ขอถามหน่อยครับ ระหว่าง “การเติมไฮโดรเจน” กับ “การใช้ไฮโดรเจน” นั้นมีความแตกต่างกันอย่างไรครับ?

ในระหว่างการเติมไฮโดรเจน จะมีไฮโดรเจนถูกใช้ไ； การใช้ไฮโดรเจนนั้นเพื่อปกป้องความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยา มีแนวคิดเรื่องการแยกโมเลกุลด้วยไฮโดรเจน แต่ไม่มีแนวคิดเรื่องการแยกโมเลกุลโดยต มีกระบวนการอะมโมเนียไฮโดรจีเนชัน หรือกระบวนการอัลคิลเลชันด้วยไฮโดรเจน และกระบวนการแยกโมเลกุลด้วยไฮโดรเจนด้วย

มีปัญหานะ ในกระบวนการที่มีไฮโดรเจนอยู่ ไม่มีการใช้ไฮโดรเจนเลย แล้วจะปกป้องความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยาได้อย่างไรล่ะ? อีกอย่าง การแตกตัวด้วยไฮโดรเจนกับการสลายตัวด้วยไฮโดรเจนนั้นมีความแตกต่างกันอย่างไรบ้างคะ?

จากมุมมองของสมดุลของสาร จะไม่มีการใช้ไฮโดรเจนเกิดขึ้นเลย แต่ในแง่ของกลไกการเกิดปฏิกิริยานั้น จะมีปฏิกิริยาพื้นฐานคือการถอดไฮโดรเจนออกและการเติมไฮโดรเจนเข้าไป โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อยับยั้งการถอดไฮโดรเจนออกอย่างรุนแรง ซึ่งจะส่งผลให้มีสารที่มีโครงสร้างซับซ้อนเพิ่มขึ้น รวมถึงการอุดตันของช่องทางต่างๆ และการครอบครองตำแหน่งบนพื้นผิวด้วย จึงจำเป็นต้องส่งก๊าซไฮโดรเจนเข้าไปด้วย. ยกตัวอย่างเช่น การใช้เอทานอลแอมีนร่วมกับไนโตรเจนเพื่อสร้างเอทิลีนไดอะมีน โดยกระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่ใช้ไฮโดรเจน แต่ไม่มีการใช้ไฮโดรเจนจริงๆ หากมีการใช้ไฮโดรเจนขึ้นมาบ้าง ก็เป็นเพียงการสูญเสียในระหว่างกระบวนการเท่านั้น ซึ่งมีปริมาณน้อยมาก บางชนิดมีปริมาณน้อยกว่า 3% (v/v)

แล้วปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาแบบไหนบ้างที่สามารถใช้ไฮโดรเจนเพื่อรักษาความสามารถในการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาได้?

นอกจากนี้ ในกระบวนการทางเคมีบางอย่างก็สามารถผลิตไฮโดรเจนขึ้นมาได้เอง เช่น กระบวนการอะโรมาติซึ่งเรียกอีกอย่างว่า “กระบวนการที่มีไฮโดรเจน” ดังนั้น “กระบวนการที่มีไฮโดรเจน” จึงน่าจะหมายถึงสภาพแวดล้อมชนิดหนึ่งนั่นเอง ส่วนการเติมไฮโดรเจนนั้น หมายถึงเงื่อนไขในกระบวนการผลิต. ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนจะต้องเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจน แต่สภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนไม่จำเป็นต้องเป็นสภาพแวดล้อมสำหรับป

เห็นด้วย. เมื่อมีการทำปฏิกิริยาอะโรมาติไซซ์บนตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดแม่สีโมเลกุลบางชนิด เช่น บนแม่สีโมเลกุล ZSM-5 ก็จะเกิดปฏิกิริยาการกำจัดไฮโดรเจนขึ้นด้วย ในปฏิกิริยาการเปลี่ยนโครงสร้างบางชนิด เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการสะสมของคาร์บอนที่ตำแหน่งที่มีความสามารถในการทำปฏิกิริยาของโลหะบนตัวเร่งปฏิกิริยา จึงจำเป็นต้องมีไฮโดรเจนด้วยเช่นกัน ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไหนที่สามารถทำให้เกิดการกำจัดไฮโดรเจนได้? โดยทั่วไปแล้วสามารถเข้าใจได้ว่า การเติมไฮโดรเจนกับการกำจัดไฮโดรเจนนั้นเป็นปฏิกิริยาที่สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีคุณสมบัติในการเติมไฮโดรเจน ก็ย่อมมีคุณสมบัติในการกำจัดไฮโดรเจนด้วยเช่นกัน. ที่นี่โดยทั่วไปหมายถึงตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะ หรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโลหะเป็นส่วนประกอบ ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดออกไซด์บางชนิด หรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีคุณสมบัติเป็นกรด ก็มีคุณสมบัติในการกำจัดไฮโดรเจนได้เช่นกัน แต่กลไกการทำงานของมันนั้นแตกต่างจากกลไกการกำจัดไฮโดรเจนของโลหะ เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้สูญเสียประสิทธิภาพ จึงมีการเติมโลหะบางชนิดเข้าไปในตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ โดยปริมาณของโลหะที่เติมเข้าไปนั้นมีไม่มากนัก

การเติมไฮโดรเจนเป็นสิ่งจำเป็นตามกระบวนการผลิต ส่วน “สภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจน” หมายถึงสภาพที่มีไฮโดรเจนอยู่ในระบบ เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่อันตราย จึงจำเป็นต้องระมัดระวังเป็น

เรียนรู้มาแล้ว ก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นเรื่องเดียวกันตลอด

คำถามดีมาก การอธิบายก็ชัดเจนมากเลย ขอบคุณทุกคนนะ ไปเรียนรู้กันต่อเลย :)

การเติมไฮโดรเจนคือปฏิกิริยา ส่วนสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจ