catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2026-3-66-77catal-1272Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYИнтенсификация процесса получения золькеталя из глицерина и ацетона в микрореактореApplication of a microchannel reactor to intensify the process of obtaining solketal from glycerol and acetoneАндреевД. В.AndreevD. V.ctls@kalvis.ruКаверовН. А.KaverovN. A.ctls@kalvis.ruЛукояновИ. А.LukoyanovI. A.ctls@kalvis.ruПанченкоВ. Н.PanchenkoV. N.ctls@kalvis.ruТимофееваМ. Н.TimofeevaM. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian Federation2026180620262636677Copyright © LLC "KALVIS", 20262026LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1272

Изучена реакция синтеза золькеталя из глицерина и ацетона в микрореакторе. Показано, что реакция эффективно протекает в присутствии морденита в качестве катализатора, который подавали в виде суспензии в глицерин-метанольном растворе (глицерин : метанол = 2 : 1 об./об.), при мольном отношении ацетон : глицерин, равном 1,5. Определены основные факторы (длина микрореактора, скорость подачи реагентов и температура реакции), влияющие на скорость реакции и на селективность по золькеталю. Максимальная конверсия глицерина (64,8 %) и селективность по золькеталю (94,3 %) были получены при 40 °С, времени контакта 18,85 мин в микрореакторе длиной 3 м и внутренним диаметром канала 2 мм. Показана эффективность применения микрореактора по сравнению с реактором периодического действия (РПД). Удельная производительность по золькеталю в микрореакторе была в 14 раз выше по сравнению с РПД. Полученные результаты показывают, что применение микроканальной технологии можно рассматривать как перспективный вариант для интенсификации реакции получения кеталей и ацеталей глицерина.

The possibility of using a microchannel (MC) reactor for the synthesis of solketal from glycerol and acetone is demonstrated. The reaction proceeds efficiently in the presence of mordenite as a catalyst, which was fed as a suspension in a glycerol-methanol solution (glycerol/methanol = 2:1 v/v) at an acetone/glycerol molar ratio of 1.5. The main factors (MC reactor length, reactant feed rate, and reaction temperature) influencing the reaction rate and solketal selectivity were determined. The maximum glycerol conversion (64.8%) and solketal selectivity (94.3%) were obtained at 40 °C, a residence time of 18.85 min in a 3 m long MC reactor with a channel inner diameter of 2 mm. The efficiency of using the MC reactor in comparison with a batch reactor is demonstrated. The specific productivity of solketal in the MK reactor was 14 times higher than that of the batch reactor. These results indicate that microchannel technology can be considered a promising option for intensifying reactions for producing glycerol ketals and acetals.

микрореакторзолькетальглицеринацетонморденитmicrochannel reactorsolketalglycerinacetonemordeniteРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института катализа СО РАН (проект FWUR-2024-0035). Авторы выражают благодарность за исследование текстурных свойств цеолитов ведущему инженеру Аюпову А.Б.This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation as part of a state assignment to the Institute of Catalysis SB RAS (project FWUR-2024-0035). The authors are grateful to Lead Engineer A.B. Ayupov for his work on the textural properties of zeolites.ReferencesGlobal Market Insights. https://www.gminsights.com/ru/industry-analysis/solketal-marketGlobal Market Insights. https://www.gminsights.com/ru/industry-analysis/solketal-marketZahid I., Ayoub M., Abdullah B.B., Mukhtar A., Saqib S., Rafiq S., Ullah S., Al-Sehemi A.G., Farrukh S. // ChemBioEng Reviews, 2020. V. 8. № 3. P. 227—238. DOI: 10.1002/cben.202000015.Zahid I., Ayoub M., Abdullah B.B., Mukhtar A., Saqib S., Rafiq S., Ullah S., Al-Sehemi A.G., Farrukh S. // ChemBioEng Reviews, 2020. V. 8. № 3. P. 227—238. DOI: 10.1002/cben.202000015.Тимофеева М.Н., Андреев Д.В., Панченко В.Н., Фурсов Е.А. // Катализ в промышленности, 2026. Т. 26. № 1. С. 56—78. DOI: 10.18412/1816-0387-2026-1-56-78.Тимофеева М.Н., Андреев Д.В., Панченко В.Н., Фурсов Е.А. // Катализ в промышленности, 2026. Т. 26. № 1. С. 56—78. DOI: 10.18412/1816-0387-2026-1-56-78.Jaehnisch K., Hessel V., Loewe H., Baerns M. // Chemistry in Microstructured Reactors. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, V. 43. P. 406—446. DOI: 10.1002/anie.200300577.Jaehnisch K., Hessel V., Loewe H., Baerns M. // Chemistry in Microstructured Reactors. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, V. 43. P. 406—446. DOI: 10.1002/anie.200300577.Makarshin L.L., Pai Z.P., Parmon V.N. // Russ. Chem. Rev. 2016. V. 85 (2). P. 139—155. DOI: 10.1070/RCR4484.Makarshin L.L., Pai Z.P., Parmon V.N. // Russ. Chem. Rev. 2016. V. 85 (2). P. 139—155. DOI: 10.1070/RCR4484.Nguyen R., Haloumi S., Malpartida I., Len C. // Journal of Flow Chemistry. 2025. V. 15. P. 1—9. DOI: 10.1007/s41981-024-00339-8.Nguyen R., Haloumi S., Malpartida I., Len C. // Journal of Flow Chemistry. 2025. V. 15. P. 1—9. DOI: 10.1007/s41981-024-00339-8.Bumbac G., Banu I. // Renew Energy. 2021. V. 183. P. 662—675. DOI: 10.1016/j.renene.2021.11.004.Bumbac G., Banu I. // Renew Energy. 2021. V. 183. P. 662—675. DOI: 10.1016/j.renene.2021.11.004.Zhang G., Zhang L., Wang X., Chen A., Zhang Q. // React. Chem. Eng. 2020. V. 5. P. 539—546. DOI: 10.1039/c9re00450e.Zhang G., Zhang L., Wang X., Chen A., Zhang Q. // React. Chem. Eng. 2020. V. 5. P. 539—546. DOI: 10.1039/c9re00450e.Huang X., Zhang G., Zhang L., Zhang Q. // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 20784—20791. DOI: 10.1021/acsomega.0c01573.Huang X., Zhang G., Zhang L., Zhang Q. // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 20784—20791. DOI: 10.1021/acsomega.0c01573.da Silva C.X.A., Gonçalves V.L.C., Mota C.J.A. // Green Chem. 2009. V. 11. P. 38—41. DOI: 10.1039/b813564a.da Silva C.X.A., Gonçalves V.L.C., Mota C.J.A. // Green Chem. 2009. V. 11. P. 38—41. DOI: 10.1039/b813564a.Kowalska-Kus J., Held A., Frankowski M., Nowinska K. // J. Mol. Catalysis A: Chem. 2017. V. 426. P. 205—212. DOI: 10.1016/j.molcata.2016.11.018.Kowalska-Kus J., Held A., Frankowski M., Nowinska K. // J. Mol. Catalysis A: Chem. 2017. V. 426. P. 205—212. DOI: 10.1016/j.molcata.2016.11.018.Коваленко О.Н., Сименцова И.И., Панченко В.Н., Тимофеева М.Н. // Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. № 3. С. 13—22. DOI: 10.18412/1816-0387-2023-3-13-23.Коваленко О.Н., Сименцова И.И., Панченко В.Н., Тимофеева М.Н. // Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. № 3. С. 13—22. DOI: 10.18412/1816-0387-2023-3-13-23.Паукштис Е.А. // Инфракрасная спектроскопия в гетерогенном кислотном основном катализе. 1992. Новосибирск: Наука. 254 с.Паукштис Е.А. // Инфракрасная спектроскопия в гетерогенном кислотном основном катализе. 1992. Новосибирск: Наука. 254 с.Calvino-Casilda V., Stawicka K., Trejda M., Ziolek M., Banares M.A. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 10780—10791. DOI: 10.1021/jp500651e.Calvino-Casilda V., Stawicka K., Trejda M., Ziolek M., Banares M.A. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 10780—10791. DOI: 10.1021/jp500651e.Marton G.I., Iancu P., Plesu V., Marton A., Soriga S.G. // Rev. Chim. (Bucharest). 2015. V. 66. № 5. P. 750—753. https://www.researchgate.net/publ ication/282320315_Solketal_-_A_quantum_mecanics_study_of_the_reaction_mechanism_of_ketalizationMarton G.I., Iancu P., Plesu V., Marton A., Soriga S.G. // Rev. Chim. (Bucharest). 2015. V. 66. № 5. P. 750—753. https://www.researchgate.net/publ ication/282320315_Solketal_-_A_quantum_mecanics_study_of_the_reaction_mechanism_of_ketalizationOzorio L.P., Pianzolli R., Mota M.B., Mota C.J.A. // J. Braz. Chem. Soc. 2012. V. 23. № 5. Р. 931—937. DOI: 10.1590/S0103-50532012000500019.Ozorio L.P., Pianzolli R., Mota M.B., Mota C.J.A. // J. Braz. Chem. Soc. 2012. V. 23. № 5. Р. 931—937. DOI: 10.1590/S0103-50532012000500019.Pierpont A.W., Batista E.R., Martin R.L., Chen W., Kim J.K., Hoyt C.B., Gordon J.C., Michalczyk R., Silks L.A.P., Wu R. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 1013—1019. DOI: 10.1021/cs5010932.Pierpont A.W., Batista E.R., Martin R.L., Chen W., Kim J.K., Hoyt C.B., Gordon J.C., Michalczyk R., Silks L.A.P., Wu R. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 1013—1019. DOI: 10.1021/cs5010932.Moreira M.N., Faria R.P., Ribeiro A.M., Rodrigues A.E. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. № 38. P. 17746—17759. DOI: 10.1021/acs.iecr.9b03725.Moreira M.N., Faria R.P., Ribeiro A.M., Rodrigues A.E. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. № 38. P. 17746—17759. DOI: 10.1021/acs.iecr.9b03725.Nanda M.R., Yuan Z., Qin W., Ghaziaskar H.S., Poirier M.-A., Xu C.C. // Fuel. 2014. V. 117. P. 470—477. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.09.066.Nanda M.R., Yuan Z., Qin W., Ghaziaskar H.S., Poirier M.-A., Xu C.C. // Fuel. 2014. V. 117. P. 470—477. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.09.066.Cornejo A., Campoy M., Barrio I., Navarrete B., Lázaro J. // React. Chem. Eng. 2019. V. 4. P. 1803—1813. DOI: 10.1039/c9re00083f.Cornejo A., Campoy M., Barrio I., Navarrete B., Lázaro J. // React. Chem. Eng. 2019. V. 4. P. 1803—1813. DOI: 10.1039/c9re00083f.Vannucci J.A., Nichio N.N., Pompeo F. // Catalysis Today. 2021. V. 372. P. 238—245. DOI: 10.1016/j.cattod.2020.10.005.Vannucci J.A., Nichio N.N., Pompeo F. // Catalysis Today. 2021. V. 372. P. 238—245. DOI: 10.1016/j.cattod.2020.10.005.Meelom A. A ketalization of glycerol with acetone catalyzed by zeolite beta: thermodynamics and kinetics study. Thesis, Silpakorn University, P. 86. http://www.thapra.lib.su.ac.th/objects/thesis/fulltext/snamcn/Arnupap_Meelom/Arnupap_Meelom_fulltext.pdf_Meelom_fulltext.pdfMeelom A. A ketalization of glycerol with acetone catalyzed by zeolite beta: thermodynamics and kinetics study. Thesis, Silpakorn University, P. 86. http://www.thapra.lib.su.ac.th/objects/thesis/fulltext/snamcn/Arnupap_Meelom/Arnupap_Meelom_fulltext.pdf_Meelom_fulltext.pdfSulisty H., Huda E.N., Utami T.S., Sediawan W.B., Rahayu S.S., Azis M.M. // AJChE. 2020. V. 20. № 1. Р. 67—76. DOI: 10.22146/ajche.52455.Sulisty H., Huda E.N., Utami T.S., Sediawan W.B., Rahayu S.S., Azis M.M. // AJChE. 2020. V. 20. № 1. Р. 67—76. DOI: 10.22146/ajche.52455.Rossa V., Pessanha Y.S., Díaz G.C., Câmara L.D.T., Pergher S.B., Aranda D.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. V. 56. № 2. P. 479—488. DOI: 10.1021/acs.iecr.6b03581.Rossa V., Pessanha Y.S., Díaz G.C., Câmara L.D.T., Pergher S.B., Aranda D.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. V. 56. № 2. P. 479—488. DOI: 10.1021/acs.iecr.6b03581.

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