the proceedings of tiche 2014 (national conference) - na-eng-005

6
ประชุมวิชาการวิศวกรรมเคมีและเคมีประยุกต์แห่งประเทศไทย ครั้งที24 "Changes: Cleaner Energy, Leaner Processes, Better Living" จ.เชียงใหม่ 18-19 ธันวาคม 2557 การหาค่าที่เหมาะสมในกระบวนการผลิตไบโอดีเซล โดยการให้ความร้อนจากไมโครเวฟด้วยวิธีของทากูชิ ดนุพงษ์ สรรพอุดม 1,* ชาญณรงค์ อัศวเทศานุภาพ 2 1 สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์-รังสิต ตาบลคลองหนึ่ง อาเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120 2 สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ตาบลคลองหนึ่ง อาเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120 * ผู้นิพนธ์ประสานงาน อีเมล์ [email protected] บทคัดย่อ งานวิจัยนี้เป็นการทดลองผลิตไบโอดีเซลจากน้ามันปาล์ม และเม- ทานอล ด้วยการทาปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นโดยอาศัยการ ให้ความร้อนจากไมโครเวฟในการทาปฏิกิริยา และใช้ KOH เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา มุ่งเน้นการหาค่าที่เหมาะสมของปัจจัยต่างๆ ที่มี ผลต่อปริมาณไบโอดีเซลสูงสุด (FAMEs) ชนิดของปัจจัยที่สนใจ คือ อุณหภูมิในการทาปฏิกิริยา 35-65 o C ระยะเวลาในการทา ปฏิกิริยา 2 - 6 นาที อัตราส่วนระหว่างเมทานอลกับน้ามันเป็น 6:1 - 9:1 และความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยา 0.75 1.25 %wt ใช้การออกแบบการทดลองทางสถิติด้วยวิธีของทากูชิ แผนการ ทดลอง 3 ระดับ 4 ปัจจัย รวมทั้งสิ้น 9 การทดลอง (L 9 .3 4 ) เป็น เครื่องมือในการวิเคราะห์หาค่าแต่ละปัจจัย ได้ค่าที่เหมาะสมของ ความเข้มข้นตัวเร่งปฏิกิริยาที1.25%wt ระยะเวลาในการทา ปฏิกิริยา 4 นาที อุณหภูมิในการทาปฏิกิริยา 65 o C และ อัตราส่วนระหว่างเมทานอลกับน้ามัน เป็น 9:1 คาสาคัญ : การทดลองแฟคทอเรียล การออกแบบการทดลอง ไบ โอดีเซล วิธีของทากูชิ 1. บทนา ปัจจุบันประเทศไทยกาลังประสบวิกฤตการณ์ทางด้าน พลังงาน จากปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เหลือน้อยลง จนต้องมีการ นาเข้าเชื้อเพลิงปริมาณมาก เพื่อใช้ในภาคขนส่ง ทางภาครัฐจึงมี นโยบายส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนจากหลายส่วน เพื่อลดการ นาเข้าเชื้อเพลิงฟอสซิลลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประเทศไทยมีการ เพาะปลูกพืช ทาเกษตรกรรมอยู่หลายท้องที่ มีความเหมาะสมจะ นาผลผลิตที่ได้จากพืชไปผลิตเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ เช่น ไบโอดีเซล แก๊สโซฮอลล์ แต่น้ามันที่ใช้มากที่สุดในภาคขนส่ง คือ น้ามันดีเซล ดังนั้นไบโอดีเซลจึงเป็นพลังงานที่สามารถทดแทนการใช้นามัน ดีเซลได้อย่างมีนัยสาคัญและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย วัตถุดิบที่สาคัญของกระบวนการผลิตไบโอดีเซลนั้นได้จากนามัน พืช หรือไขมันสัตว์ ผสมกับแอลกอฮอล์ โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาและ การให้ความร้อนในการทาปฏิกิริยาทางเคมี เรียกว่า ทรานส์เอ สเทอริฟิเคชั่น (Transesterification) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้กัน แพร่หลายมากที่สุด สุดท้ายได้ผลผลิตเป็นไบโอดีเซล (Esters) กับ กลีเซอรอล ดังรูปที่ 1 รูปที่ 1 ปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน [1,2] ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ 226

Upload: dhanupong-sup-pa-udom

Post on 30-Jul-2015

244 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: The Proceedings of TIChE 2014 (National conference) - NA-ENG-005

ประชมวชาการวศวกรรมเคมและเคมประยกตแหงประเทศไทย ครงท 24 "Changes: Cleaner Energy, Leaner Processes, Better Living" จ.เชยงใหม 18-19 ธนวาคม 2557

การหาคาทเหมาะสมในกระบวนการผลตไบโอดเซล โดยการใหความรอนจากไมโครเวฟดวยวธของทากช

ดนพงษ สรรพอดม1,* ชาญณรงค อศวเทศานภาพ2

1 สาขาวชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศนย-รงสต ต าบลคลองหนง อ าเภอคลองหลวง จงหวดปทมธาน 12120

2 สาขาวชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศนยรงสต ต าบลคลองหนง อ าเภอคลองหลวง จงหวดปทมธาน 12120 * ผนพนธประสานงาน อเมล [email protected]

บทคดยอ

งานวจยนเปนการทดลองผลตไบโอดเซลจากน ามนปาลม และเม-ทานอล ดวยการท าปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชนโดยอาศยการใหความรอนจากไมโครเวฟในการท าปฏกรยา และใช KOH เปนตวเรงปฏกรยา มงเนนการหาคาทเหมาะสมของปจจยตางๆ ทมผลตอปรมาณไบโอดเซลสงสด (FAMEs) ชนดของปจจยทสนใจ คอ อณหภมในการท าปฏกรยา35-65 oC ระยะเวลาในการท าปฏกรยา 2 - 6 นาท อตราสวนระหวางเมทานอลกบน ามนเปน 6:1 - 9:1 และความเขมขนของตวเรงปฏกรยา 0.75 – 1.25 %wt ใชการออกแบบการทดลองทางสถตดวยวธของทากช แผนการทดลอง 3 ระดบ 4 ปจจย รวมทงสน 9 การทดลอง (L9.3

4) เปนเครองมอในการวเคราะหหาคาแตละปจจย ไดคาทเหมาะสมของ ความเขมขนตวเรงปฏกรยาท 1.25%wt ระยะเวลาในการท าปฏกรยา 4 นาท อณหภมในการท าปฏกรยา 65 oC และ อตราสวนระหวางเมทานอลกบน ามน เปน 9:1 ค าส าคญ : การทดลองแฟคทอเรยล การออกแบบการทดลอง ไบโอดเซล วธของทากช 1. บทน า

ปจจบนประเทศไทยก าลงประสบวกฤตการณทางดานพลงงาน จากปรมาณเชอเพลงฟอสซลทเหลอนอยลง จนตองมการ

น าเขาเชอเพลงปรมาณมาก เพอใชในภาคขนสง ทางภาครฐจงมนโยบายสงเสรมการใชพลงงานทดแทนจากหลายสวน เพอลดการน าเขาเชอเพลงฟอสซลลง โดยเฉพาะอยางยง ประเทศไทยมการเพาะปลกพช ท าเกษตรกรรมอยหลายทองท มความเหมาะสมจะน าผลผลตทไดจากพชไปผลตเปนเชอเพลงชวภาพ เชน ไบโอดเซล แกสโซฮอลล แตน ามนทใชมากทสดในภาคขนสง คอ น ามนดเซล ดงนนไบโอดเซลจงเปนพลงงานทสามารถทดแทนการใชน ามนดเซลไดอยางมนยส าคญและมผลกระทบตอสงแวดลอมนอย วตถดบทส าคญของกระบวนการผลตไบโอดเซลนนไดจากน ามนพช หรอไขมนสตว ผสมกบแอลกอฮอล โดยมตวเรงปฏกรยาและการใหความรอนในการท าปฏกรยาทางเคม เรยกวา ทรานสเอสเทอรฟเคชน (Transesterification) ซงเปนกระบวนการทใชกนแพรหลายมากทสด สดทายไดผลผลตเปนไบโอดเซล (Esters) กบ กลเซอรอล ดงรปท 1

รปท 1 ปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชน [1,2]

ภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร 226

Page 2: The Proceedings of TIChE 2014 (National conference) - NA-ENG-005

ประชมวชาการวศวกรรมเคมและเคมประยกตแหงประเทศไทย ครงท 24 "Changes: Cleaner Energy, Leaner Processes, Better Living" จ.เชยงใหม 18-19 ธนวาคม 2557

ระหวางการเกดปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชนภายใตสภาวะต ากวาจดวกฤตของแอลกอฮอล จะตองผานตวเรงปฏกรยากรด หรอ เบส ลงไป จากงานวจยสวนใหญจะน าตวเรงปฏกรยาเบส เชน KOH NaOH และ CH3ONa มาใชมากทสด เนองจากระยะเวลาการเกดปฏกรยาสนกวาชนดกรดถง 4000 เทา [1,2]

ในกระบวนการผลตไบโอดเซลนนสามารถใหความรอนได 2 วธ คอ การใหความรอนแบบทวไป เปนประเภทของการน าและการพาความรอน ใชขดลวดความรอน หรอเผาไหมเชอเพลง กอใหเกดการสญเสยพลงงานระหวางการใหความรอนปรมาณมาก เสยเวลาใหความรอนนาน แตยงมอกวธหนง คอ การใหความรอนแบบไมโครเวฟ ซงความรอนเกดขนภายในโมเลกลของสสาร มการเสยดสกนจากการเคลอนทอยางรวดเรว มการกระจายตวของอณหภมททวถงและใชเวลาสน [3-5] จงสญเสยพลงงานนอยกวา

เนองดวยตนทนทจ ากดในการทดลอง และตองการก าลงการผลตตอครงไมมาก กระบวนการผลตไบโอดเซล จงเลอกใชการผลตแบบกะ แมวาคณภาพของไบโอดเซลทไดจะไมสม าเสมอเทาการผลตแบบตอเนองกตาม [6] นอกจากนการผลตไบโอดเซลแบบกะมปจจยจ านวนมากทสงผลกระทบตอกระบวนการผลต เชน ความเขมขนของตวเรงปฏกรยา อตราสวนแอลกอฮอลตอน ามน ระยะเวลาท าปฏกรยา และอณหภมท าปฏกรยา ปจจยดงกลาวนลวนตองท าการทดลองจ านวนมาก เพอหาผลกระทบทเกดขนจากปจจยแตละตว ดวยระยะเวลาและคาใชจายทจ ากดน จงใชการออกแบบการทดลองดวยวธทางสถต (Design of Experimental)

กา รออกแบบการทดลอง ค อกา รทดสอบโดยเปลยนแปลงคาตวแปรน าเขาในระบบ อาจเปนตวแปรทควบคมได และตวแปรทควบคมไมได ชถง สาเหตตางๆ ทกอใหเกดการเปลยนแปลงของผลลพธทไดดงรปท 2 [7]

รปท 2 ความสมพนธของตวแปรตางๆ ในกระบวนการทดลอง [7]

การออกแบบการทดลองมอยหลายวธ ขนอยกบ

จดประสงคในการทดลองทตางกน จากงานวจยสวนใหญทศกษา

จ านวนปจจยและระดบทหลากหลาย พบวา วธการออกแบบการทดลองทางสถต ท น ามาประย กต ใ ช ได แก การทดลองแฟคทอเรยลเตมรป การทดลองแฟคทอเรยลบางสวน การทดลองแบบพนผวตอบสนอง และการทดลองแบบทากช

การทดลองแบบทากช เปนรปแบบหนงทนยมใชกนมาก เนองจากมขอไดเปรยบคอ มตารางส าเรจรปใหเลอกใช ท าใหมความงายขนในการวเคราะหผลโดยไมตองใชการแจกแจงทางสถตและตารางวเคราะหความแปรปรวน รวมทงชวยลดจ านวนการทดลองลงจากแบบแฟคทอเรยลเตมรปอกดวย รปแบบการทดลองทากชมลกษณะออรทอกอนล (orthogonal array) แสดงตวอยางดงรปท3 เหมาะส าหรบการศกษาผลกระทบปจจยหลกและผลกระทบระหวางปจจย หรอคดปจจยทง รวมทงสวนทส าคญทสดของ Taguchi คอ คาอตราสวนสญญาณตอสงรบกวนระบบ (Signal-To-Noise Ratio) เปนคาทถกพฒนาขนมาเฉพาะเพอจ าแนกลกษณะทางคณภาพ แบงได 3 กรณ คอ

1) กรณคายงมากยงด (Larger-the Better) เชน ผลผลตทผลตได (yield(%))

2) กรณคายงนอยยงด (Smaller-the Better) เชน ปรมาณของเสยในกระบวนการ (%)

3) กรณคาตรงเปาหมายดทสด (Target-the Better) เชน ปรมาณไบโอดเซลท 97.5% FAMEs

วธการออกแบบทากช จะใชสญลกษณแทนแผนการทดลองในรปแบบ LAB

C, A คอ จ านวนการทดลองทงหมด (ไมรวมการท าซ า), B คอจ านวนระดบของแตละปจจย, C คอจ านวนปจจยสงสดทมไดในการทดลอง (จ านวนปจจยหลก ปจจยรวม)

Experiment Factor 1 Factor 2 Factor 3 Factor 4

1 1 1 1 1

2 1 2 2 2

3 1 3 3 3

4 2 1 2 3

5 2 2 3 1

6 2 3 1 2

7 3 1 3 2

8 3 2 1 3

9 3 3 2 1

รปท 3 Orthogonal Array L934

งานวจยนมงศกษาหาคาของปจจยทมผลกระทบตอ ปรมาณไบโอดเซลสงสด (FAMEs) จงเลอกใชการออกแบบการทดลองดวยวธการของทากช[7] เพอลดระยะเวลาในการทดลอง แผนการทดลองทใช คอ 3 ระดบ 4 ปจจย (L9.3

4 Orthogonal

227

Page 3: The Proceedings of TIChE 2014 (National conference) - NA-ENG-005

ประชมวชาการวศวกรรมเคมและเคมประยกตแหงประเทศไทย ครงท 24 "Changes: Cleaner Energy, Leaner Processes, Better Living" จ.เชยงใหม 18-19 ธนวาคม 2557

Array ) รวมทงสน 9การทดลอง นอกจากนจะก าหนดปจจยควบคมทพจารณา และคาของแตละปจจยทระดบตางๆ กน

2. สารตงตนและวธการทดลอง

สารตงตนทใ ชท าปฏกรยาเปนน ามนปาลมบรสทธ (Refine palm oil) ปรมาณ 300 กรม มองคประกอบของกรดไขมน ดงตารางท 1 และมปรมาณกรดไขมนอสระ 0.15% ซงถอวาอยในเกณฑนอย (ไมเกน 3-5%) จงเหมาะสมทจะท าปฏกรยา ทรานสเอสเทอรฟเคชน และใชตวเรงปฏกรยาชนดเบส

ตารางท 1 องคประกอบกรดไขมนของน ามนปาลมบรสทธ [2]

สวนประกอบ ปรมาณ (%wt.)

Myristic acid (C14:0) 1.0 Palmitic acid (C16:0) 40.1

Stearic acid (C18:0) 4.4 Oleic acid (C18:1) 40.7

Linoleic acid (C18:2) 12.1 Other 1.7

ตวเรงปฏกรยาทใช คอ KOH (85.0% Q-Rec) และ

แอลกอฮอลทใช คอ เมทานอล (99.8% Q-Rec) นอกจากนยงมการใหความรอนจากไมโครเวฟทมก าลงไฟฟาสงสด 2,000 วตต พรอมทงมระบบควบคมอณหภมขณะใชงาน รวมกบใบกวนเพอชวยการผสมกนของเมทานอลและน ามน ดงรปท 4 และมกระบวนการผลตไบโอดเซล ดงรปท 5

รปท 4 การผลตไบโอดเซลใหความรอนดวยไมโครเวฟแบบกะ

รปท 5 กระบวนการผลตไบโอดเซล

ส าหรบปจจยและคาของปจจยทท าการศกษาในงานวจย

นแสดงดงตารางท 2 โดยในสวนของไบโอดเซลทผลตไดจะถกน าไปทดสอบเพอวเคราะหหาปรมาณของเมทลเอสเตอร (Fatty acid methyl ester, FAMEs) โดยเครอง Gas Chromatography: ยหอ HEWLETT PACKARD รน HP6890 เพอหาความบรสทธของไบโอดเซลทได ส าหรบสภาวะทใชในการทดลองทง 9 การทดลอง แสดงดงตารางท 3

ตารางท 2 ปจจยและคาของปจจยทแตละระดบ

ปจจย คาของปจจยทแตละระดบ

ระดบ 1 ระดบ 2 ระดบ 3 ความเขมขนตวเรงปฏกรยา(%wt Catalyst)

0.75 1.00 1.25

เวลาการท าปฏกรยา (นาท) 2 4 6

อณหภมการท าปฏกรยา (oC) 35 50 65 สดสวนเมทานอลตอน ามน (Molar ratio)

6:1 7.5:1 9:1

ผสมเมทานอล กบ ตวเรงปฏกรยา

ตวงน ามน

ผสมสารทงหมด และกวนใหเขากน

รอจนสารผสมแยกชน

ไขกลเซอรอลทง

ลางไบโอดเซล ดวยน าอน

ตมไลน าสวนทเหลอ

วดคา FAMEs

เครองกวน

คอนเดนเซอร

ตวควบคมอณหภมไมโครเวฟ

ขวดบรรจน ามน, เมทานอลและ ตว เร งปฏกรยา ทผสมกนแลว

228

Page 4: The Proceedings of TIChE 2014 (National conference) - NA-ENG-005

ประชมวชาการวศวกรรมเคมและเคมประยกตแหงประเทศไทย ครงท 24 "Changes: Cleaner Energy, Leaner Processes, Better Living" จ.เชยงใหม 18-19 ธนวาคม 2557

ตารางท 3 สภาวะการทดลองทง 9 การทดลอง การ

ทดลอง ความเขมขน

ตวเรงปฏกรยา

ระยะเวลาการท า

ปฏกรยา

อณหภมการท า

ปฏกรยา

อตราสวนเมทานอลตอน ามน

1 0.75%wt 2 นาท 35 oC 6:1

2 0.75%wt 4 นาท 50 oC 7.5:1 3 0.75%wt 6 นาท 65 oC 9:1

4 1.00%wt 2 นาท 50 oC 9:1 5 1.00%wt 4 นาท 65 oC 6:1

6 1.00%wt 6 นาท 35 oC 7.5:1 7 1.25%wt 2 นาท 65 oC 7.5:1 8 1.25%wt 4 นาท 35 oC 9:1

9 1.25%wt 6 นาท 50 oC 6:1 3. ผลการทดลอง

ในการวเคราะหผลทไดจากการทดลองทง 9 การทดลอง ดวยวธการออกแบบการทดลองทากช ท 3 ระดบ 4 ปจจย จะพจารณาคาเฉลยของผลตอบสนองทสนใจ คอปรมาณไบโอดเซลสงสด และคาเฉลยของอตราสวนสญญาณตอสงรบกวนสงสด ตามลกษณะเงอนไขทเรยกวา larger-the better

การพจารณาคาทเหมาะสมของแตละปจจยนน สามารถหาความสมพนธของคาเฉลยผลตอบสนองกบคาของปจจยทแตละระดบปจจย ทง 4 ปจจย ไดดงน

1) ความสมพนธระหวางปรมาณเมทลเอสเทอร (FAMEs) กบ ความเขมขนของตวเรงปฏกรยา (%wt catalyst) ดงรปท 6

รปท 6 ผลของคาเฉลย FAMEs ตอ ความเขมขนของตวเรง

ปฏกรยา KOH

จากรปท 6 พบวา การเพมความเขมขนของตวเรงปฏกรยา KOH จาก 0.75 - 1.25%wt. สงผลใหคาเฉลยของ FAMEs เพมขนจนมคา FAMEs สงสดท 95.17% ดวยความเขมขนตวเรงปฏกรยา KOH ท 1.25%wt โดยมพสยคาเฉลย FAMEs คอ คาFAMEs สงสด – คาFAMEs ต าสด เทากบ (95.17-92.10)% = 3.07% ซงถอวามนยส าคญ ทเปนเชนน ทางผแตงมความเหนวานาจะมาจาก KOH สามารถรบพลงงานจากคลนไมโครเวฟ เปลยนเปนพลงงานความรอนในการท าปฏกรยาได นนคอเปนทงตวชวยเรงปฏกรยาใหเรวขนและมผลตอปรมาณไบโอดเซลทไดอกดวย ส าหรบการทดลองถกออกแบบโดยก าหนดชวงของตวแปรทคาดวาไดผลของไบโอดเซลในปรมาณสง รวมทงเมอพจารณาแนวโนมนอกชวงนน คาความเขมขน KOH ตงแต 1.25%wt ขนไป จะไมไดปรมาณไบโอดเซลมากขน [2]

2) ความสมพนธระหวางปรมาณเมทลเอสเทอร (FAMEs) กบ ระยะเวลาการท าปฏกรยา (นาท) ดงรปท 7

รปท 7 ผลของคาเฉลย FAMEs ตอ ระยะเวลาการท าปฏกรยา

จากรปท 7 พบวา เมอเพมระยะเวลาการท าปฏกรยาตงแต 2 - 4 นาท สงผลใหคาเฉลย FAMEs มคาเพมขนเนองจากระยะเวลาการท าปฏกรยาทนานขน ท าใหปฏกรยาเกดไดอยางสมบรณ และมคาเฉลย FAMEs สงสด 94.08% ทระยะเวลาการท าปฏกรยา 4 นาท หลงจากนน คาเฉลย FAMEs กคอยๆ ลดลง จนถงระยะเวลาการท าปฏกรยาท 6 นาท นาจะมาจากระยะเวลาการท าปฏกรยาพรอมใหความรอนทนานเกนพอ จนมแอลกอฮอลบางสวนระเหยออกไปจากระบบ การเกดปฏกรยาจงลดลง ท าให FAMEs ลดลงตามไปดวย มพสยคาเฉลย FAMEs คอ คาFAMEs สงสด – คาFAMEs ต าสด เทากบ (94.08-93.32)% = 0.76% <1% ซงถอวามคาคอนขางนอย ดงนนเมอพจารณาทง 3 ระดบ

229

Page 5: The Proceedings of TIChE 2014 (National conference) - NA-ENG-005

ประชมวชาการวศวกรรมเคมและเคมประยกตแหงประเทศไทย ครงท 24 "Changes: Cleaner Energy, Leaner Processes, Better Living" จ.เชยงใหม 18-19 ธนวาคม 2557

ปจจยชวงระยะเวลา 2 – 6 นาท โดยภาพรวมแลว พบวา ยงไมคอยมผลกระทบตอการเปลยนแปลงของคาเฉลย FAMEs มากนก

3) ความสมพนธระหวางปรมาณเมทลเอสเทอร(FAMEs) กบ อณหภมการท าปฏกรยา (oC) ดงรปท 8

รปท 8 ผลของคาเฉลย FAMEs ตอ อณหภมการท าปฏกรยา

จากรปท 8 พบวาการเพมอณหภมการท าปฏกรยาชวง

35 - 65 oC สงผลคาเฉลย FAMEs เพมขน ซงชวงแรก 35 - 50 oC นน มการเพมขนของคาเฉลยFAMEs ในอตราทสงกวาชวงหลง คอ 50 - 65 oC นาจะมาจากการระเหยของเมทานอลไปบางสวนในชวงน เพราะจดเดอดของเมทานอลอยท 64 oC จงท าใหอตราการเพมขนของFAMEs ลดลง เมอพจารณานอกชวงทก าหนด ตงแต 65 oC ขนไป พบวามแนวโนมของการลดลงในไบโอดเซล [2,3] เนองจากเมทานอลระเหยไปมากจนไมพอจะเกดปฏกรยาไดสมบรณ อยางไรกตาม คาเฉลย FAMEs สงสด 94.80 % ทอณหภม 65 oC พสยคาเฉลย FAMEs คอ คาFAMEs สงสด – คาFAMEs ต าสด เทากบ (94.80-91.95)% = 2.85%

4) ความสมพนธระหวางปรมาณเมทลเอสเทอร(FAMEs) กบ สดสวนเมทานอลตอน ามน ดงรปท 9

รปท 9 ผลของคาเฉลย FAMEs ตอ สดสวนเมทานอลตอน ามน

จากรปท 9 พบวา การเพมสดสวนเมทานอลตอน ามนตงแต 6:1 – 9:1 สงผลใหคาเฉลย FAMEs เพมขน โดยชวง 7.5:1-9:1 นน มการเพมขนของคาเฉลย FAMEs ในอตราทลดลงจากชวง 6:1-7.5:1 เลกนอย คาเฉลยFAMEs สงสดอยท 94.70% ทสดสวนเมทานอล 9:1 โดยมพสยคาเฉลย FAMEs เทากบ 2.44% แตจากผลลพธทไดน คอนขางแตกตางจากผลของงานวจยทเกยวของกบการผลตไบโอดเซลดวยการใหความรอนจากไมโครเวฟ ซงอตราสวนเมทานอลตอน ามนทเหมาะสม คอ 6:1 [2] ขณะทการผลตไบโอดเซลตามหลกการใหความรอนแบบทวไปนนจะใหคาอตราสวนดงกลาว คอ 3:1 ซงเหตผลของการก าหนดชวง เปน 6:1 ถง 9:1 ไดน ามาจากงานวจยทเกยวของพบวา การใหความรอนดวยไมโครเวฟสงผลให เมทานอลมการระเหยมากกวาปกต เนองจากไมโครเวฟจะใหพลงงานความรอนออกมามากกวาวธการใหความรอนตามปกตทวไป [3-5] จงตองใชเมทานอลปรมาณมากขน และถาพจารณานอกชวง 9:1 ขนไป มความเปนไปไดทจะมการเปลยนแปลงไบโอดเซลในทศทางเพมขนหรอลดลงกได การวจยในอนาคตควรจะขยายชวงอตราสวนมากกวา 9:1 หรอนอยกวา 6:1ไปอกเลกนอย เพอใหเหนแนวโนมทชดเจนขน การพจารณาคาอตราสวนสญญาณตอสงรบกวน พบวากราฟความสมพนธระหวางปจจยแตละปจจยกบคาเฉลยของอตราสวนสญญาณตอสงรบกวน แสดงตวอยางดงรปท10 แนวโนมเปนลกษณะเดยวกบ กราฟความสมพนธระหวางปจจยแตละปจจยกบคาเฉลยของFAMEs แสดงวา ไมมผลกระทบของคาความคลาดเคลอน อนเนองจากการทดลองนไมสนใจในสวนของปจจยทควบคมไมได เชน อณหภมสงแวดลอม แรงเคลอนไฟฟาของเครองไมโครเวฟ เปนตน จงไมมผลตอระบบการทดลองอยางมนยส าคญ

รปท 10 ผลของคาเฉลย Signal To Noise Ratio ตอความ

เขมขนของตวเรงปฏกรยา KOH

230

Page 6: The Proceedings of TIChE 2014 (National conference) - NA-ENG-005

ประชมวชาการวศวกรรมเคมและเคมประยกตแหงประเทศไทย ครงท 24 "Changes: Cleaner Energy, Leaner Processes, Better Living" จ.เชยงใหม 18-19 ธนวาคม 2557

4. สรปผลการทดลอง

จากการทดลองน พบว า ค าอตราสวนสญญาณตอสงรบกวน (Signal To Noise Ratio) ไมมผลตอกระบวนการ มเพยงคาของแตละปจจยเทานนทสงผลกระทบตอปรมาณไบโอดเซลทได (FAMEs) โดยมคาและระดบแตละปจจยทท าใหไดปรมาณไบโอดเซลสงสด (FAMEs) ดงตารางท 4 ตารางท 4 คาและระดบของแตละปจจยทสงผลกระทบตอ ปรมาณไบโอดเซลสงสด (FAMEs)

ปจจย ระดบปจจย

คาของปจจย (%FAMEs)

ความเขมขนตวเรงปฏกรยา(%wt.Catalyst)

3 95.17

เวลาการท าปฏกรยา (นาท) 2 94.08 อณหภมการท าปฏกรยา (oC) 3 94.80

สดสวนแอลกอฮอลตอน ามน (Molar ratio)

3 94.70

ขอดของการประยกตใชวธทากช ในการทดลองน คอ ถาตองการความแมนย าในการทดลองมากขน สามารถศกษาเพมเตมในสวนของปจจยทควบคมไมได(Noise) แตในทนไดละทงปจจยดงกลาว เนองจากสภาวะสงแวดลอมภายนอกสงผลกระทบตอระบบนอย ในแผนการทดลอง (L9.3

4) นพบวา ยงไมสามารถคนหาผลกระทบรวมระหวางปจจยของ 4 ปจจยหลกได เพราะจ านวนการทดลองนอยเกนไป และอยในชวงเรมแรกของการวจย ดงนนในอนาคต จะท าการวจยการออกแบบการทดลองท 3 ระดบ 4ปจจยหลกตอไป ใหมจ านวนการทดลองอยางนอย 27 การทดลอง (L27.3

4) เพอศกษาผลกระทบรวมระหวางปจจยอยางนอย 1 ค ได กตตกรรมประกาศ

ผแตงขอขอบคณส าหรบทนในการวจยจากภาควชาวศวกรรมเคม สาขาเทคโนโลยการจดการพลงงานและสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศนยรงสต ทใหการสนบสนนเปนอยางด

เอกสารอางอง

[1] Fukuda, H., Kondo, A., and Noda, H. Biodiesel Fuel

Production by Transesterification of Oils, Journal of

Bioscience and Bioengineering, 92, 2001, 405-416.

[2] ศรพรรณ กลนศร และ ชาญณรงค อศวเทศานภาพ, “การ

เปรยบเทยบระบบการใหความรอนในการผลตไบโอดเซล

ดวยปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชนจากน ามนปาลม.”, การ

ประชมวชาการเครอขายพลงงานแหงประเทศไทยครงท9,

2556, 1-7. [3] ศรพรรณ กลนศร และ ชาญณรงค อศวเทศานภาพ, “การ

ผลตไบโอดเซลดวยกระบวนใหความรอนจากไมโครเวฟและ

การไหลตอเนองและการทดสอบสมรรถนะของไบโอดเซลใน

เครองยนตดเซลสบเดยว.”, 2552, 1-12.

[4] Marchetti, J.M., Miguel, V.U., and Errazu, A.F.

Possible Methods for Biodiesel Production,

Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11,

2007, 1300-1311.

[5] Chen, K.S., Lin, Y.C., Hsu, K.H., and Wang, H.K.

Improving Biodiesel Yields From Waste Cooking Oil

by Using Sodium Methoxide and A Microwave

Heating System, Energy, 38, 2012, 151-156.

[6] Available online at

http://www.teched.rmutt.ac.th/wp-

content/uploads/2012/07/ความเปนมาของไบโอดเซล-

ผศ-ดร-สมพร.pdf

[7] Sutus Na Ayuthaya, P., and Lhuengpaiboon, P.

Design and Analysis of Experiments. Bangkok, Top

publishing, 2008.

231