่าสูงขึ้นและอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเร็วขึ้น

          อุณหภูมิยังมีผลกระทบไปยังคุณสมบัติเชิงกายภาพอื่น ๆ เช่นความหนืด สภาพการแพร่ (diffusivity) ความหนาแน่น ความดันไอ (จุดเดือด) อีกด้วย ในการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคาไลน์เอกพันธุ์นั้น อุณหภูมิมีผลกระทบต่อการเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้

  • ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน
  • ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเอสเตอร์
  • ปฏิกิริยาสะเทิน

(ปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันของเอสเตอร์มี 2 ขั้นตอนคือไฮโดรไลซิสและสะเทิน)

           ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันเกิดขึ้นเร็ว และปฏิกิริยาสะเทินนั้นเกิดขึ้นเร็วมากเช่นกัน ดังนั้นปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสจึงเป็นขั้นตอนการควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันจากเอสเตอร์ เนื่องจากเกิดได้ช้าที่สุด และการเกิดสบู่เป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับไม่ได้ ดังนั้นปริมาณสบู่จะเพิ่มมากขึ้นตามเวลา ซึ่งทำให้ผลได้ลดลง     

          เวลาในการทำปฏิกิริยาที่กำหนดใช้จะสัมพันธ์กับอัตราการเกิดปฏิกิริยา ถ้าอัตราการเกิดปฏิกิริยามีค่าสูง เราจะได้ค่าร้อยละการเปลี่ยนตามที่เรากำหนดไว้ในเวลาอันสั้น แต่จากกฎอัตราเราจะพบว่า อัตราการเปลี่ยนจะลดลงตามเวลาที่ผ่านไป เนื่องมาจากค่าความเข้มข้นของสารเข้าทำปฏิกิริยามีค่าลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวสารเข้าทำปฏิกิริยาจำกัด (น้ำมันพืช) ซึ่งเราต้องการให้เกิดปฏิกิริยามากที่สุด

          เวลาในการทำปฏิกิริยาและกำลังการผลิตจะเป็นตัวกำหนดขนาดของถังปฏิกรณ์ เช่น ในระบบต่อเนื่อง ถ้าต้องการผลิตไบโอดีเซลจำนวน 10,000 ลิตร/วัน และดำเนินการผลิต วันละ 24 ชั่วโมง เมื่อเรากำหนดเวลากักเก็บ (retention time) ของปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน เท่ากับ 1 ชั่วโมง เราอาจออกแบบถังปฏิกรณ์ให้มีปริมาตรเพียง 800 ลิตรได้ (รวมปริมาตรแอลกอฮอล์ไว้แล้ว) แต่ถ้าเรากำหนดให้เวลาการทำปฏิกิริยาเพิ่มเป็น 2 ชั่วโมง เราก็ต้องเพิ่มปริมาตรถังปฏิกรณ์ขึ้นอีกเท่าตัว

          ในการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้ช้ากว่าตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธุ์ ขนาดของถังปฏิกรณ์ก็ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้น แต่หากมีข้อดีที่การทำบริสุทธิ์ผลผลิตจะง่ายกว่า ข้อดีเหล่านี้ก็ไปชดเชยข้อด้อยในประเด็นนี้ได้

 

ผม..เอง

หมวดหมู่บันทึก: การเรียนการสอน
สัญญาอนุญาต: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
สร้าง: 24 ธันวาคม 2554 16:17 แก้ไข: 24 ธันวาคม 2554 16:17 [ แจ้งไม่เหมาะสม ]
ดอกไม้
สมาชิกที่ให้กำลังใจ: Ico24 anni และ Ico24 ยาดม.
สมาชิกที่ให้กำลังใจ
 
Facebook
Twitter
Google

บันทึกอื่นๆ

ความเห็น

ไม่มีความเห็น

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 34.225.194.144
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ