catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2016-2-11-16catal-330Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYОкисление метанола в формальдегид в микроканальных реакторах: перспективы и ограниченияOxidation of Methanol to Formaldehyde in Microchannel Reactors: Prospects and LimitationsЧумаченкоВ. А.ChumachenkoV. A.ctls@kalvis.ruОвчинниковаЕ. В.OvchinnikovaE. V.ctls@kalvis.ruГрибовскийА. Г.GribovskiiA. G.ctls@kalvis.ruМакаршинЛ. Л.MakarshinL. L.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian Federation2016110420161621116Copyright © LLC "KALVIS", 20162016LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/330

На примере окисления метанола в формальдегид на Fe-Mo катализаторе экспериментально исследованы особенности проведения высокоэкзотермических процессов селективного окисления в монолитном микроканальном реакторе (МКР). Благодаря интенсивному отводу тепла из зоны реакции, работе при повышенной до 12–12,5 % концентрации метанола и использованию частиц катализатора размером менее 0,25 мм возможно существенно интенсифицировать процесс, в 7–12 раз увеличив съем полезного продукта с единицы объема катализатора по сравнению с трубчатыми реакторами. Температурный режим работы МКР близок к оптимальному теоретическому для данного класса процессов, что способствует достижению высокой селективности по формальдегиду. В связи с отмеченным снижением активности Fe-Mo катализатора в МКР оценка перспектив возможного применения МКР в этом процессе должна делаться с учетом решения проблемы стабильности катализатора. В случае проведения в МКР каталитических процессов, интенсификация которых не будет сопровождаться заметным снижением активности, применение МКР представляется весьма перспективным и технологически оправданным.

Experimental studies of specific features of high-exothermic selective oxidation in a monolith microchannel reactor (MCR) were carried out with oxidation of methanol to formaldehyde over a Fe-Mo catalyst as an example. The intensive heat withdrawal from the reaction zone, a higher concentration of methanol (up to 12–12,5 %), fine catalyst particles (less than 0,25 mm in size) make it possible to intensify considerably the process and to increase the yield of the target product per catalyst unit volume to as large as 7–12 times of that in tube reactors. The temperature conditions in MCR are close to the theoretically optimal regime for this process family and provide a high selectivity to formaldehyde. While the activity of the Fe-Mo catalyst decreases in MCR, the problem of the catalyst stability should be solved in estimating potentials of MCR in this process. If catalytic processes in MCR can be intensified without noticeable decrease in the catalyst activity, the application of MCR will be rather promising and technologically useful.

синтез формальдегидажелезо-молибденовый оксидный катализатортрубчатый реактормикроканальный реакторпроизводительностьformaldehyde synthesisiron–molybdenum oxide catalysttube reactormicrochannel reactorproductivityReferencesБунев В.А., Тюльпанов Р.С. // Физика горения и взрыва. 1966. № 4. С. 136—139.Бунев В.А., Тюльпанов Р.С. // Физика горения и взрыва. 1966. № 4. С. 136—139.Огородников С.К. Формальдегид. Л.: Химия, 1984. 280 с.Огородников С.К. Формальдегид. Л.: Химия, 1984. 280 с.Бибин В.Н., Попов Б.И. // Кинетика и катализ. 1969. № 10. С. 1326—1335.Бибин В.Н., Попов Б.И. // Кинетика и катализ. 1969. № 10. С. 1326—1335.Popov T.S., Popov B.I., Bibin V.N., Bliznakov G.M., Boreskov G.K. // Reaction Kinetics and Catalysis Letters, 3 (1975) 169-175.Popov T.S., Popov B.I., Bibin V.N., Bliznakov G.M., Boreskov G.K. // Reaction Kinetics and Catalysis Letters, 3 (1975) 169-175.Попов Б.И., Бибин В.Н., Боресков Г.К. // Кинетика и катализ. 1976. № 17. Вып. 2. С. 371—377.Попов Б.И., Бибин В.Н., Боресков Г.К. // Кинетика и катализ. 1976. № 17. Вып. 2. С. 371—377.Kolb G., Hessel V. // Chem. Eng. J., 98 (2004) 1-38.Kolb G., Hessel V. // Chem. Eng. J., 98 (2004) 1-38.Ehrfeld W., Hessel V., Löwe H. Microreactors — New Technology for Modern Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim (2000).Ehrfeld W., Hessel V., Löwe H. Microreactors — New Technology for Modern Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim (2000).Макаршин Л.Л., Пай З.П., Пармон В.Н. // Успехи химии. 2016. Т 85. № 2 . С. 139—155.Макаршин Л.Л., Пай З.П., Пармон В.Н. // Успехи химии. 2016. Т 85. № 2 . С. 139—155.Gribovskiy A., Makarshin L., Andreev D., Klenov O., Parmon V. // Chem. Eng. J., 231 (2013) 497-501.Gribovskiy A., Makarshin L., Andreev D., Klenov O., Parmon V. // Chem. Eng. J., 231 (2013) 497-501.Gribovskiy A., Makarshin L., Andreev D., Klenov O., Parmon V. // Chem. Eng. J., 273 (2015) 130-137.Gribovskiy A., Makarshin L., Andreev D., Klenov O., Parmon V. // Chem. Eng. J., 273 (2015) 130-137.Klenov O., Makarshin L., Gribovsky A., Andreev D., Parmon V. // Chem. Eng. J., In press. DOI: 10.1016/j.cej.2015.04.006.Klenov O., Makarshin L., Gribovsky A., Andreev D., Parmon V. // Chem. Eng. J., In press. DOI: 10.1016/j.cej.2015.04.006.Овчинникова Е.В., Чумаченко В.А., Валуйских Н.Н. // Катализ в промышленности. 2013. № 4. С. 51—67.Овчинникова Е.В., Чумаченко В.А., Валуйских Н.Н. // Катализ в промышленности. 2013. № 4. С. 51—67.Diasa A.P.S., Montemor F., Portela M.F., Kiennemann A. // J. Molec. Catal. 397 (2015) 93-98.Diasa A.P.S., Montemor F., Portela M.F., Kiennemann A. // J. Molec. Catal. 397 (2015) 93-98.Jin G., Weng W., Lin Z., Dummer N., Taylor S., Kiely C., Bartley J., Hutchings G. // J. Catal. 296 (2012) 55-64.Jin G., Weng W., Lin Z., Dummer N., Taylor S., Kiely C., Bartley J., Hutchings G. // J. Catal. 296 (2012) 55-64.Routray K., Zhou W., Kiely C., Grünert W., Wachs I. // J. Catal. 275 (2010) 84-98.Routray K., Zhou W., Kiely C., Grünert W., Wachs I. // J. Catal. 275 (2010) 84-98.

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