1.1.Название курса.

Современная техника каталитических экспериментов.
Курс реализуется в рамках специальностей кафедры катализа и адсорбции ФЕН НГУ, относится к вузовской компоненте, разделу естественно-научных дисциплин.

1.2. Цели и задачи курса.

Дисциплина "Современная техника каталитических экспериментов" предназначена для ознакомления студентов-химиков 5 курса кафедры катализа и адсорбции ФЕН НГУ с современными методами и экспериментальной техникой определений активности гетерогенных катализаторов.

Основной целью освоения дисциплины является развитие у студентов устойчивых навыков высокоточных экспериментальных исследований каталитических свойств гетерогенных катализаторов.

Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи курса:
- ознакомление с понятием "каталитическая активность",
- ознакомление с методами определений каталитической активности,
- ознакомление с экспериментальной техникой для определений каталитической активности,
- ознакомление с оптимальными алгоритмами решения типовых кинетических задач,
- проведение серии экспериментальных кинетических исследований на специализированной учебной каталитической установке на примере модельного одномаршрутного стационарного каталитического процесса полного окисления метана молекулярным кислородом воздуха с использованием специального катализатора.

1.3.Требования к уровню освоения содержания курса (дисциплины).

По окончании изучения указанной дисциплины студент должен:

- иметь представление о современных методах и технике высокоточных экспериментальных определений каталитической активности,
- знать особенности решения типовых кинетических задач,
- уметь самостоятельно выполнять типовые кинетические эксперименты и правильно обрабатывать полученную информацию.

1.4.Формы контроля.

Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен зачет.
Текущий контроль. В течение семестра выполняется 6 контрольных лабораторных работ. Выполнение указанных работ является обязательным для всех студентов и служит основанием для выставления зачета.

2.1.Новизна курса.

Указанный курс является оригинальным развитием представлений о каталитической активности и методах ее измерения, которые даются студентам в общеобразовательном курсе "Гетерогенный катализ". Принципиально новым является акцентирование внимания студентов на высокоточных экспериментальных методах определений каталитической активности и, прежде всего, на проточно-циркуляционном методе. Подобный курс отсутствует в других ВУЗах России и за рубежом, поскольку Институт катализа СО РАН, на базе которого реализуется указанный курс, является единственной в мире организацией, в которой прогрессивный проточно-циркуляционный метод получил развитие и применение.

2.2.Тематический план курса (распределение часов).

2.3.Содержание отдельных разделов и тем.

• Раздел 1. Значение и место каталитических экспериментов при разработке новых катализаторов и каталитических процессов в химических лабораториях, цели и типы лабораторных каталитических экспериментов, каталитические свойства (активность, селективность, стабильность), кинетические методы исследований каталитических свойств, общие представления о методиках испытаний каталитических свойств, производительность и автоматизация каталитических экспериментов.
• Раздел 2. Принципы построения технологических схем лабораторных каталитических установок, структурные, функциональные и принципиальные схемы, условные обозначения, основные системы, блоки и элементы технологической части и системы КИП и А, взаимосвязь методик, аппаратурного и схемного оформления каталитических экспериментов.
• Раздел 3. Исходные реакционные смеси (ИРС) и конечные (контактные) реакционные смеси (КРС), компоненты ИРС, периодические и непрерывные схемы приготовления ИРС, техника непрерывного дозирования газов и жидкостей, автоматические управление материальными микропотоками, приготовление эталонных смесей.
• Раздел 4. Статические и проточные микрореакторы, реакторы методов идеального смешения и идеального вытеснения, реакторы для процессов при высоких давлениях, термостаты микрореакторов.
• Раздел 5. Измерения основных технологических параметров каталитических процессов (составов, расходов, давлений, температур). Погрешность измерений. Особенности применения газовой хроматографии в каталитических экспериментах. Коммутаторы потоков.
• Раздел 6. Общие представления об автоматическом управлении каталитическими экспериментами и пневмо-электроавтоматике, способы обработки информации на каталитических установках, алгоритмы автоматического управления каталитическими экспериментами, локальные и централизованные средства автоматики.
• Раздел 7. Изучение конструкции современной проточно-циркуляционной каталитической установки и методик проведения типовых кинетических экспериментов. Проведение комплекса исследований по установлению зависимости каталитической активности от температуры реакции состава контактной реакционной смеси. Обсуждение результатов экспериментов, вывод формально-кинетического уравнения процесса. Ознакомление с перспективами развития техники лабораторных каталитических экспериментов.

2.4. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы (в объеме часов, предусмотренных образовательным стандартом и рабочим учебным планом данной дисциплины):

• Понятие "каталитическая активность" и экспериментальные методы ее определения.
• Конструкции лабораторных каталитических реакторов.
• Сравнение активности различных катализаторов в проточно-циркуляционном реакторе.
• Оптимальные методики определений зависимости каталитической активности от температуры реакции и состава контактной реакционной смеси в проточно-циркуляционном реакторе.

3.1. Рефераты (курсовые работы) не предусмотрены.

3.2. Перечень образцов вопросов для подготовки к зачету дан в п. 2.4.

3.3. Список основной и дополнительной литературы:

1. Г.К.Боресков. "Гетерогенный катализ". - М: Наука. 1986. с. 154-175.
2. С.Л.Киперман. "Основы химической кинетики в гетерогенном катализе". - М: Химия. 1979. 349с.
3. Н.Н.Бобров. "Экспериментальная техника исследований каталитических свойств". - Новосибирск: Изд.НГУ. 1989. 53 с.
4. Н.Н.Бобров."Экспериментальные методы изучения свойств катализаторов". Курсы повышения квалификации по катализаторам и каталитическим процессам.
   Сборник лекций. - Новосибирск, 2002, с.146-173.
5. Ч.Сеттерфилд. "Практический курс гетерогенного катализа". - М: Мир. 1984. с.401-473.
6. Дж.Берти. "Лабораторные реакторы для каталитических исследований". Катализ в промышленности. т.1. - М: Мир. 1986. с.50-79.
7. Ю.А.Алабужев. "Автоматизация каталитических экспериментов". - Новосибирск. 1974. 166 с.
8. Б.А.Френкель. "Автоматизация экспериментальных установок". - М: Химия. 1980. 368 с.