บทคัดย่อ
สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนียบนตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทเหล็กได้ศึกษาด้วยแบบจำลอง ASPEN PLUS® ในงานวิจัยนี้ โดยมีสารตั้งต้นเป็นก๊าซไนโตรเจนและไฮโดรเจนจากก๊าซสังเคราะห์ที่มีอัตราส่วนของไฮโดรเจนต่อคาร์บอนมอนอกไซด์เท่ากับสามต่อหนึ่ง ซึ่งก๊าซสังเคราะห์นี้ได้มาจากปฏิกิริยาสตีมรีฟอร์มมิงของวัตถุดิบที่หาได้ง่ายใน ประเทศไทย โรงงานอุตสาหกรรมการผลิตแอมโมเนียได้จำลองขึ้นโดยการใช้เตาปฏิกรณ์ประเภทแบบเบดนิ่งชนิดเอเดียแบติกโดยใช้วิธี Sauve-Redlich-Kwong Property ก๊าซตั้งต้นประกอบด้วยไฮโดรเจน 59.4%, ไนโตรเจน 19.8%, คาร์บอนมอนอกไซด์ 19.8% และ อาร์กอน 1.0% โดยโมล ผลการทดลองพบว่าอุณหภูมิและความดันที่เหมาะสมกับการสังเคราะห์แอมโมเนียด้วยวิธี Haber คือ 231 °C และ 150 บรรยากาศตามลำดับ เนื่องจากการเพิ่มความดันจะทำให้สภาวะสมดุลถูกเลื่อนไปข้างหน้าส่งผลให้ได้ปริมาณแอมโมเนีย ที่มากขึ้น เช่นเดียวกันกับการลดอุณหภูมิ อย่างไรก็ดีการลดอุณหภูมิอย่างไม่เหมาะสมจะส่งผลกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทเหล็กได้เลือกมาใช้ในการทดลองนี้ เนื่องจากได้รับความเชื่อถือว่ามีความสามารถที่จะเร่งอัตราเร็วของปฏิกิริยานี้ได้โดยการไปช่วยลดพลังงานก่อกัมมันต์ ที่สภาวะดังกล่าวนี้ จะผลิตแอมโมเนียได้ 21.9×102 กิโลโมลต่อชั่วโมง ที่อัตรา การไหลของไฮโดรเจนและไนโตรเจนเท่ากับ 11.9×103 และ 39.6×102 กิโลโมลต่อชั่วโมง ตามลำดับ
สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนียบนตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทเหล็กได้ศึกษาด้วยแบบจำลอง ASPEN PLUS® ในงานวิจัยนี้ โดยมีสารตั้งต้นเป็นก๊าซไนโตรเจนและไฮโดรเจนจากก๊าซสังเคราะห์ที่มีอัตราส่วนของไฮโดรเจนต่อคาร์บอนมอนอกไซด์เท่ากับสามต่อหนึ่ง ซึ่งก๊าซสังเคราะห์นี้ได้มาจากปฏิกิริยาสตีมรีฟอร์มมิงของวัตถุดิบที่หาได้ง่ายใน ประเทศไทย โรงงานอุตสาหกรรมการผลิตแอมโมเนียได้จำลองขึ้นโดยการใช้เตาปฏิกรณ์ประเภทแบบเบดนิ่งชนิดเอเดียแบติกโดยใช้วิธี Sauve-Redlich-Kwong Property ก๊าซตั้งต้นประกอบด้วยไฮโดรเจน 59.4%, ไนโตรเจน 19.8%, คาร์บอนมอนอกไซด์ 19.8% และ อาร์กอน 1.0% โดยโมล ผลการทดลองพบว่าอุณหภูมิและความดันที่เหมาะสมกับการสังเคราะห์แอมโมเนียด้วยวิธี Haber คือ 231 °C และ 150 บรรยากาศตามลำดับ เนื่องจากการเพิ่มความดันจะทำให้สภาวะสมดุลถูกเลื่อนไปข้างหน้าส่งผลให้ได้ปริมาณแอมโมเนีย ที่มากขึ้น เช่นเดียวกันกับการลดอุณหภูมิ อย่างไรก็ดีการลดอุณหภูมิอย่างไม่เหมาะสมจะส่งผลกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทเหล็กได้เลือกมาใช้ในการทดลองนี้ เนื่องจากได้รับความเชื่อถือว่ามีความสามารถที่จะเร่งอัตราเร็วของปฏิกิริยานี้ได้โดยการไปช่วยลดพลังงานก่อกัมมันต์ ที่สภาวะดังกล่าวนี้ จะผลิตแอมโมเนียได้ 21.9×102 กิโลโมลต่อชั่วโมง ที่อัตรา การไหลของไฮโดรเจนและไนโตรเจนเท่ากับ 11.9×103 และ 39.6×102 กิโลโมลต่อชั่วโมง ตามลำดับ
คำสำคัญ : ASPEN PLUS®, การสังเคราะห์แอมโมเนีย, ตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทเหล็ก, ก๊าซสังเคราะห์
