catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-59Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYСИНТЕЗ ИМИНОДИУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В МИКРОКАНАЛЬНОМ РЕАКТОРЕSynthesis of iminodiacetic acid in a microchannel reactorАндреевД. В.AndreevD. V.

канд. хим. наук, науч. сотрудник Института катализа СО РАН. Тел.: (383) 330-78-31

andreev@catalysis.ruГрибовскийА. Г.GribovskyA. G.

канд. техн. наук, науч. сотрудник того же института. Тел. тот же

gribovsk@catalysis.ruМакаршинЛ. Л.MakarshinL. L.

д-р хим. наук, вед. науч. сотрудник того же института. Тел. тот же

makarshin@catalysis.ruАдонинН. Ю.AdoninN. Yu.

д-р хим. наук, вед. науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-74

adonin@catalysis.ruПриходькоС. А.Prikhod’koS. A.

канд. хим. наук, науч. сотрудник того же института. Тел. тот же.

spri@catalysis.ruПайЗ. П.PaiZ. P.

д-р техн. наук, зав. лабораторией того же института. Тел.: (383) 326-95-67

zpai@catalysis.ruПармонВ. Н.ParmonV. N.

д-р хим. наук, академик РАН, директор того же института. Тел.: (383) 330-82-69

parmon@catalysis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. НовосибирскRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, г. НовосибирскRussian Federation201220112014052331Copyright © LLC "KALVIS", 20142014LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/59

Исследованы особенности синтеза иминодиуксусной кислоты (ИДУК) путем дегидрирования диэтаноламина (ДЭА) на катализаторе Cu/ZrO2 в проточном микроканальном реакторе в сопоставлении с синтезом в автоклаве. Найдено, что удельные производительности реакторов в расчете на реакционный объем и на массу катализатора в микроканальном реакторе составляют 4,38 гИДУК/(см3·ч) и 0,49 гИДУК/(гкат·ч), соответственно, в то время как в автоклаве – 0,018 гИДУК /(см3·ч) и 0,46 гИДУК/(гкат·ч). Анализ кинетических данных свидетельствует о том, что синтез ИДУК протекает в две стадии с образованием промежуточного продукта N-(2-гидроксиэтил)глицина (ГЭГ). Предложена формальная 2-стадийная кинетическая схема этого процесса и рассчитаны кажущиеся константы скоростей стадий. Обнаружено, что кажущиеся константы скорости стадий при осуществлении синтеза в микроканальном реакторе на несколько порядков превосходят соответствующие константы при синтезе в автоклаве. Удельная производительность, рассчитанная на реакционный объем для микроканального реактора, также на два порядка выше, чем для автоклава, что свидетельствует о существенной интенсификации процесса в каналах субмиллиметровых размеров за счет высокой эффективности тепло- и массопереноса.

The features of the iminodiacetic acid (HIDA) synthesis by ehydrogenation of diethanolamine (DEA) on the Cu/ZrO2 catalyst in flow microchannel reactor in comparison with the synthesis in the autoclave are studied. It was found that the specific performance of reactors in terms of the reaction volume and weight of the catalyst in a microchannel reactor are 4,38 gHIDA/(cm3·h) and 0,49 gHIDA/ (g cat·h), respectively, while in an autoclave – 0,018 gHIDA/(cm3·h) and 0,46 gHIDA/(g cat·h). Analysis of kinetic data indicates that the synthesis of HIDA proceeds in two stages with the formation of an intermediate N-(2-hydroxyethyl)glycine (Bicine). A formal two-step kinetic scheme of this process and calculated apparent rate constants of stages are proposed. It was found that the apparent constants of rate of stages are magnitude greater in several orders for the microchannel reactor than the corresponding constants for the autoclave synthesis. Specific productivity, calculated for the reaction volume for the microchannel reactor, also higher in two orders of magnitude than for the autoclave, what is indicating that a substantial intensification of the process in the channels of sub-millimeter sizes due to the high efficiency of heat and mass transfer.

иминодиуксусная кислотадегидрированиедиэтаноламинкатализатормикроканальный реакторавтоклавiminodiacetic aciddehydrationdiethanolaminecatalystmicrochannel reactorautoclaveReferencesLiu D., Cant N.W., Smith A.J., Wainwright M.S. The activity of chromia-promoted skeletal copper catalysts for the oxidative dehydrogenation of ethanolamine to sodium glycinate based on measurements in a modified autoclave // Appl. Catal. 2006. V. 297. P. 18.Liu D., Cant N.W., Smith A.J., Wainwright M.S. The activity of chromia-promoted skeletal copper catalysts for the oxidative dehydrogenation of ethanolamine to sodium glycinate based on measurements in a modified autoclave // Appl. Catal. 2006. V. 297. P. 18.Franz J.E., Mao M.K., Sikorski J.A. Glyphosate: A Unique Global Pesticide. ACS Monograph 189, Washington, DC.: American Chemical Society, 1997.Franz J.E., Mao M.K., Sikorski J.A. Glyphosate: A Unique Global Pesticide. ACS Monograph 189, Washington, DC.: American Chemical Society, 1997.Pat. 2384817 USA. Catalytic alkaline oxidation of alcohols. Chitwood H.C. 1945.Pat. 2384817 USA. Catalytic alkaline oxidation of alcohols. Chitwood H.C. 1945.Pat. 4782183 USA. Method for manufacture of amino-carboxylic acid salts. Goto T., Yokoyama H. 1988.Pat. 4782183 USA. Method for manufacture of amino-carboxylic acid salts. Goto T., Yokoyama H. 1988.Pat. 5292936 USA. Process to prepare amino carboxylic acid salts. Franczyk T. 1994.Pat. 5292936 USA. Process to prepare amino carboxylic acid salts. Franczyk T. 1994.Pat. 6376708 USA. Process and catalyst for dehydrogenating primary alcohols to make carboxylic acid salts. Morgenstern D., Arhancet J.P. 2002.Pat. 6376708 USA. Process and catalyst for dehydrogenating primary alcohols to make carboxylic acid salts. Morgenstern D., Arhancet J.P. 2002.Pat. 5220054 USA. Process for producing aminocarboxylic acid salt. Urano Y., Kadono Y. 1993.Pat. 5220054 USA. Process for producing aminocarboxylic acid salt. Urano Y., Kadono Y. 1993.Ehrfeld W, Hessel V, Löwe H. Microreactors — new technology for modern chemistry. Weinheim: Willey-VCH,Ehrfeld W, Hessel V, Löwe H. Microreactors — new technology for modern chemistry. Weinheim: Willey-VCH,Макаршин Л.Л., Андреев Д.В., Грибовский А.Г., Дутов П.М., Хантаков Р.М., Пармон В.Н. Исследование влияния конструкции микроканальных пластин на производительность микрореакторов паровой конверсии метанола // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 5. С. 1—8.Макаршин Л.Л., Андреев Д.В., Грибовский А.Г., Дутов П.М., Хантаков Р.М., Пармон В.Н. Исследование влияния конструкции микроканальных пластин на производительность микрореакторов паровой конверсии метанола // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 5. С. 1—8.Пат. 2323047 РФ. Каталитические микроканальные пластины и способ их приготовления. Макаршин Л.Л., Грибовский А.Г., Андреев Д.В., Пармон В.Н. 2008.Пат. 2323047 РФ. Каталитические микроканальные пластины и способ их приготовления. Макаршин Л.Л., Грибовский А.Г., Андреев Д.В., Пармон В.Н. 2008.Einarsson S., Joseffsson B., Lagerkvist S. Determination of Amino Acids with 9-Fluorenylmethyl Chloroformate and Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography // J. Chromatography. 1983. V. 282. P. 609.Einarsson S., Joseffsson B., Lagerkvist S. Determination of Amino Acids with 9-Fluorenylmethyl Chloroformate and Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography // J. Chromatography. 1983. V. 282. P. 609.

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