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).
Наименование разделов и тем |
Количество часов |
Лекции |
Семинары |
Лаб. работа |
Самост. работа |
Всего часов |
1. Основные цели и методики каталитических экспериментов |
2 |
2 |
|
|
|
2. Состав, техническая структура и технологические схемы установок для экспериментальных исследований каталитических свойств |
2 |
|
|
|
|
3. Современая лабораторная техника приготовления и использования реакционных смесей |
2 |
|
|
|
|
4. Лабораторные реакторы для проведения каталитических процессов. |
2 |
2 |
|
|
|
5. Измерительные и коммутационные схемы и аппаратура экспериментальных установок. |
2 |
|
|
|
|
6. Автоматизация каталитических экспериментов. |
2 |
|
|
|
|
7. Экспериментальные исследования каталитических свойств на современной каталитической установке. |
|
2 |
18 |
|
36 |
8. Ознакомление с литературными источниками. |
|
|
|
9 |
|
Итого по курсу |
12 |
6 |
18 |
9 |
45 |
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.