| Главная > Образование > Кафедра катализа и адсорбции > Кинетика гетерогенных каталитических реакций > Программа курса1.1 Название курса - Кинетика гетерогенных каталитических реакций, данный курс реализуется в рамках специальности "Катализ и адсорбция", относится к естественнонаучным специальным дисциплинам, вузовская компонента.
1.2 Цели и задачи курса.
Дисциплина "Кинетика гетерогенных каталитических реакций" предназначена для ознакомления студентов, обучающихся на кафедре "Катализ и адсорбция", с основами формальной кинетики гетерогенных каталитических реакций.
Кинетика каталитических реакций и теория процессов переноса являются основой математического моделирования каталитических процессов и базой для курса "Теоретические основы химической технологии".
Основной целью освоения дисциплины является повышение общеобразовательного и узкоспециального уровня знаний студентов, обучающихся на кафедре "Катализ и адсорбция".
Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса, сформулированные в разделах программы.
1.3. Требования к уровню освоения содержания курса.
По окончании изучения указанной дисциплины студент должен:
иметь представление о кинетике гетерогенных каталитических реакций
знать основные законы и понятия формальной кинетики каталитических реакций
уметь применить полученные знания на практике
1.4. Формы контроля
Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен зачет.
Текущий контроль. В течение семестра выполняются самостоятельные задания, без выставления оценок в ведомость контрольной недели на факультете.
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):
| Всего часов | |||||
| 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:
3.2. Темы рефератов (курсовых работ), если это предусмотрено учебным планом при освоении дисциплины. - не предусмотрено.
3.3. Образцы вопросов для подготовки к зачету - согласно содержанию отдельных разделов и тем курса (см. пункт 2.3.)
3.4. Список основной и дополнительной литературы
Литература
3.5. Для изучения дисциплин, которые предусматривают использование нормативно-правовых актов, указывать источник опубликования. Таковые отсутствуют.
