catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2016-5-35-42catal-364Research ArticleОТЕЧЕСТВЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫDOMESTIC CATALYSTМикроволокнистый катализатор с лемнискатными структурными элементамиA Microfiber Catalyst with Lemniscate Sstructural ElementsЛопатинС. А.LopatinS. A.ctls@kalvis.ruМикенинП. Е.MikeninP. E.ctls@kalvis.ruПисаревД. А.PisarevD. A.ctls@kalvis.ruЗажигаловС. В.ZazhigalovS. V.ctls@kalvis.ruБарановД. В.BaranovD. V.ctls@kalvis.ruЗагоруйкоА. Н.ZagoruikoA. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), г. Новосибирск; Научно-образовательный центр «Энергоэффективный катализ» Новосибирского государственного университетаРоссияBoreskov Institute of Catalysis, Novosibirsk; Research and Educational Center of Energy-Efficient Catalysis of the Novosibirsk State University, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), г. Новосибирск; Научно-образовательный центр «Энергоэффективный катализ» Новосибирского государственного университетаРоссияBoreskov Institute of Catalysis, Novosibirsk; Research and Educational Center of Energy-Efficient Catalysis of the Novosibirsk State UniversityRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), г. Новосибирск; Научно-образовательный центр «Энергоэффективный катализ» Новосибирского государственного университета; Новосибирский государственный технический университет (НГТУ)РоссияBoreskov Institute of Catalysis, Novosibirsk; Research and Educational Center of Energy-Efficient Catalysis of the Novosibirsk State University; Novosibirsk State Technical UniversityRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), г. Новосибирск; Научно-образовательный центр «Энергоэффективный катализ» Новосибирского государственного университета; Новосибирский государственный технический университет (НГТУ); Томский политехнический университет (ТПУ)РоссияBoreskov Institute of Catalysis, Novosibirsk; Research and Educational Center of Energy-Efficient Catalysis of the Novosibirsk State University; Novosibirsk State Technical University; Tomsk Polytechnical UniversityRussian Federation2016101020161653542Copyright © LLC "KALVIS", 20162016LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/364

Представлен новый тип катализатора на основе микроволокнистых носителей, в котором микроволокна носителя скручены в нити, имеющие форму петель (лемнискат), которые в свою очередь образуют структурированный гибкий, устойчивый и хорошо проницаемый для реакционного потока геометрически регулярный объемный слой, не требующий применения дополнительных структурирующих элементов. Как показали эксперименты по глубокому окислению толуола, предложенный платиновый лемнискатный стекловолокнистый катализатор (ЛСВК) существенно (в 8–10 раз и более) превосходит известные геометрические типы катализаторов, в том числе микроволокнистых, как по удельной наблюдаемой активности на единицу массы активного компонента, так и по соотношению наблюдаемой активности и удельного гидравлическоого сопротивления. Причиной их превосходства является уникально высокая эффективность массообмена во внешнедиффузионной области протекания реакций. К перспективным областям применения предложенных систем относятся быстрые каталитические реакции в газовой фазе, жидкофазные каталитические реакции, а также сложные реакционные процессы, в которых селективность и выход целевых продуктов чувствительны к диффузионным торможениям.

A new type catalyst based on a microfiber support is reported. The microfibers are twisted as looped threads (lemniscates) to form a geometrically regular flexible bulk bed which is stable and well penetrable for the reaction flow; there is no need in additional structuring elements. Experimental studies on deep oxidation of toluene showed that the suggested lemniscates fiberglass catalyst (LFGC) is much superior to the known geometrical type (including microfiber) catalysts; its observed activity per mass unit of the active component and the ratio of the observed activity to the specific pressure drop are as high as 8 to 10 times of those characteristic of the latter. The reason is the unique high efficiency of mass exchange at the outdiffusion region of the reaction. The potential application areas of the suggested systems are fast catalytic gas-phase reactions, as well as complex reactions where the selectivity and target product yields are sensitive to the diffusion.

катализатормикроволокнастеклотканьплатинаокислениемассообменcatalystmicrofibersglass-fiber fabricplatinumoxidationmass exchangeReferencesБоресков Г.К. Гетерогенный катализ. Наука: Новосибирск, 1986Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. Наука: Новосибирск, 1986Cybulski A., Moulijn J.A. Catal. Rev. Sci. Eng. 36 (1994) 179–270.Cybulski A., Moulijn J.A. Catal. Rev. Sci. Eng. 36 (1994) 179–270.Roy S., Bauer T., Al-Dahhan M., Lehner P., Turek T. AIChE J. 50 (2004) 2918–2938.Roy S., Bauer T., Al-Dahhan M., Lehner P., Turek T. AIChE J. 50 (2004) 2918–2938.Pestryakov A.N., Fyodorov A.A., Shurov V.A. React. Kinet. Catal. Lett. 53 (1994) 347-352.Pestryakov A.N., Fyodorov A.A., Shurov V.A. React. Kinet. Catal. Lett. 53 (1994) 347-352.Richardson J.T., Remue D., Hung J.-K. App. Catal. A: Gen. 250 (2003) 319-329.Richardson J.T., Remue D., Hung J.-K. App. Catal. A: Gen. 250 (2003) 319-329.Giani L., Groppi G., Tronconi E. Ind. and Eng. Chem. Res. 44 (2005) 4993-5002.Giani L., Groppi G., Tronconi E. Ind. and Eng. Chem. Res. 44 (2005) 4993-5002.Twigg M.V., Richardson J.T. Ind. and Eng. Chem. Res. 46 (2007) 4166-4177.Twigg M.V., Richardson J.T. Ind. and Eng. Chem. Res. 46 (2007) 4166-4177.Incera Garrido G., Patcas F.C., Lang S., Kraushaar-Czarnetzki B. Chem. Eng. Sci. 63 (2008) 5202-5217.Incera Garrido G., Patcas F.C., Lang S., Kraushaar-Czarnetzki B. Chem. Eng. Sci. 63 (2008) 5202-5217.Jiang Z., Chung K.-S., Kim G.-R., Chung J.-S. Chem. Eng. Sci. 58 (2003) 1103-1111.Jiang Z., Chung K.-S., Kim G.-R., Chung J.-S. Chem. Eng. Sci. 58 (2003) 1103-1111.Sun H., Shu Y., Quan X., Chen S., Pang B., Liu Z. Chem. Eng. J., 165 (2010) 769-775.Sun H., Shu Y., Quan X., Chen S., Pang B., Liu Z. Chem. Eng. J., 165 (2010) 769-775.Banús E.D., Sanz O., Milt V.G., Miró E.E., Montes M. Chem. Eng. J., 246 (2014) 353-365.Banús E.D., Sanz O., Milt V.G., Miró E.E., Montes M. Chem. Eng. J., 246 (2014) 353-365.Porsin A.V., Kulikov A.V., Dalyuk I.K., Rogozhnikov V.N., Kochergin V.I. Chem. Eng. J. 282 (2015) 233–240.Porsin A.V., Kulikov A.V., Dalyuk I.K., Rogozhnikov V.N., Kochergin V.I. Chem. Eng. J. 282 (2015) 233–240.Balzhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Vanag S.V., Suknev A.P., Zagoruiko A.N. Catalysis Today. 2010. V. 151. P. 195–199.Balzhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Vanag S.V., Suknev A.P., Zagoruiko A.N. Catalysis Today. 2010. V. 151. P. 195–199.Лопатин С.А., Цырульников П.Г., Котолевич Ю.С., Микенин П.Е., Писарев Д.А., Загоруйко А.Н. Катализ в пром-сти. 2015. № 3. С. 6–72Лопатин С.А., Цырульников П.Г., Котолевич Ю.С., Микенин П.Е., Писарев Д.А., Загоруйко А.Н. Катализ в пром-сти. 2015. № 3. С. 6–72Микенин П.Е., Цырульников П.Г., Котолевич Ю.С., Загоруйко А.Н. Катализ в пром-сти. 2015. № 1. С. 65–70Микенин П.Е., Цырульников П.Г., Котолевич Ю.С., Загоруйко А.Н. Катализ в пром-сти. 2015. № 1. С. 65–70Pei T., Liu L., Xu L., Li Yu, He D. Catal. Commun., 74 (2016) 19-23.Pei T., Liu L., Xu L., Li Yu, He D. Catal. Commun., 74 (2016) 19-23.Desyatikh I.V., Vedyagin A.A., Kotolevich Y.S., Tsyrulnikov P.G. Combust., Explos. and Shock Waves, 47 (2011), pp. 677-682.Desyatikh I.V., Vedyagin A.A., Kotolevich Y.S., Tsyrulnikov P.G. Combust., Explos. and Shock Waves, 47 (2011), pp. 677-682.Kotolevich Y.S., Khramov E.V., Mironenko O.O., Zubavichus Ya.V., Murzin V.Yu., Frey D.I., Metelev S.E., Shitova N.B., Tsyrulnikov P.G. Int. J. of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 23 (2014), pp. 9-17.Kotolevich Y.S., Khramov E.V., Mironenko O.O., Zubavichus Ya.V., Murzin V.Yu., Frey D.I., Metelev S.E., Shitova N.B., Tsyrulnikov P.G. Int. J. of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 23 (2014), pp. 9-17.Lopatin S., Mikenin P., Pisarev D., Baranov D., Zazhigalov S., Zagoruiko A. Chem. Eng. J. 2015. V. 282. P. 58–65.Lopatin S., Mikenin P., Pisarev D., Baranov D., Zazhigalov S., Zagoruiko A. Chem. Eng. J. 2015. V. 282. P. 58–65.Lopatin S.A., Zagoruiko A.N. Pressure drop of structured cartridges with fiber‐glass catalysts. Chem. Eng. J. 2014. V. 238. P. 31–36.Lopatin S.A., Zagoruiko A.N. Pressure drop of structured cartridges with fiber‐glass catalysts. Chem. Eng. J. 2014. V. 238. P. 31–36.

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