Для уровней подготовки:
Магистратура
Общая трудоемкость курса, акад.ч.: 72
Лекции, акад.ч.: 16
Практические занятия, акад.ч.: 16
Самостоятельная работа, акад.ч.: 40
Вид итогового контроля: Зачет с оценкой
Цели курса:
-
Формирование у обучающихся профессиональных компетенций, целостного восприятия, существенного расширения и систематизации знаний в области теоретических и практических основ каталитических и сорбционных технологий, методологии направленного синтеза высокоэффективных блочных катализаторов и сорбентов с высокоразвитой регулируемой внешней поверхностью, исследование их структурных и каркасных характеристик, а также каталитической активности и сорбционной емкости в различных жидко- и газофазных процессах.
-
Ведущий преподаватель: В.Н. Грунский
Задачи курса:
-
развитие понимания сущности физико-химических явлений гетерогенно-каталитических процессов;
-
изучение основных кинетических закономерностей на базе фундаментальных законов действующих масс и поверхностей;
-
развитие навыков составления математических моделей гетерогенно-каталитического процесса на зерне, в слое катализатора и промышленных реакторов и реакторных узлов;
-
ознакомление с промышленными технологиями, номенклатурой и свойствами промышленных катализаторов;
-
развитие способностей к анализу и совершенствованию технологий на примерах типовых процессов и методов расчета каталитических установок.
Базовые знания:
Программа курса предполагает, что обучающиеся имеют теоретическую и практическую подготовку по математическим и естественным научным дисциплинам.
Содержание курса:
1. Тенденции развития современного гетерогенного катализа и адсорбционных технологий.
1.1. Основные потребительские характеристики промышленных катализаторов и адсорбентов. Носители и нанесенные катализаторы и адсорбенты различной структуры. Блочные проницаемые материалы в качестве носителей катализаторов. Свойства блочных носителей различной структуры.
1.2. Сравнительная оценка блочных носителей сотовой и ячеистой структуры. Основные методы синтеза высокопористых материалов.
1.3. Методы развития внешней поверхности и нанесение катализирующих и адсорбирующих слоев на блочные носители различной структуры. Сравнение степени использования поверхности и активности катализаторов на носителях различной структуры.
1.4. Технология блочных катализаторов на основе высокопроницаемых ячеистых материалов. Основные физические свойства высокопористых ячеистых материалов.
2. Технология крупноформатных полифункциональных контактных элементов на основе высокопроницаемых ячеистых материалов (ВПЯМ).
2.1. Методология направленного синтеза ВПЯМ. Классификация каркасных и структурных характеристик ВПЯМ. Основные стадии синтеза ВПЯМ. Реологические свойства керамических шликеров. Особенности спекания ВПЯМ с различными составами дисперсной фазы шликера в лабораторных и промышленных условиях. Механизмы термических превращений и термический режим спекания дисперсной фазы корундового шликера. Каркасные и структурные характеристики ВПЯМ, полученных в лабораторных и промышленных условиях.
2.2. Технологическая схема и аппаратурное оформление процесса получения ВПЯМ. Каталитическое обезвреживание дымовых газов на стадии получения высокопроницаемых ячеистых материалов (ВПЯМ).
2.3. Технология высокопористых ячеистых носителей (ВПЯН) на основе синтезированных ВПЯМ. Методика нанесения активной подложки из γ-Al2O3
2.4. Схема получения, методы развития, модифицирования и исследования внешней поверхности ВПЯН. Схема получения ВПЯН. Методы развития и модифицирования внешней поверхности ВПЯН. Методы исследования поверхности активной подложки ВПЯН. Измерение удельной поверхности ВПЯН методом БЭТ. Ртутная порометрия и морфологический анализ. Структурные характеристики ВПЯМ и носителей на их основе с модифицированными подложками. Влияние нанесенных подложек на механические свойства ВПЯН. Технологическая схема и аппаратурное оформление получения ВПЯН.
2.5. Технология крупноформатных каталитических и адсорбционных систем на основе носителей с развитой внешней поверхностью.
2.6. Нанесение на керамический каркас активной подложки и сорбционно-каталитических композиций. Методика нанесения каталитически активных металлов из растворов и расплавов кристаллогидратов соответствующих нитратов. Восстановление оксидных блочных катализаторов сетчато-ячеистой структуры. Модифицирование поверхности высокопористого ячеистого катализатора (ВПЯК) методом радиационно-химического синтеза.
2.7. Гидравлические свойства нерегулярных, регулярных и структур типа ВПЯМ в газо- и жидко-фазных процессах. Рекомендации по расчету гидравлического сопротивления. Гидравлические свойства блочного высокопористого ячеистого катализатора. Удельная объемная поверхность. Фильтрация газа на блочных высокопористых ячеистых керамических носителях. Коэффициент газопроницаемости. Масштабный переход при исследовании гидравлического сопротивления блочных катализаторов сетчато-ячеистой структуры. Расчет гидравлического сопротивления носителей на основе ВПЯМ для газо-фазных процессов. Расчет гидравлического сопротивления ВПЯМ для жидко-фазных процессов.
2.8. Технологическая схема и аппаратурное оформление получения высокопористых ячеистых катализаторов и адсорбентов.
3. Области практического применения крупноформатных полифункциональных контактных элементов на основе высокопроницаемых ячеистых материалов.
3.1. Жидко-фазный гетерогенный катализ. Восстановление нитросоединений на примере восстановления 2',4',4–тринитробензанилида (ТНБА). Промышленная технология жидко-фазного каталитического восстановления ТНБА с использованием новых блочных высокопористых ячеистых катализаторов. Каталитическая гидродесульфуризация бензина. Каталитическое гидрооблагораживание нитрильного каучука. Опытно-промышленные испытания синтезированных катализаторов в жидкофазных процессах с участием водорода.
3.2. Газо-фазные каталитические и адсорбционные системы. Нейтрализация выхлопных газов дизельных двигателей автотранспорта. Эндогенераторы с каталитической зоной на основе блочных никелевых ВПЯК. Керамические высокопористые блочно-ячеистые катализаторы для локализации изотопов водорода в газовых потоках. Керамические высокопористые блочно-ячеистые йодные сорбенты. Керамические высокопористые блочно-ячеистые сорбенты для хемосорбции паров цезия.
