วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2556

ปั๊มความร้อนพลังงานเคมีนำหลักการของปฏิกิริยาเคมีผันกลับได้มาใช้ในการสร้างวัฏจักรเพื่อปรับปรุงคุณภาพความร้อนโดยการยกระดับอุณหภูมิ สำหรับระบบที่ศึกษาคือปั๊มความร้อนพลังงานเคมีชนิดไอโซโพรพานอล แอซีโทน และไฮโดรเจน เป็นระบบที่ดึงความร้อนเหลือทิ้งที่อุณหภูมิต่ำ (ประมาณ 80 - 90 องศาเซลเซียส) มาปรับปรุงให้ได้เป็นความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น (ประมาณ 200 องศาเซลเซียส) โดยผ่านปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันและไฮโดรจีเนชัน ตามลำดับ ในส่วนของปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน ซึ่งใช้ดึงความร้อนเหลือทิ้งมาใช้ในการทำปฏิกิริยาแต่ค่าการเปลี่ยนของปฏิกิริยา มีค่าต่ำเพียงร้อยละ 10 ที่สมดุลของปฏิกิริยา อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ดังนั้นเพื่อเพิ่มค่าการเปลี่ยนของปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชัน จึงใช้หอกลั่นเชิงปฏิกิริยา เพื่อผลักดันสมดุลของปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันไปด้านหน้ามากขึ้น ในงานวิจัยนี้ศึกษาจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันของไอโซโพรพานอล โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นเรนีย์นิกเกิล ในระบบปั๊มความร้อนชนิดที่มีหอกลั่นเชิงปฏิกิริยา เพื่อศึกษาค่าคงที่อัตราเร็วของปฏิกิริยา พลังงานกระตุ้น ค่าคงที่และค่าความร้อนของการดูดซับแอซีโทนบนตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งศึกษาในหอกลั่นเชิงปฏิกิริยาในช่วงอุณหภูมิ 80, 70 และ 60 องศาเซลเซียส ได้ค่าดังนี้ ค่าคงที่อัตราเร็วของปฏิกิริยา 7.72E+8, 4.01E+8 และ 1.58E+8 โมล/กรัมตัวเร่งปฏิกิริยา/นาที พลังงานกระตุ้น 83,097 81,194 และ 78,193 จูล/โมล ค่าคงที่การดูดซับแอซีโทนบนตัวเร่งปฏิกิริยา 1.48E+15, 4.06E+19 และ 1.80E+21 ลิตร/โมล พลังงานการดูดซับแอซีโทนบนตัวเร่งปฏิกิริยา -130,405 -126,489 และ -92,335 จูล/โมล ตามลำดับ และศึกษาปัจจัยที่ส่งผลต่อค่าประสิทธิภาพของระบบปั๊มความร้อน โดยพิจารณาจาก ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะ (COP) ค่าประสิทธิภาพเอ็กเซอร์จี (ƞ) และค่าประสิทธิภาพเอนทรานซี (G*) โดยศึกษาผ่านการจำลองทางคณิตศาสตร์โดยโปรแกรมทางการค้า ASPEN Plus พบว่า หอกลั่นเชิงปฏิกิริยาช่วยเพิ่มร้อยละการเปลี่ยนของปฏิกิริยา ดีไฮโดรจีเนชันจากร้อยละ 10 เป็น ร้อยละ 28 และสามารถเพิ่มร้อยละการเปลี่ยนของปฏิกิริยา ดีไฮโดรจีเนชันได้มากขึ้น โดยใช้ข้อมูลจากจลนพลศาสตร์ที่เหมาะสม การเพิ่มความดันที่เครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรจีเนชันเป็นพารามิเตอร์หลัก ที่ส่งผลให้ระบบมีค่าประสิทธิภาพสูงขึ้น