КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

С И Б И Р С К О Е О Т Д Е Л Е Н И Е АН СССР
ИНСТИТУТ КАТАЛИЗА
СБОРНИК ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ СДАЧИ
КАНДИДАТСКОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
"ХМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ"
Новосибирск – 1982
1
ФИЗИЧЕСКАЯ АДСОРБЦИЯ
Ответственные составители: д.х.н., проф. А.П. Карнаухов, к.х.н. В.Б. Фенелонов
1. Сущность адсорбции. Сорбция, адсорбция и абсорбция. Динамический характер
адсорбции. Адсорбция на твердых и жидких телах, из газовой фазы и из растворов.
Локализованная и нелокализованная адсорбция. Зависимость адсорбции oт
дисперсности твердых тел. Понятие об удельной поверхности. Адсорбционные
явления в природе и их использование в технике.
2. Причины, вызывающие адсорбцию. Термодинамическое доказательство
экзотермичности. Ван-дер-ваальсово и химическое взаимодействие между адсорбатом
и адсорбентом. Физическая и химическая адсорбция, гетерогенная химическая
реакция. Опыт ные критерии для определения типа взаимодействия. Способы
количественного выражения адсорбции. Зависимость адсорбции от температуры и
давления: изотерма, изобара и изостера адсорбции.
3. Экспериментальные методы изучения адсорбции. Статические и динамические методы
измерения величин адсорбции. Объемный, весовой методы и метод капиллярной
микробюретки. Методы изучения многокомпонентной адсорбции. Меттод тепловой
десорбции и импульсный метод как примеры динамических методов. Типы детекторов.
Принцип работы детектора по теплопроводности. Из мерение теплот адсорбции.
Изотермический, адиабатический и компенсационный калориметры.
4. Типы экспериментальных изотерм адсорбции по Брунауэру. Вывод уравнения
изотермы адсорбции Генри на основе зависимости от числа соударений, от времени
жизни молекулы на поверхности. Адсорбция как квазихимическое равновесие.
Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра. Уравнение изотермы адсорбции
Фреиндлиха как пример эмпирического уравнения.
5. Полимолекулярная адсорбция как основной вид физической адсорбции. Уравнение
изотермы адсорбции Брунауэра, Эммета, Теллера (БЭТ). Основные допущения вывода
уравнения БЭТ и анализ их выполнимости в реальных процессах адсороции.
Полуэмпи рический характер уравнения БЭТ. Учет взаимодействия адссрбированных
молекул в уравнении Киселева.
6. Теплоты физической адсорбции и их интерпретация. Интегральные и
дифференциальные теплоты. Зависимость теллот адсорбции от заполнения. Влияние
неоднородности поверхности и взаимодействия адсорбированных молекул на вид
кривых дифференциальных теллот адсорбции. Природа неоднородности поверхности
реальных твердых тел.
7. Общие представления о кинетике физической адсорбции. Механизм массопереноса по
поверхности (фольмеровская диффузия) и в порах (кнудсеновская и объемная
диффузия). Вязкое пуазейлевское течение жидкого адсорбата.
8. Геометрическое строение адсорбентов и катализаторов. Корпускулярные, губчатые и
смешанные структуры. Классификация адсорбентов и катализаторов по размеру пор:
микро-, мезо- и макропоры. Моделирование пористых материалов. Основные модели
2
пористых тел.
9. Теория капиллярной конденсации паров, основные отличия изотерм адсорбции для
непористых и пористых тел. Уравнение Кельвина. Причина капиллярноконденсационного гистерезиса. Капиллярная конденсация в разных моделях пор.
Современная теория капиллярной конденсации: учет влияния силового поля
поверхности на кривизну мениска; учет зависимости поверхностного натяжения
жидкости от кривизны мениска; учет взаимосвязи пор.
10. Методы определения величины поверхности твердых тел: визуальный, по скорости
растворения, по теплотам смачивания и адсороционный. Метод БЭТ. Метод Темкина
(по одной точке изотермы). Селективное определение поверхности металлических
катализаторов на носителях по хемосорбции газов. Метод монослоя и сравнительный
метод. Метод водородно-кислородного титрования.
11. Методы изучения пористой структуры катализаторов и адсорбентов по капиллярной
конденсации и ртутной порометрии. Определение общего объема пор по истинной и
кажущейся плотности. Соотношение общего объема пор, удельной поверхности и
среднего размера пор в разных моделях пор.
12. Особенности адсорбции в микропористых системах. Теория объемного заполнения
микропор Дубинина-Радушкевича. Определение геометрических параметров чисто
микропористых систем. Использование t -метода де Бура-Липпенса и сравнительного
метода для определения объема микропор и поверхности мезопор.
Рекомендуемая литература
1. Основная литература:
1. Брунауэр С. Адсорбция газов и паров. - М.: Ил, 1948.
2. Грег С.,Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. - М.: Мир, 1970.
3. Курс физической химии / Под ред. Я.И.Герасимова. - М.: Изд. химической литературы,
1963, т.I, гл.ХVI-ХIХ и дополнение.
1. Трепнел Б. Хемосорбция. - /Л.: ИЛ, 1958.
4. Де Бур Я. Динамический характер адсорбции. - М.: ИЛ, 1962.
2. Дополнительная литература:
1. Основные проблемы теории физической адсорбции. - М.: Наука, 1970.
2. Адсорбция и пористость. - 1.: Наука, 1976.
3. Строение и свойства адсорбентов и катализаторов / под ред. Б.Г. Линсена. - М.: Мир,
1973.
4. Метода исследования структуры дисперсных и пористых тел / Под ред.
М.М. Дубинина. - Л.: Химия, 1957, т.I; 1961, т.2.
5. Моделирование пористых материалов / Под ред. А.П. Карнаухо ва. - Новосибирск :
Институт катализа СО АН СССР, 1976.
6. Карнаухов А.П. Исследование дисперсности нанесенных метал лов методами
селективной хемосорбции. - В сб.: Нанесенные металлические катализаторы
превращения углеводородов. Новосибирск : Институт катализа СО АН СССР, 1978,
т.1, с.136.
7. Сб. Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярное хроматографии. - М.:
Изд. МГУ, 1973.
3
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА (ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ)
Ответственный составитель к.х.н. Н.Н.Булгаков
1. Основные понятия квантовой механики. Волновая функция; операторы координаты,
импульса, момента импульса, энергии. Собственние функции и собственные значения;
дискретный и непрерывный спектр.
Уравнение Шредингера; простейшие решения (свободная частица, частица в ящике).
Системы с несколькими тождественными частицами; симметричные и
антисимметричные волновые функции; бозоны и фермионы. Спин электрона.
Антисимметрия волновых функций и принцип Паули. Детерминанты.
2. Операции симметрии. Примеры точечных групп симметрии. Осевая и сферическая
симметрии. Применения теории представления групп.
3. Строение атома и периодическая система. Уравнение Шpeдингера для атома водорода;
разделение переменных. Радиальные функции. Сферические гармоники. Спектр атома
водорода; вырождение уровней. Пространственная форма s-, p-, d-, f-функций.
Атомы с несколькими электронами. Сложение орбиаилъных моментов и спинов.
Термы многоэлектронной конфигурации. Меж электронное взаимодействие. .Метод
самосогласованного поля. Атомные одноэлектронные волновые функции
слейторовского типа.
Оболочечная модель атома. Принцип заполнения и периодическая система. Атомы с
незаполненными оболочками: переходные металлы, редкоземельные элементы,
актиниды. Правила Гунда. Потенциалы ионизации и сродства к электрону.
4. Химическое взаимодействие атомов. Строение молекул. Молекулярный ион водорода.
Метод молекулярных орбиталей. Природа химической связи. Связывающие и
разрыхляющие молекулярные орбитали.
Молекула водорода. .Межэлектронное взаимодействие. Метод молекулярных
орбиталей и метод валентных связей. Проблема корреляционной энергии.
Многоэлектронные двухатомные молекулы; корреляционные диаграммы; электронные
конфигурации основных состояний. Молекула кислорода. Насыщаемость химических
связей.
Электронная структура сложных молекул. Направленность химических связей и
гибридизация. Кратность связи. Сопряженные двойные связи. Полярность связи и
электроотрицательность; ди-польные моменты. Многоцентровые и мостиковые связи.
Донорно-акцепторные взаимодействия. Сродство молекул к протону. Протонная и
апротонная кислотность. Водородная связь.
Понятие об основных приближенных методах квантовой химии (методы ХюккеляГофмана, Гельмгольца-Вольфсберга, Паризера-Парра-Попла, CNDO, Рутана).
Возбужденные состояния молекул. Правила перехода и запреты. Колебательные и
электронные спектры молекул.
Межмолекулярные взаимодействия. Природа ван-дер-ваальсовых сил.
5. Координационная связь. Соединения элементов с незаполненными оболочками.
Расщепление уровней. Теория кристаллического поля. Случаи слабого и сильного
4
поля; низкоспиновые и высокоспиновые комплексы. Энергия экстрастабилизации и
устойчи вость комплексов. Эффект Яна-Теллера.
Теория поля лигандов. Молекулярные орбитали в октаэдрических, тетраэдрических и
квадратных комплексах. Приближенные методы расчета.
Электронные спектры комплексных соединений; спектрохимический и
нефелоксетический ряда.
6. Реакционная способность. Индексы реакционной способности. Метод граничных
орбиталей. Правила орбитальной симметрии.
Факторы, определяющие реакционную способность комплексных соединений;
энергетика окислительно-восстановительных переходов; взаимное влияние лигандов;
транс- и цис- влияния.
7. Химическая связь в твердых телах. Классификация по характеру связи (ионная,
ковалентная, металлическая). Молекулярные кристаллы, кристаллы с водородной
связью. Энергия решетки ионного кристалла. Структура кристаллов. Электронное
строение твердого тела. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Электронное
равновесие в твердых телах. Статистика Ферми-Дирака. Уровень Ферми. Работа
выхода.
8. Физические методы исследования химической связи.
Рекомендуемая литература
Маррел Дж. ,Кеттл С. ,Теддер Дж. Теория валентности. - М., 1968.
Картмелл Э.,Фоулс Г.В.А. Валентность и строение молекул. -М., 1979.
Маррел Дж. Деттл С. Деддер дж. Химическая связь. - М. ,1980.
Бальхаузен К. Введение в теорию поля лигандов. - М., 1964. о. Берсукер И.Б.
Электронное строение и свойства координацион ных соединений. - Л., 1976.
5. Пирсон Р. Правила симметрии в химических реакциях. - М., 1979.
6. Белл Р. Протон в химии. - М., 1977.
7. Хенней Н. Химия твердого тела. - М., 1971.
8. Алесковский В.Б. Химия твердых веществ. - М., 1978.
9. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. - М., 1978.
10. Драго Р. Физические методы в химии. - М., 1981, т.1,2.
1.
2.
3.
4.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Ответственный составитель к.х.н. В.С. Музыкантов
1. Основные понятия термодинамики. Независимые термодина мические переменные,
функции состояния. Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики. Энтальпия.
Теплоемкость. Тепловые эффекты химических реакций и их расчет. Энергия связи,
теплота атомизации и теплота образования.
2. Элементы статистической термодинамики. Каноническое распределение Гиббса. Связь
внутренней энергии со статсуммой. Статсумма, внутренняя энергия и теплоемкость
для поступательных, колебательных и вращательных степеней свободы.
3. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия и ее связь со статсуммой. Второе
начало термодинамики. Термодинамические потенциалы и условия равновесия.
5
Энтропия твердого тела при абсолютном нуле температуры. Классические и
статистические ме тода расчета энтропии. Поступательная, вращательная и
колебательная составляющие энтропии идеального газа. Выражение для
термодинамических величин через статсумму.
4. Однокомпонентные системы. Термодинамический потенциал идеального газа.
Стандартный термодинамический потенциал реального газа и летучесть. Условия
фазового равновесия в однокомпонентной системе. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона.
Зависимость равновесного давления над конденсированной фазой от температуры.
Теплота и энтропия фазовых переходов. Фазовая диаграмма однокомпонентной
системы.
5. Многокомпонентные системы. Парциальные мольные величины. Уравнение ГиббсаДюгема. Химический потенциал. Условия химического равновесия. Правило фаз
Гиббса.
6. Растворы. Идеальный раствор. Химический потенциал компонента идеального
раствора; активность, коэффициент активности, стандартное состояние. Идеальный
разбавленный раствор. Избыточные функции образования раствора.
7. Химические реакции. Уравнение изотермы химической реакции. Определение числа
независимых реакций. Расчет констант равновесия с помощью таблиц
термодинамических свойств веществ и статистическим методом. Расчет равновесного
состава.
8. Растворы электролитов. Химический потенциал электролита в растворе. Зависимость
коэффициента активности от ионной силы, теория Дебая-Хюккеля. Теория кислот и
оснований. Кислотность раствора, функция кислотности.
9. Гальванические элементы. Стандартный потенциал гальванического элемента, его
связь с изменением термодинамического потенциала и константой равновесия.
Стандартные электродные потенциалы и условные термодинамические функции
ионов.
10. Фазовые равновесия. Равновесие в системе раствор -чистый компонент. Равновесие
между двумя двухкомпонентными фа зами. Зависимость равновесного давления от
состава. Диаграммы плавкости бинарных систем. Твердые растворы. Дефектные
кристаллы. Фазовые диаграммы тройных систем. Основы физико-химического
анализа.
11. Поверхностные явления. Поверхностное натяжение. Изотерма адсорбции Гиббса.
Фазовые переходы в поверхностном слое. Изотерма, изобара и изостера адсорбции.
Изменение свободной энергии при адсорбции, энтропия и теплота адсорбции.
Изотерма Лэнтмюра. Полимолекулярная адсорбция паров, изотерма БЭТ. Зависимость
давления насыщенных паров от кривизны поверхности и капиллярная конденсация в
пористых телах.
Рекомендуемая литература
1. Полторак О.М. Лекции по химической термодинамике. - М.; Высшая школа, 1971.
2. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии. - М.: Химия, т.1,2.
3. Киттель Ч. Статистическая термодинамика. - М.: Наука, 1977.
4. Пригожин И., Дефэй Р. Химическая термодинамика. - Новоси бирск : Наука, 1966.
5. Тер-Хаар Д., Вергеланд Г. Элементарная термодинамика. - М.; Мир, 1968.
6. Левич В.Г. Курс теоретической физики. - М.; Наука, I960, т.1, ч.3. Статистическая физика,
с.326-683.
7. Кнорре Д.Г., Крылова Л.Ф..Музыкантов B.C. Физическая химия. - М.; Высшая школа, 1981,
гл. IX, ХI-ХVI.
6
ПРИГОТОВЛЕНИЕ КАТАЛИЗАТОРОВ
Ответственный составитель к.х.н. Д.В. Тарасова
1. Исходные вещества для приготовления катализаторов. Растворы. Состояние ионов в
растворах и влияние его на свойства катализаторов. Методы получения золей.
Устойчивость и коагуляция золей. Носители: силикагелъ, окись алюминия,
алюмосиликаты, цеолиты, блоки. Методы получения, исходное состояние и
физикохимические свойства носителей.
2. Получение катализаторов методом осаждения. Способы осаждения. Кристаллизация
малорастворимых соединений при старении; образование зародышей и их рост.
Утилизация сточных вод.
3. Получение катализаторов методом смешения. Сухое смешение. Твердофазные
реакции. "Мокрое" смешение. Особенности химического взаимодействия исходных
компонентов при синтезе катализаторов методом смешения.
4. Получение катализаторов методом пропитки. Химическое взаимодействие на стадии
пропитки. Особенности распределения активного компонента по зерну катализатора.
Обезвреживание газовых выбросов.
5. Сушка. Сушка растворов и паст. Методы сушки: распылительная, в кипящем слое,
упаривание, криосушка.
6. Термообработка. Процессы спекания; I и П область спекания. Термическое разложение
веществ. Кинетика разложения. Изменение величины поверхности и пористой
структуры в процессах спекания и термического разложения.
7. Грануляция. Форма и размер гранул катализаторов. Методы грануляции: окатывание,
экструзия, таблетирование, распылительная сушка, жидкостная формовка. Изменение
пористой структуры при грануляции.
8. Пористая структура катализаторов. Оптимальная пористая структура катализаторов.
Способы регулирования пористой структуры.
9. Механическая прочность катализаторов. Модель Ребиндера-Щукина. Связь пористой
структуры и механической прочности. Влияние реакционной среды на прочность
катализаторов. Методы измерения прочности.
10. Состав катализаторов. Фазовый состав катализаторов. Методы исследования фазового
состава. Поверхностный состав катализаторов. Методы исследования поверхностного
состава.
11. Катализатор в условиях реакции. Стабильность катализаторов в процессе эксплуатации
и ее зависимость от разового состава и пористой структуры. Воздействие реакционной
среды на катализатор. Изменение пористой структуры, степени восстановленности и
фазового состава катализаторов под действием реакционной среды. Активация
катализаторов реакционной средой.
Рекомендуемая литература
1. Боресков Г.К. - В кн.: Катализаторы и каталитические процессы. Новосибирск :
Институт катализа СО АН СССР, 1976, с.29.
2. Боресков Г.К. - Журн. физ. химии, 1958, т.32, с.2739.
3. Дзисько В.А., Карнаухов А.П., Тарасова Д.В. Физико-химические основы синтеза
окисных катализаторов. - Новосибирск : Наука, 1978.
7
4. Самахов А.А., Зайдман Н.М.,Чижик М.Д. .Буянов Р.А. Об изменении активности
катализаторов в процессе эксплуатации. -Новосибирск : Наука, 1976.
5. Малиновская О.А., Бесков B.C., Слинько М.Г. Моделирование каталитических
процессов на пористых зернах. - Новосибирск: Наука, 1975.
6. Мухленов И.П. Добкина Е.И., Дерюжкина В.И..Сороко В.Е. Технология катализаторов.
- Л.; Химия, 1979, 2 изд.
7. Ребиндер П.А., Щукин Е.Д., Марголис Л.Я. - Докл. АН СССР, 1964, т. 154, с. 695.
8. Болдырев В.В. - Успехи химии, 1973, т. 42, с. 1161.
9. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. - М.; Химия, 1978.
10. Третьяков Ю.Д., Олейников Н.И., Гранин В.А. Физико-химические основы
термообработки ферритов. - М.: МГУ, 1973.
11. Продан Е.А., Павлюченко М.М., Продан С.А. Закономерности топохимических
реакций. - Минск : Наука и техника, 1976.
12. Строение и свойства адсорбентов и катализаторов / Под ред. Б.Г. Линсена. - М.: Мир,
1973.
13. Гегузин Я.Е. Физика спекания. - М.: Наука, 1967.
14. Андерсон Дж. Структура металлических катализаторов. - М.: Мир, 1978.
15. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. - Л.; Химия, 1974.
КАТАЛИЗ КОМПЛЕКСАМИ МЕТАЛЛОВ
Ответственные составители: д.х.н. К.И.Матвеев, к.х.н. В.А.Лихолобов
1. Роль катализа комплексами в практике и теории катализа. Примеры промышленных
процессов, осуществляемых на металлокомплексных катализаторах. Виды катализа
металлокомллексами. Катализ растворами металлокомплексов, катализ комплексами
на носителях. Координация как общий принцип действия металлокомплексных
катализаторов. Подтверждающие это примеры. Понятие об активном центре
металлокомплексного катализатора. Понятие о функциональности активного центра.
Примеры моно- и полифункциональных металлокомплексных катализаторов.
2. Общие сведения о строении металлокомплексов. Центральный ион, внутренняя и
внешняя координационные сферы. Понятия о степени окисления центрального иона и
его координационном числе. Типы лигандов в комплексах. Дентантность и
полифильность лиганда.
Стереохимия внутренней и внешней координационных сфер. Факторы, определяющие
стереохимию комплекса. Искажение симметрии комплексов, причины этого явления.
Эффект Яна-Теллера.
Понятие об устойчивости и лабильности комплексов. Функция закомплексованности;
факторы, влияющие на устойчивость и лабильность комплекса.
Окислительно-восстановительные свойства комплексов. Окислительновосстановительный потенциал; факторы, влияющие на его величину.
Понятие о координационной ненасыщенности комплекса. Полиядерные комплексы
(кластеры).
2.1. Металлоорганические комплексы, как комплексы, содер жащие связь металл-углерод.
Типы металлоорганических комплек сов, σ-, π- типы металлуглеродной связи.
Примеры комплексов, содержащих металлуглеродные связи этих типов. Устойчивость
связи металл-углерод. Факторы, влияющие на устойчивость металлоорганических
комплексов.
8
Кластерные металлоорганические комплексы, их природа. Факторы, определяющие
их устойчивость.
2.2. Основные типы реакций металлокомплексов. Реакции за мещения лигандов, их
различные механизмы. Цис- и транс- эффект лигандов. Факторы, влияющие на
скорость замещения лигандов. Реакции окислительного присоединения.
Правило 16 и 18 - элект ронов.
Реакции встраивания; их механизм. Реакции переноса электрона. Окислительновосстановительные реакции комплексов. Внутри- и внешнесферный перенос
электрона. Теория этих переносов.
Реакции гидридного переноса; их типы, существующие воззрения на механизм.
Реакции восстановительного элиминирования.
Реакции диссоциации полиядерных комплексов. Процессы, приводящие к
образованию координационно-ненасыщенных комплексов.
3. Причины, определяющие ускорение реакций в координационной сфере комплексов.
Увеличение степени компенсации энергии разрывающихся связей за счет энергии
образующихся связей как физическая мера каталитического действия.
Возможные корреляции между кинетическими (энергия активации) и
термодинамическими (свободная энергия реакции, энергия разрыва старой и
образование новой связи) величинами. Активация молекул в координационной сфере
комплекса, разрыхление связей в координированных молекулах.
Сближение и благоприятная ориентация субстратов в координационной сфере
комплексов (темплантный эффект).
Механизм каталитических реакций, запрещенных по симметрии в отсутствие
катализатора.
Протекание реакций по многоэлектронным и сложным механизмам в
координационной сфере многоядерных комплексов.
Представления о механизме действия ферментов.
4. Механизмы процессов, катализируемых координационными и металлоорганическими
соединениями.
Окисление этилена в ацетальдегид и винилацетат.
Гидроформилирование олефинов.
Карбонилирование метанола.
Димеризация и олигомеризация олефинов.
Полимеризация этилена.
Стереоспецифическая полимеризация пропилена.
Стереоспецифическая полимеризация диенов.
Метатезис олефинов.
Асимметрическое гидрирование.
Каталитические процессы на иммобилизованных ферментах.
5. Общие закономерности подбора координационных катали заторов.
Понятие об элементарном этапе реакции и ее стадии.
Классификация механизмов реакций, катализируемых комплексами. Стадийные
механизмы. Реакции, протекающие по слитному механизму. Подбор каталитических
систем для процессов, протекающих по стадийному механизму. Кинетические и
термодинамические условия замыкания каталитического цикла.
6. Новые области и перспективы использования гомогенных и металлокомплексных
катализаторов.
9
Применение гетерополисоединений в катализе (окислительном, кислотном).
Активация молекулярного азота. Активация парафиновых уг леводородов.
Общие методы закрепления комплексов на неорганических и полимерных носителях;
иммобилизация ферментов.
Примеры влияния закрепления на каталитические свойства комплексов.
Примеры применения закрепленных комплексов в теоретических исследованиях по
катализу.
Рекомендуемая литература
1. Басоло Ф., Пирсон Р. Механизмы неорганических реакций. Изучение комплексов
металлов в растворе / Пер. с англ. И.Н. Марова и О.М. Петрухина, под ред. А.Н.
Ермакова. - М.: Мир, 1971.
2. Грин М. Металлоорганические соединения переходных элементов / Пер. с англ. Л.И.
Денисова, под ред. С.П. Рубина. -М.: Мир, 1972.
3. Ермаков Ю.И., Захаров В.А., Кузнецов Б.Н. Закрепленные комплексы на окисных
носителях в катализе. - Новосибирск : Наука, 1980.
4. Kochi J.К. Organometallic mechanisms and Catalysis. -N.Y.-San Fr.-L. : Acad. Press., 1978.
5. Оливье Г.Х. Кординация и катализ. - М., 1980.
6. Гальпери Дж. Каталитическая активация водорода в гомогенных, гетерогенных и
биологических системах. - В кн.: Ката лиз. Вопросы избирательности и
стереоспецифичности катализаторов. .- М., 1963,
1. 7. Parshall G.W. Homogeneous Catalysis. - N.Y.-Chichester--Brisbane-Toronto: Wiley
Intersc.Publ.,1980.
7. Матвеев К.И., Кожевников И.В. Новые гомогенные катализаторы на основе
гетерополикислот. - Кинетика и катализ, 1980, т.21, с.1189.
8. Шилов А.Е. Координационный катализ. Активация кинетически и термодинамически
стабильных молекул комплексами переходных металлов. - МВХО им. Д.И.Менделеева,
1977, т.22, № 5, с. 521.
9. Замараев К.И. Строение и каталитические свойства комплексов переходных металлов.
- ШЗХО им. Д.И.Менделеева, 1977, т.22, № 5, с. 581.
10. Березин И.В. Перспективы применения иммобилизованных ферментов.
- МВХО им. Д.И. Менделеева, 1977, т.22, № 5, с.538.
11. Masters К. Homogeneous Catalysis bу Metall complexes.-London, 1981.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Ответственный составитель к.х.н. В.С. Шеплев
1. Общие понятия моделирования. Модель, классификация моделей. Связь модели с
целью исследования.
2. Физическое моделирование. Теория подобия, ее основные теоремы. Анализ
размерностей. Важнейшие критерии подобия. Трудности масштабного переноса
химико-технологических процес сов.
3. Математическое моделирование, его этапы.
10
4. Структурный анализ процесса в реакторе. Принцип разбиения процесса на уровни.
Иерархия уровней. Структура математических моделей основных типов реакторов.
5. Требования к кинетическим моделям, предъявляемые за дачами математического
моделирования.
6. Гидродинамика ламинарного пограничного слоя. Теория диффузионного пограничного
слоя. Диффузионный поток от пузыря или капли, движущихся в жидкости.
Гидродинамическая обстановка в свободном объеме слоя катализатора. Основные
закономерности, определяющие тепло- и массоперенос в свободном объеме
неподвижного слоя катализатора.
7. Процессы в пористом зерне катализатора. Эффективный коэффициент диффузии и
коэффициент проницаемости. Степень ис пользования внутренней поверхности и
наблюдаемая скорость превращения.
8. Реакторы с неподвижным слоем катализатора, трубчатые и полочные. Структура
процесса. Квазигомогенная модель. Роль составляющих процесса. Поле температуры и
концентраций. Параметрическая чувствительность.
9. Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора. Псевдоожижение газом и смесью
газ-жидкость. Области применения псевдоожиженных слоев в химической технологии.
10. Оптимизация химических процессов и реакторов. Критерии оптимизации.
11. Устойчивость химических процессов и реакторов.
12. Реакторы с участием жидкой фазы. Гидродинамика. Массоперенос. Методы расчета.
13. Реакторы для окисления двуокиси серы в трехокись. Оптимальный температурный
режим. Степень приближения к оптимальному режиму в различных типах реакторов.
Схемы отвода тепла.
14. Реакторы для синтеза аммиака. Оптимальный температурный режим. Конструктивное
оформление реакторов. Схемы отвода тепла. Устойчивость.
15. Технологические схемы многотоннажных производств (серной кислоты, аммиака,
метанола).
Рекомендуемая литература
1. Боресков Г.К., Слинько М.Г. Математическое моделирование химических процессов. Теорет. основы химич. технол., 1967, т.1, № 5.
2. Слинько М.Г. - В кн.: О. Левеншпиль. Инженерное оформление химических процессов.
- М,: Химия, 1969, гл.15.
3. Арис А. Анализ работы химических реакторов. - М.: Химия, 1967.
4. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. - М.,
1969.
5. Аэров М.А., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со
стационарным и кипящим зернистым слоем. - Химия, 1968.
6. Денбиг К.Г. Теория химических реакторов. - М.: Наука, 1968, гл. 4,5.
11
7. Франк-Каменещсий Д. А. Диффузия и теплопередача в химичес кой кинетике. - М.:
1967.
8. Кузнецов Л.Д., Дмитриенко Л.М. и др. Синтез аммиака. -М.: Химия, 1982.
9. Общая химическая технология / Под ред. И.П.Мухленова. -М.: Химия, 1979, т. 1,2.
Подписано к печати 25.XI.1982
Формат 60x84/16
Уч.-изд.л. 0,75
Заказ № 11. Тираж 100
Ротапринт Института катализа СО АН СССР. Новосибирск, 90
Т
1
12