Интенсификация процесса получения золькеталя из глицерина и ацетона в микрореакторе

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.

1. Global Market Insights. https://www.gminsights.com/ru/industry-analysis/solketal-market

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Makarshin L.L., Pai Z.P., Parmon V.N. // Russ. Chem. Rev. 2016. V. 85 (2). P. 139—155. DOI: 10.1070/RCR4484.

6. 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.

7. Bumbac G., Banu I. // Renew Energy. 2021. V. 183. P. 662—675. DOI: 10.1016/j.renene.2021.11.004.

8. Zhang G., Zhang L., Wang X., Chen A., Zhang Q. // React. Chem. Eng. 2020. V. 5. P. 539—546. DOI: 10.1039/c9re00450e.

9. Huang X., Zhang G., Zhang L., Zhang Q. // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 20784—20791. DOI: 10.1021/acsomega.0c01573.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Паукштис Е.А. // Инфракрасная спектроскопия в гетерогенном кислотном основном катализе. 1992. Новосибирск: Наука. 254 с.

14. 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.

15. 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_ketalization

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. Cornejo A., Campoy M., Barrio I., Navarrete B., Lázaro J. // React. Chem. Eng. 2019. V. 4. P. 1803—1813. DOI: 10.1039/c9re00083f.

21. Vannucci J.A., Nichio N.N., Pompeo F. // Catalysis Today. 2021. V. 372. P. 238—245. DOI: 10.1016/j.cattod.2020.10.005.

22. 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.pdf

23. 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.

24. 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.