catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-1040Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYКинетика окисления формальдегида на V–Ti оксидном катализатореKinetics of formaldehyde oxidation on the V–Ti oxide catalystДанилевичЕ. В.DanilevichE. V.ctls@kalvis.ruПоповаГ. Я.PopovaG. Ya.ctls@kalvis.ruЗолотарскийИ. А.ZolotarskiyI. A.ctls@kalvis.ruЕрмаковаА.ErmakovaA.ctls@kalvis.ruАндрушкевичТ. В.AndrushkevichT. V.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian Federation201030052024061522Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1040

Гетерогенное газофазное окисление формальдегида в муравьиную кислоту – альтернатива традиционным жидкофазным методам получения. Монослойные оксидные V–Ti-катализаторы активны и селективны в окисления формальдегида в муравьиную кислоту. Исследована кинетика окислении формальдегида на оксидном монослойном V–Ti-катализаторе. Установлена последовательно-параллельная схема образования побочных продуктов окисления формальдегида. Диоксид углерода образуется параллельно из формальдегида и последовательно из муравьиной кислоты; моноксид углерода – последовательно из кислоты. Выявлено ускоряющее действие кислорода и паров воды на скорость образования целевого продукта реакции – муравьиной кислоты и тормозящее действие воды на разложение муравьиной кислоты с образованием моноксида углерода. На основании экспериментальных данных предложена кинетическая модель реакции окисления формальдегида. Разработана кинетическая модель для математического моделирования процесса, определения динамических и конструктивных характеристик реактора. Метод получения муравьиной кислоты гетерогенно-каталитическим окислением формальдегида в газовой фазе не имеет мировых и отечественных аналогов. В отличие от традиционных каталитический метод получения муравьиной кислоты энергосберегающий, экологически безопасен и технологически прост. По разработанному в Институте катализа методу создается укрупненная пилотная установка.

Heterogeneous catalytic oxidation of formaldehyde in the gas phase may be considered as an alternative to multistep liquid-phase synthesis of formic acid. Monolayer V-Ti oxide catalysts are active and selective in the oxidation of formaldehyde to formic acid. Detailed investigation of kinetics of formaldehyde oxidation over monolayer V-Ti catalyst was done. The consecutive parallel reaction scheme of side products formation was established. CO2 forms during the oxidation of formaldehyde on the parallel path and overoxidation of formic acid on the consecutive path; CO forms from formic acid on the consecutive path. It was shown that oxygen and water accelerate the formic acid formation and water retards the CO formation. Based on experimental data, kinetic model of formaldehyde oxidation was developed. Developed kinetic was used for the mathematical simulation of the formaldehyde oxidation process and determination of dynamic and constructional reactor parameters. Formic acid production by gas phase oxidation of formaldehyde is unique and does not have any analogue. As opposed to conventional technologies, it is energy saving, environmentally friendly and technologically simple. A pilot plant using this technology is under construction.

формальдегидмуравьиная кислотаоксидный V–T-катализаторкинетикакинетическая модельformaldehydeformic acidvanadia-titania oxide catalystkineticskinetic modelReferencesАгуйло А., Хорленко Т. // Нефть, газ, нефтехимия за рубежом. 1980. № 11. С. 104.Агуйло А., Хорленко Т. // Нефть, газ, нефтехимия за рубежом. 1980. № 11. С. 104.Пат. № 2049770 (РФ). Способ получения муравьиной кислоты / М.Г. Макаренко; Т.В. Андрушкевич; Г.А. Зенковец. 1995.Пат. № 2049770 (РФ). Способ получения муравьиной кислоты / М.Г. Макаренко; Т.В. Андрушкевич; Г.А. Зенковец. 1995.Попова Г.Я., Андрушкевич Т.В., Зенковец Г.А. // Кинетика и катализ 1997. Т. 38. № 2. С. 285.Попова Г.Я., Андрушкевич Т.В., Зенковец Г.А. // Кинетика и катализ 1997. Т. 38. № 2. С. 285.Andrushkevich T.V., Al′kaeva E.M., Popova G.Ya. et al. // Khim. Prom. 1996. Vol. 3. P. 21.Andrushkevich T.V., Al′kaeva E.M., Popova G.Ya. et al. // Khim. Prom. 1996. Vol. 3. P. 21.Danilevich E.V., Popova G.Ya., Andrushkevich T.V. et al. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2010. Vol. 175. P. 463Danilevich E.V., Popova G.Ya., Andrushkevich T.V. et al. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2010. Vol. 175. P. 463Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Semionova E.V. et al. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2008. Vol. 283. P. 146.Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Semionova E.V. et al. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2008. Vol. 283. P. 146.Diakov V., Blackwell B., Varma A. // Chem. Eng. Sci. 2002. Vol. 57. P. 1563.Diakov V., Blackwell B., Varma A. // Chem. Eng. Sci. 2002. Vol. 57. P. 1563.Yang X., Shen Yu., Bao L. et al. // React. Kinet. Catal. Lett. 2008. Vol. 93. P. 19.Yang X., Shen Yu., Bao L. et al. // React. Kinet. Catal. Lett. 2008. Vol. 93. P. 19.Chuang K. T., Zhou B., Tong S. // Ind. Eng. Chem. Res. 1994. Vol. 33. P. 1680.Chuang K. T., Zhou B., Tong S. // Ind. Eng. Chem. Res. 1994. Vol. 33. P. 1680.Zhang C.B., He H., Tanaka K. // Appl. Catal. B: Environ. 2006. Vol. 65. P. 37.Zhang C.B., He H., Tanaka K. // Appl. Catal. B: Environ. 2006. Vol. 65. P. 37.Popova G.Ya., Chesalov Yu.A., Andrushkevich T.V., Stoyanov E.S. // Kinet. Catal. 2000. Vol. 41. P. 601.Popova G.Ya., Chesalov Yu.A., Andrushkevich T.V., Stoyanov E.S. // Kinet. Catal. 2000. Vol. 41. P. 601.Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Chesalov Yu.A., Parmon V.N. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2007. Vol. 268. P. 251.Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Chesalov Yu.A., Parmon V.N. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2007. Vol. 268. P. 251.Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Zakharov I.I., Chesalov Yu. A. // Kinet. Catal. 2005. Vol. 46. № 2. P. 217.Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Zakharov I.I., Chesalov Yu. A. // Kinet. Catal. 2005. Vol. 46. № 2. P. 217.Ivanov E.A., Popova G.Ya., Chesalov Yu.A., Andrushkevich T.V. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2009. Vol. 312. P. 92.Ivanov E.A., Popova G.Ya., Chesalov Yu.A., Andrushkevich T.V. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2009. Vol. 312. P. 92.Popova G. Ya., Chesalov Yu. A., Andrushkevich T.V., Stoyanov E.S. // React. Kinet. Catal. Lett. 2002. Vol. 76. № 1. P. 123.Popova G. Ya., Chesalov Yu. A., Andrushkevich T.V., Stoyanov E.S. // React. Kinet. Catal. Lett. 2002. Vol. 76. № 1. P. 123.Bond G.C., Tahir S.F. // Appl. Catal. 1991. Vol. 71. № 1. P. 1.Bond G.C., Tahir S.F. // Appl. Catal. 1991. Vol. 71. № 1. P. 1.Khodakov A., Olthov B., Bell A.T., Iglesia I. // J. Catal. 1999. Vol. 181. № 2. P. 205.Khodakov A., Olthov B., Bell A.T., Iglesia I. // J. Catal. 1999. Vol. 181. № 2. P. 205.Boreskov G.K. Heterogeneous Catalysis / Ed. K.I. Zamaraev, A.V. Khasin. Hauppauge: Nova Science Publisher, 2003.Boreskov G.K. Heterogeneous Catalysis / Ed. K.I. Zamaraev, A.V. Khasin. Hauppauge: Nova Science Publisher, 2003.Bobrov N.N., Parmon V.N. // NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry. 2002. Vol. 69. P. 197.Bobrov N.N., Parmon V.N. // NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry. 2002. Vol. 69. P. 197.Огородников С.К. // Формальдегид. М.: Химия, 1984.Огородников С.К. // Формальдегид. М.: Химия, 1984.Попова Г.Я., Андрушкевич Т.В. // Кинетика и катализ. 1997. Т. 38. № 2. С. 281.Попова Г.Я., Андрушкевич Т.В. // Кинетика и катализ. 1997. Т. 38. № 2. С. 281.Yablonskii G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Elokhin V.I. Kinetic Models of Catalytic Reactions / Ed. R.G. Compton. New York: Elsevier, 1991. Vol. 32. P. 185.Yablonskii G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Elokhin V.I. Kinetic Models of Catalytic Reactions / Ed. R.G. Compton. New York: Elsevier, 1991. Vol. 32. P. 185.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.