На главную

  Совет научной молодёжи
  Института катализа им. ГК. Борескова СО РАН

Вход | Регистрация | Карта сайта
| Расширенный поиск

Аспирантура
Книги и пособия
Кафедра катализа и адсорбции
Кафедра физической химии
Версия для печати | Главная > Образование > Кафедра катализа и адсорбции > Кинетика гетерогенных каталитических реакций > Программа курса

1. Организационно-методический раздел

Переход к элементу

Свернуть/Развернуть


2. Содержание дисциплины

Переход к разделу

2.1. Новизна курса (научная, содержательная; сравнительный анализ с подобными курсами в России и за рубежом), его актуальность - для дисциплин специальной подготовки. Учебников по данному курсу не существует, сделать сопоставительный анализ не представляется возможности.

2.2. Тематический план курса (распределение часов):

Наименование разделов и тем
Количество часов
Лекции
Семинары
Лаборат. раб.
Самост. работа
Всего часов
1. ВВЕДЕНИЕ
4
 
 
 
 
2. ТЕОРИЯ СТАЦИОНАРНЫХ РЕАКЦИЙ.
8
 
 
2
 
3. НЕСТАЦИОНАРНЫЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
4
 
 
2
 
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КИНЕТИКИ
4
 
 
2
 
5. МАССО- И ТЕПЛОПЕРЕНОС В ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКЕ
4
 
 
2
 
6. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КИНЕТИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2
 
 
2
 
7. ПРАКТИКУМ
 
 
4
 
 
Итого по курсу
26
 
4
10
40

2.3. Содержание отдельных разделов и тем.

1. ВВЕДЕНИЕ.

Исторические этапы развития химической кинетики. Сложность механизма химической реакции. Закон действия масс как закон простой реакции. Закон действующих поверхностей. Физико-химические требования к кинетической модели. Этапы построения кинетических моделей, прямая и обратная задачи химической кинетики. Кинетическая модель как основа расчета химических реакторов. Макрокинетика и кинетика. Основные понятия и определения химической кинетики. Стехиометрическое правило Гиббса. Базис реакции.

Основные положения идеального и реального адсорбированного слоя. Виды неоднородности и их влияние на кинетические закономерности (биографическая и индуцированная неоднородность). Применение моделей решеточного газа для имитации процессов в адсорбированном слое. Факторы, воздействующие на структуру поверхности катализатора в ходе реакции.

2. ТЕОРИЯ СТАЦИОНАРНЫХ РЕАКЦИЙ.

Квазистационарность каталитической реакции. Наблюдаемые реагенты и промежуточные вещества, стехиометрические числа и маршруты реакции. Базис маршрутов, стехиометрическое правило Хориути. Скорость по маршруту. Уравнение стационарности стадий. Уравнение стационарных реакций.

Применение теории графов для стационарных реакций с линейным механизмом. Циклическая характеристика, параметр сопряжения и вес графа химической реакции. Структурированная форма стационарного кинетического уравнения для реакции с многомаршрутным линейным механизмом. Проблема Хориути-Борескова. Наблюдаемый порядок и наблюдаемая энергия активации реакций с линейным механизмом.

3. НЕСТАЦИОНАРНЫЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Релаксация скорости каталитических реакций. Типы релаксаций, времена релаксации, связь времени релаксации и стационарной скорости реакции, классификация релаксаций.

Элементы качественной теории дифференциальных уравнений (применительно к химической кинетике). Устойчивость стационарных состояний. Критические явления в химической кинетике. Гистерезисы скорости, периодические и непериодические колебания скорости реакции, интерпретация этих явлений. Учет воздействия реакционной среды в кинетических моделях (примеры).

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КИНЕТИКИ

Статические и проточные (динамические) методы, интегральные и дифференциальные реакторы. Модели идеальных реакторов - идеального смешения и идеального вытеснения. Методы исследования нестационарных процессов. Использование физических методов в кинетических исследованиях.

5. МАССО- И ТЕПЛОПЕРЕНОС В ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКЕ

Основные законы массо- и теплопереноса, теория подобия, критериальные зависимости. Области протекания процесса в единице реакционного объема - кинетическая, внутри- и внешнедиффузионная. Внутренняя диффузия. Модель массо- и теплопереноса на зерне катализатора. Влияние пористой структуры на скорость реакции. Наблюдаемая скорость реакции, критерий Тиле-Зельдовича и степень использования. Внешняя диффузия. Ламинарный и турбулентный режимы.

6. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КИНЕТИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Первичная интерпретация кинетических измерений. Определение параметров моделей, постановка обратной кинетической задачи. Независимые и зависимые параметры, критерии и алгоритмы определения параметров, доверительные интервалы. Выбор одной из конкурирующих гипотез, планирование эксперимента.

7. ПРАКТИКУМ

1) Моделирование на ПЭВМ типовых кинетических зависимостей, стационарных и нестационарных.
2) Моделирование методом Монте-Карло физико-химических процессов на каталитической поверхности.

2.4. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы (в объеме часов, предусмотренных образовательным стандартом и рабочим учебным планом данной дисциплины) - согласно содержанию отдельных разделов и тем курса (см. пункт 2.3.), например:

  1. Записать кинетические модели реакций с известным детальным механизмом для случаев стационарного и нестационарного протекания реакции, пользуясь законом действующих поверхностей и гипотезой о квазистационарном протекании реакции.
  2. Записать стационарное кинетическое уравнение для реакции с известным детальным механизмом, пользуясь уравнением стационарности стадий.
  3. Получить стационарное кинетическое уравнение для реакции с известным детальным механизмом, пользуясь методами теории графов.
  4. Провести исследование устойчивости в малом для стационарных состояний реакции с известным детальным механизмом.

3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Переход к элементу

Свернуть/Развернуть



Copyright © catalysis.ru 2005-2016