Mass transfer and reaction characteristics of homogeneously catalyzed aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural in slug flow microreactors

微型反应器 化学 传质 段塞流 催化作用 分压 氧气 部分氧化 巴(单位) 乙醛 选择性 化学工程 色谱法 有机化学 乙醇 流量(数学) 两相流 几何学 数学 物理 气象学 工程类
作者
Arne Hommes,Bas Disselhorst,Hermine Minke Margreet Janssens,Ruben Johannes Antonius Stevelink,Hero Jan Heeres,Jun Yue
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:413: 127552-127552 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.127552
摘要

Oxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) using air or pure oxygen was performed in polytetrafluoroethylene capillary microreactors under gas–liquid slug flow, with Co/Mn/Br as the homogeneous catalyst in the acetic acid solvent. The temperature was varied from 90 to 165 °C at a pressure of 1 or 5 bar. At atmospheric pressure conditions (and 90 °C), acetaldehyde was further added as a co-oxidant to accelerate the reaction. At 150 °C, 5 bar oxygen and a residence time of 2.73 min, an HMF conversion of 99.2% was obtained, with the yields of 2,5-diformylfuran (DFF), 5-formylfurancarboxylic acid (FFCA) and 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) being 22.9%, 46.7%, and 23.8%, respectively. By operation under wetted slug flows and elevated partial oxygen pressures, mass transfer limitations and oxygen depletion in the microreactor could be eliminated. This allowed to run the microreactor under kinetically controlled conditions, where both the HMF consumption and DFF formation were found zero order in partial oxygen pressure and roughly first order in HMF. The total selectivity towards DFF/FFCA/FDCA was ca. 40% at low partial oxygen pressures due to the dominant occurrence of side reactions. By using pure oxygen at 5 bar the total selectivity was improved to 60–94%. The space time yields of DFF and FFCA in the microreactor exceeded those obtained in conventional (semi-)batch reactors at slightly elevated temperatures and pressures, due to the superior mass transfer and higher initial HMF concentrations in the microreactor. For highly efficient FDCA synthesis, more dedicated microreactor operations are needed to tackle its precipitation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
aixiaoma发布了新的文献求助10
1秒前
Lucas的应助被六一采纳,获得10
2秒前
3秒前
小艾发布了新的文献求助10
3秒前
上官小怡发布了新的文献求助10
3秒前
guing完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
传奇3的应助被清脆的雁易采纳,获得10
4秒前
lifideng发布了新的文献求助80
4秒前
4秒前
5秒前
慕容千雨发布了新的文献求助50
5秒前
雨花石完成签到,获得积分10
6秒前
既望关注了科研通微信公众号
6秒前
酷波er的应助被yumo采纳,获得10
7秒前
小高个儿发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
乐观书桃完成签到,获得积分10
9秒前
钟江完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
zc发布了新的文献求助10
10秒前
科研通AI6.2的应助被你不给你采纳,获得10
11秒前
半导体物理完成签到,获得积分10
11秒前
科研通AI6.4的应助被YYY采纳,获得10
11秒前
再见草莓甜甜圈完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
CGW发布了新的文献求助30
12秒前
雨花石发布了新的文献求助10
12秒前
糖炒李子完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
Orange的应助被xhh采纳,获得10
13秒前
MRKLY完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
清脆的雁易完成签到,获得积分10
14秒前
英俊的铭的应助被多情画笔采纳,获得10
14秒前
KuangNK的应助被小满采纳,获得10
14秒前
简啦啦发布了新的文献求助10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Comprehensive Medicinal Chemistry IV (4th Edition) 800
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
Les Mots du discours 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8121177
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9525724
关于积分的说明 21557757
捐赠科研通 7699756
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3415280
关于科研通互助平台的介绍 2541077
邀请新用户注册赠送积分活动 2455569