การผลิตเฟอร์ฟูรัลจากแกลบโดยไฮโดรไลซิสควบคู่กับการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ภาวะเหนือวิกฤต

Abstract

เฟอร์ฟูรัลผลิตได้จากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเพนโตสที่มีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งได้จากปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเพนโตแซนที่มีในชีวมวล โดยมีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เฟอร์ฟูรัลที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์จะเกิดการสูญเสียโดยปฏิกิริยาข้างเคียงเช่น ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันและปฏิกิริยาการสลายตัว งานวิจัยนี้ศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตเฟอร์ฟูรัลจากแกลบโดยไฮโดรไลซิสควบคู่กับการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ภาวะเหนือวิกฤต ในเครื่องปฏิกรณ์ทนอุณหภูมิและความดันสูงแบบกึ่งต่อเนื่อง ขนาดความจุ 80 มิลลิลิตร โดยออกแบบการทดลองเป็นแบบแฟกทอเรียล 2 ระดับที่ส่งผลต่อร้อยละผลได้เฟอร์ฟูรัล โดยทดลองเปลี่ยนค่าตัวแปรต่อไปนี้ คือ อุณหภูมิ 70-130 องศาเซลเซียส ความดัน 90-160 บาร์ ร้อยละโดยน้ำหนักของกรดซัลฟิวริก 1-5 และอัตราส่วนของกรดซัลฟิวริกต่อแกลบ 5:1-15:1 (vol./wt.) ได้ภาวะที่เหมาะสมคือ อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส ความดัน160 บาร์ ร้อยละโดยน้ำหนักของกรดซัลฟิวริก 5 อัตราส่วนของกรดซัลฟิวริกต่อแกลบ 5:1 และอัตราการป้อนเข้าคาร์บอนไดออกไซด์ 5 กรัมต่อนาที โดยให้ร้อยละผลได้เฟอร์ฟูรัล 17.71 ผลการทดลองที่ได้จากการออกแบบการทดลอง พบว่าเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ ความดัน ร้อยละโดยน้ำหนักของกรดซัลฟิวริก แต่ลดอัตราส่วนของกรดซัลฟิวริกต่อแกลบ จะทําให้ได้ร้อยละผลได้เฟอร์ฟูรัลเพิ่มขึ้น เนื่องจากร้อยละผลได้เฟอร์ฟูรัลยังค่อนข้างต่ำ จึงทดลองเพิ่มอัตราการป้อนเข้าคาร์บอนไดออกไซด์และผลิตเฟอร์ฟูรัลด้วยกระบวนการสองขั้นตอน (ไฮโดรไลซิสเบื้องต้น และ ดีไฮเดรชัน) พบว่าภาวะที่ให้ร้อยละผลได้เฟอร์ฟูรัลสูงสุดคือ อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส ความดัน 180 บาร์ ร้อยละโดยน้ำหนักของกรดซัลฟิวริก 7 อัตราส่วนของกรดซัลฟิวริกต่อแกลบ 1:1 อัตราการป้อนเข้าคาร์บอนไดออกไซด์ 10 กรัมต่อนาที และเวลาในการไฮโดรไลซิสเบื้องต้น 15 นาที โดยให้ ร้อยละผลได้เฟอร์ฟูรัล 80.14