На главную
Вход | English

 
Книги и пособия
Кафедра катализа и адсорбции
Кафедра физической химии
Версия для печати | Главная > Образование > Кафедра катализа и адсорбции > Инженерная химия каталитических процессов > Программа курса

1. Организационно-методический раздел

Подробнее


2. Содержание дисциплины

Подробнее


3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

3.2. Примерный перечень вопросов на экзамене:

  1. Основные типы режимов и конструкций каталитических реакторов. Требования к конструкции реакторов, критерии вы-бора типа реактора. Многослойные реакторы с неподвижным слоем катализатора.
  2. Определение скорости каталитической реакции. Требования к кинетическим моделям. Стационарные и нестационарные кинетические модели.
  3. Типы лабораторных реакторов для кинетических исследований. Скрининг катализаторов, основные характеристики каталитических образцов.
  4. Процесс на пористом зерне катализатора. Критерий Тиле и наблюдаемая скорость реакции. Степень использования гранулы катализатора. Оценка влияния внутренней диффузии при промышленной реализации процесса.
  5. Оптимальная пористая структура. Оптимальные размеры пор. Моно- и бидисперсная структуры.
  6. Неподвижный слой катализатора. Структура слоя. Гидродинамическое сопротивление. Оптимальные размеры и форма зерен катализатора.
  7. Режимы идеального вытеснения (ИВ) и идеального смешения (ИС), их эффективность. Простые и сложные реакции в реакторах ИВ и ИС.
  8. Адиабатический реактор, гидродинамика, расчет. Типы каталитических процессов, реализуемых в адиабатических реакторах.
  9. Параметрическая чувствительность трубчатых реакторов.
  10. Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора. Области существования псевдоожиженного слоя. Преимущества и недостатки по сравнению с неподвижным слоем катализатора.
  11. Типы каталитических процессов, осуществляемых в трубчатых реакторах и реакторах с псевдоожиженным слоем.
  12. Структурированные каталитические системы - блоки, стекловолокна, микрореакторы.
  13. Каталитические процессы при малых временах контакта.
  14. Современные каталитические процессы, разрабатываемые для водородной энергетики.
  15. Разработка ресурсо- и энергосберегающих, экологически чистых технологий.

3.4. Список основной и дополнительной литературы.

Основная литература

1.
  1. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. М.: Химия, 1969.
  2. Боресков Г. К. Гетерогенный катализ. Новосибирск: Наука, 1986.
  3. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в хи-мической кинетике. М.: Наука, 1987.
  4. Катализ в промышленности / под ред. Б. Рич. М.: Мир, 1986.
  5. Справочник азотчика. Т. 1, 2. М.: Химия, 1986.
  6. Арис Р. Анализ процессов в химических реакторах. Л.: Химия, 1989.
  7. Бесков В. С., Флокк В. Моделирование каталитических процессов и реакторов. М.: Химия, 1991.
  8. Бесков В. С. Общая химическая технология. М.: Химия, 2005.
  9. Hayes R. E. Introduction to Chemical Reactor Analysis. Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers, 2001. (University of Alberta, Canada)
  10. Слинько М. Г. Основы и принципы математического моделирования каталитических процессов. Новосибирск, 2004.
  11. Носков А. С. Промышленные каталитические реакторы и их особенности // Промышленный катализ в лекциях. М.: Кал-вис, 2006. Вып. 4. С. 3166.

Дополнительная литература

  1. Levenshpiel O. Тhe Сhemical Reactor Omnibook. Oregon State University, Corvallis, Oregon, (USA), 1993.
  2. Handbook of Heterogeneous Catalysis. Vol. 3. VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim (Germany), 1997.
  3. Aris R. Ends and beginnings in the mathematical modeling of chemical engineering systems. Chemical Engineering Science. 1993. Vol. 48. № 14, 25072517.
  4. Математическое моделирование химических реакторов / под ред. Г. И. Марчука. Новосибирск: Наука, 1984; 1989.

Специализированное программное обеспечение компьютерного курса

Система Mathcad компании Mathsoft имеет мощные средства для реализации численных методов расчета и математического моделирования в научно-технических вычислениях. Все это дополняется средствами визуализации вычислений - от представления исходных данных и результатов вычислений в естественном математическом виде до цветной графики высокого разрешения. В компьютерном курсе система "Mathcad" используется для моделирования каталитических процессов в реакторах, работающих в режимах идеального смешения и вытеснения, а также при решении аналитических задач.

Пакет "DROB", разработанный в ВЦ СОРАН, представляет собой автоматическую систему, в рамках которой можно генерировать программы по разделам компьютерного курса. Пакет позволяет проводить математическое моделирование конкретных процессов в каталитических реакторах с неподвижным слоем и процессов, протекающих на отдельном зерне катализатора. Для каждого процесса можно проводить математическое моделирование по нескольким типам моделей различной степени сложности. Пакет дополнен банком физико-химических свойств веществ и банком кинетических моделей каталитических реакций (возможно внесение в банк других кинетических моделей). В рамках компьютерного курса данный пакет используется для анализа процессов в пористом зерне катализатора. Он позволяет изучить влияние процессов переноса вещества и тепла внутри пористой частицы катализатора на протекание гетерогенной каталитической реакции, изучить процессы переноса вещества и тепла между наружной поверхностью зерен катализатора и реакционным потоком, провести оценку условий, при которых зерно катализатора работает в кинетической области и его можно считать изотермическим. Пакет «Реактор», разработанный в ИК СОРАН, предназначен для проведения численного исследования каталитических процессов в реакторах с неподвижным слоем. Пакет «Реактор» обладает современным удобным интерфейсом, позволяющим быстро осуществлять ввод параметров и получать наглядное представление результатов на экране в виде графиков и таблиц. При разработке пакета для ряда программных блоков использован блок компьютерных программ пакета «DROB». В компьютерном курсе пакет используется для определения стационарных режимов процессов в реакторах различного типа (адиабатическом, многослойном, трубчатом, ком-бинированном), для изучения влияния гидродинамических условий и рабочих параметров (размера частиц, расхода газовой смеси, температуры, давления и т. д.) на характеристики процесса (поля концентраций и температур, производительность, утилизацию тепла реакции и т. д.).

Пакет HYSYS.Process фирмы ASPENTECH широко применя-ется для проведения расчетов технологических схем газопереработки, нефтепереработки, нефтехимии и химии. Пакет позволяет проводить расчеты теплообменных аппаратов различных типов, реакторов идеального смешения и идеального вытеснения, равновесных и стехиометрических реакторов. HYSYS.Process имеет в наличии более 20 различных методов расчета термодинамических и физических свойств, более 2000 библиотечных компонентов, более 16 000 пар бинарных коэффициентов. В компьютерном курсе данный пакет используется для изучения процессов в системе каталитических реакторов и для расчета химико-технологических схем.

Пакет FLUENT относится к числу «тяжелых» CFD пакетов и является одним из самых мощных в области моделирования течений реагирующих потоков (включая горение), теплообмена, многофазных течений и т. д. Изобилие физических моделей в пакете FLUENT позволяет точно предсказывать ламинарные и турбулентные течения, различные режимы теплопереноса, химические реакции, многофазные потоки и другие феномены на основе гибкости сеток и их адаптации на основе получаемого решения. В рамках компьютерного курса FLUENT предполагается использовать для моделирования процессов массо- и теплопереноса в монолитных блочных катализаторах с каналами произвольной формы.



Copyright © catalysis.ru 2005-2018