Основы гетерогенного катализа и производства катализаторов: Курс лекций для студентов специальности "Химическая технология органических веществ и топлив"

УДК 546.1

УДК 546.1

В. Е. Задов 

Основы гетерогенного катализа и производства катализаторов

Курс лекций

Утверждено редакционно-издательским советом СибГТУ  для студентов специальности 240403 (250400) Химическая технология органических веществ и топлив – очной формы  обучения

/ В.Е Задов. – Красноярск: СибГТУ, 2007. –  101 с.

“Основы гетерогенного катализа и производства катализаторов” : Курс лекций является составной частью Электронного учебно-методического комплекса дисциплины «Основы гетерогенного катализа и производства катализаторов»  и соответствует требованиям ГОС ВПО специальности 240403 (250400) Химическая технология органических веществ и топлив – очной формы  обучения (вузовский компонент). В данном курсе изложены современные представления о природе катализа, рассмотрены основные каталитические  процессы нефтехимии.

Рецензенты: к.х.н., доцент Т.М. Финогенко (СибГТУ);

© Задов В.Е.                                      

© Сибирский государственный  технологический университет 2007

Содержание

 1.  Введение.Энтропийная и активационная природа катализа в соответствии с  теорией переходного состояния.

Твердые кислоты и основания. Силикагель. Окись алюминия. Алюмосиликаты. Цеолиты.

  2  Оценка кислотности  твердой поверхности, прямое титрование, применение адсорбированных индикаторов для определения функции Гаммета Н_0.

Теории гетерогенного катализа. Кислотно – основной катализ на твердой поверхности.

 3  Теории гетерогенного катализа. Теория валентных связей Л. Полинга.   Статистика Ферми – Дирака и зонная теория строения металлов.  Теория Даудена.

 4  Теория химической связи адсорбция и катализ. Гомогенный катализ, классификация лигандов, обмен лигандов,  окислительное присоединение и восстановительное элиминирование, реакции внедрения, правило Толмана

.

 5  Геометрический и энергетический факторы в катализе

Адсорбция физическая и химическая.  Изостерическая и дифференциальная теплоты адсорбции. Изотермы адсорбции  Генри,  Ленгмюра,  Фрейндлиха, Темкина, БЭТ, Дубинина.

  6  Внешняя диффузия, коэффициент массопереноса.  Внутренняя диффузия: Молекулярная, Кнудсеновская и Фольмеровская.

Влияние диффузии на скорость каталитических реакций.  Оценка влияния диффузии, модуль  Тиле, критерий  Вайса- Прэтера и другие факторы.

  7   Адсорбция, как необходимая стадия каталитического процесса.

  8  Методы исследования кинетики каталитических реакций. Интегральные реакторы, статический, идеального смешения и проточный.  Безградиентные реакторы.  Импульсный реактор. Реактор с единичным зерном катализатора. Реактор с виброкипящим слоем. Газожидкостный реактор.

  9  Каталитический крекинг

 10   Каталитическая   гидрообработка   при переработке нефти.

 11    Каталитический риформинг

 12    Получение искусственной нефти.

Реакция Фишера – Тропша.  Синтез метанола.

13   Неполное каталитическое окисление углеводородов.  Обзор процессов. Окислительный   аммонолиз  пропилена. 

Получение окиси этилена. Оксихлорироваие этилена. 

14  Вакер - процесс.  Получение винилацетата.   Карбонилирование  метанола.  Каталитическое обезвреживание выхлопных газов

15   Получение катализаторов. Осажденные контактные массы. Теория осаждения.    Носители, их основные типы. Типы активированных углей. Получение активированного  угля.                                          

Силикагель, получение и формование.

16     Окись алюминия, получение и  разновидности. Молекулярные сита, методы получения.

Библиографический список

Введение

   Катализатор – вещество, изменяющее скорость химической реакции, но по окончании реакции остающееся в прежнем количестве.  Большинство технологических процессов получения пластмасс, моторных топлив и продуктов органического синтеза осуществляется с применением катализаторов. Самые мощные каталитические системы существуют в живой природе и человечество пока не в состоянии понять,  как работают эти молекулярные машины, имеющие источники энергии, информации и изменяющие свою активность при необходимости. Тем не менее, достигнуты определенные успехи в проведении ряда процессов, необходимых для улучшения качества жизни. Природное сырье относительно легко перерабатывается в полимеры и далее в ткани, синтез медицинских препаратов также использует достижения катализа, прямое превращение химической энергии в электрическую, осуществляемое в топливных элементах с высоким КПД невозможно без каталитически активных материалов.  Предлагаемый конспект лекций предназначен для студентов специальности 240403 “Основы гетерогенного катализа и производства катализаторов“ и знакомит с теоретическими основами и некоторыми широко применяемыми в промышленности каталитическими процессами.