Теоретические основы гетерогенного катализа

Метод подхода к основам химической технологии через рассмотрение работы отдельных установок в настоящее время в основном не практикуется в связи с переходом к более обобщенному направлению, в котором теория явлений переноса рассматривается в общем виде. В пределах этого направления могут быть рассмотрены многие классические теории химической технологии. Долгое время явления массопереноса в условиях протекания химической реакции, которые имеют огромное значение в широком многообразии химических процессов, практически не использовались. В последние пятнадцать лет в литературе появились важные работы по общему представлению одновременных процессов массопереноса и химической реакции. Сюда можно отнести теоретические и экспериментальные работы в таких промышленно важных областях, как химическая абсорбция, гетерогенный катализ, продольное перемешивание в химических реакторах и др. [c.7]

Предлагаемая книга представляет собой попытку сведения воедино основных проблем, лежащих в основе практического применения гетерогенно-каталитических реакций в химической промышленности. В связи с этим материал, рассматриваемый в книге, достаточно разнообразен и охватывает как вопросы научных основ подбора и производства катализатора, так и кинетику гетерогенно-каталитических реакций, расчеты контактных аппаратов, лабораторные методы исследования катализаторов и каталитических реакций. Все эти вопросы авторы старались рассматривать с точки зрения их практического использования на разных стадиях разработки промышленных каталитических процессов. На изложение материала не могли не отразиться личный опыт и личные научные интересы авторов, вследствие чего не все материалы и теоретические положения, затрагиваемые в книге, освещены с одинаковой полнотой. Естественно, что столь обширный материал, как основы технического катализа, не мог быть изложен без заметных упущений. Поэтому авторы будут весьма благодарны всем, кто поможет их устранить. [c.4]

В последние годы опубликовано несколько монографий по химической кинетике. В Советском Союзе изданы монографии Н. Н. Семенова О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности (1958) и В. Н. Кондратьева Кинетика газовых химических реакций (1958). В русском переводе вышла книга С. Бенсона Основы химической кинетики (1964). Эти обширные монографии дают достаточно полное представление о ряде важнейших направлений научных исследований в области химической кинетики. Однако, поскольку они содержат большое количество специального и зачастую дискуссионного материала, изучение этих монографий требует от читателя знакомства с основами химической кинетики. В то же время учебная литература по химической кинетике все еще немногочисленна. Особенно ощущался недостаток в учебнике по современным основам химической кинетики. По-видимому вследствие этого первое издание настоящего Курса химической кинетики , вышедшее в свет в 1962 г., разошлось очень быстро и возникла необходимость в выпуске второго издания — исправленного и дополненного. В предлагаемом курсе изложены теоретические основы кинетики гомогенных химических реакций. Кинетика гетерогенных реакций в курсе не рассматривается в связи с тем, что она в основном имеет значение для области гетерогенного катализа, которая представляет собой самостоятельный раздел науки. [c.4]

В книге изложены теоретические основы гетерогенного катализа, кинетика каталитических реакций, научные основы подбора катализаторов. Описаны промышленные гетерогенно-каталитические процессы, расчет и устройство каталитических реакторов, синтез катализаторов и методы исследования каталитических реакций. [c.2]

В настоящей монографии автор пытался познакомить читателя с разными сторонами химической кинетики в гетерогенном катализе и ее современными аспектами. Для успещного использования этой сложной науки необходимо подробное знакомство с заложенными в нее теоретическими предпосылками. Поэтому здесь столь подробно освещались вопросы стадийности, основы теории абсолютных скоростей реакций, проблемы теории сложных реакций, термодинамические аспекты и закономерности процессов в реальных поверхностных слоях. Вместе с тем, нельзя было оставить вне рамок изложения столь важные вопросы, как процессы переноса и их роль в катализе. Мы не могли здесь уделить достаточно внимания кинетическим моделям каталитических процессов и всему комплексу проблем, связанных с кинетическим экспериментом. [c.329]

С. 3. Р о г и н с к и й. Теоретические основы гетерогенного контактного катализа, ч. 1—2. М., Изд-во АН СССР, 1936 Кинетика химических реакций (конспект лекций), ч. 1. Л., Политехнический ин-т, 1939. [c.513]

Как и другие науки, физическая химия и отдельные ее разделы возникали или начинали развиваться особенно быстро и успешно в те периоды, когда та или иная практическая потребность вызывала необходимость быстрого развития какой-либо отрасли промышленности, а для этого развития требовалась прочная теоретическая основа. Здесь необходимо отметить крупные исследования Н. С. Кур-накова (1860—1941) по физико-химическому анализу, работы в области электрохимии А. Н. Фрумкина, создание теории цепных реакций Н. Н. Семеновым, разработку теории гетерогенного катализа А. А. Баландиным. Физической химии принадлежит ведущая роль при решении многочисленных проблем, стоящих перед химической наукой и практикой. [c.9]

Первый в мировой научной литературе капитальный труд, в котором детально рассмотрены основы гетерогенного катализа. Достоинство книги в том, что в ней в равной мере освещены экспериментальная и теоретическая стороны вопроса и охвачены все стадии прикладного катализа — от лабораторного эксперимента до конструирования промышленных реакторов. Написанная на высоком научном уровне, эта книга — ценное пособие для широких кругов химиков — работников научно-исследовательских институтов, проектных организаций и промышленных предприятий. Ею также широко будут пользоваться студенты, преподаватели и аспиранты в качество учебника по катализу. [c.4]

В изучении процессов катализа работы отечественных ученых всегда играли и в настоящее время играют большую роль. Еще Д. И. Менделеев в своих Основах химии писал относительно контактных явлений (так называли тогда процессы гетерогенного катализа) Должно думать по моему мнению, что на точках прикосновения тел изменяется состояние внутреннего движения атомов в частицах, а оно определяет химические реакции поэтому от контакта совершаются реакции соединения, разложения и перемещения. Д. П. Коновалов (1884 г.) показал, что множество тел, при определенном состоянии их поверхности, действуют контактно, что, например, порошковатый кремнезем (из гидрата) содействует разложению некоторых сложных эфиров совершенно так же, как платина . Открытие М. Г. Кучеровым каталитического действия уксуснокислых и сернокислых солей ртути на реакции гидратации ацетилена и получение, в частности, ацетальдегида (1881—1884 гг.) позволяет и в настоящее время использовать эти катализаторы в производстве ряда ценных продуктов. Хорошо известны работы Н. Д. Зелинского и его учеников по гидрогенизации и дегидрогенизации углеводородов, продолжением которых являются и позднейшие исследования в этой области Б. А. Казанского и др. Советская промышленность синтетического каучука основывается на исследованиях С. В. Лебедева по каталитическому получению дивинила из этилового спирта. Работы советских физико-химиков обеспечивают в настоящее время создание теоретического фундамента, на котором может базироваться дальнейшее развитие учения о катализе и [c.342]

Дефекты Шоттки встречаются чаще. Вообще всякие дефекты в структуре кристаллической решетки приводят к увеличению потенциальной энергии ее, что представляет особый интерес для теоретического гетерогенного катализа. В развитие этого вопроса иа основе теории полупроводников большой вклад внесен С. 3. Рогинским и Ф. Ф. Волькенштейном. [c.152]

В настоящее время не существует единой теории гетерогенных каталитических реакций, способной объяснить все свойства катализаторов и рассчитать для каждой реакции наиболее подходящий катализатор. Отдельные теории рассматривают лишь частные стороны каталитического процесса и пока еще не объединены в одно целое. В то же время создание общей теории гетерогенного катализа весьма актуально и позволит в будущем отказаться от длительных эмпирических поисков эффективных катализаторов и отыскивать наиболее оптимальные для каждой реакции катализаторы на основе теоретических расчетов. [c.355]

В основу книги положены физико-химические аспекты действия твердых катализаторов. Некоторые из изложенных теоретических представлений следует рассматривать критически. Однако мы надеемся, что после изучения этого вводного курса читатель убедится в надежности научных основ гетерогенного катализа, без знания которых практик в настоящее время работать успешно не может. [c.8]

Исследуя ту или иную теоретическую модель реального явления, необходимо четко представить себе, какие физические и математические приближения, допущения, аппроксимации лежат в ее основе. Знание и последовательный учет возможностей, а также границ применимости теоретического подхода, выбранного для решения конкретной задачи, является залогом корректности результатов исследования. Особенно важную роль это обстоятельство играет в квантовой химии, в частности в теории такого сложного явления, как гетерогенный катализ. Любая квантовомеханическая модель, будь то модель электронной структуры поверхности катализатора, сорбционного комплекса или промежуточной стадии каталитической реакции, включает целый комплекс разного рода приближений и упрощений. В настоящем разделе мы остановимся на наиболее фундаментальных приближениях квантовой химии, лежащих в основе подавляющего большинства исследований, проводимых в этой области. [c.26]

Лишь располагая таким теоретическим и экспериментальным материалом, унаследованным от классической органической химии и от первых выдающихся исследователей гетерогенного катализа, химики могли приступить к систематическим работам по прямому синтезу кислородсодержащих веществ на основе предельных нефтяных углеводородов. [c.306]

В книге освещается современное состояние проблемы кинетики и катализа, уточняются важнейшие понятия в этой области науки, приводятся различные мнения по основным вопросам кинетики и катализа и намечающиеся пути их решения, рассматриваются теоретические основы подбора катализаторов, критерии их качества, методы испытания каталитической активности, теории гетерогенного катализа. [c.2]

Курсу Теоретические основы органической химии в ЛГУ предшествуют Курсы Стереохимия , Строение материи и Катализ в органической химии в последнем в основном рассматриваются гетерогенно-каталитические процессы. [c.3]

Теоретическую и эмпирическую модели можно рассматривать как две крайние формы моделирования элементарных процессов. Если теория, на которой основывается модель, надежна и верна и если ее общие положения распространяются на рассматриваемую систему, то чем более теоретический характер носит модель, тем более полезной она, вероятно, окажется при разработке процесса. И напротив, там, где нет надежно обоснованной теории, как, например, в области гетерогенного катализа, более полезной может оказаться эмпирическая модель. Эпитет теоретическая подразумевает существование доказанной четкой общей зависимости, которая может служить основой для реалистической модели рассматриваемого конкретного случая. Реалистической мы будем называть модель, [c.228]

Вот один из возможных примеров. Мы сейчас находимся в затруднении, желая объяснить убедительным образом любопытный механизм процесса алкилирования углеводородов, который имеет такое большое практическое значение для производства высокооктановых жидких топлив. Одним из поводов для удивления, вызванного странным поведением парафиновых углеводородов, является, естественно, то, что температура и давление, необходимые для осуществления их превращений, могут сильно отличаться от условий, обычных в практике лабораторий органической химии. Ведь мы сформулировали большую часть своих идей на основе опытов, проводившихся в интервале от —15 до 4-100° или несколько выше и при атмосферном давлении. Тем не менее, хотя это и не так просто, нефтехимия медленно становится на собственные теоретические ноги , что верно даже в отношении явлений гетерогенного катализа. Д-р Гольдштейн превосходно изложил факты, требующие объяснения, хотя его главной заботой, несомненно, было описать круг деятельности промышленности химической переработки нефти и рассказать, что было сделано и как это было сделано. [c.7]

КАТАЛИЗ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ Теоретические основы [c.812]

Ознакомление с основами химической кинетики показывает, сколь важна ее роль в гетерогенном катализе и сколь она ему необходима. В химической кинетике теснейшим образом связываются вопросы теории и практики катализа. В настоящее время стало очевидным, что дальнейшее развитие теории каталитических процессов и реализация их в промышленности, а также усовершенствование технологии химических производств должны опираться на достаточно точные, полные, надежные и обоснованные кинетические модели. Такими моделями обеспечено лишь относительно небольшое число практически важных реакций. В равной мере кинетические модели необходимы и для выяснения глубоких закономерностей реакций, имеющих теоретическое значение. Создание общей теории катализа требует детальной информации о механизмах процессов с их сопоставлением и обобщением. Динамический характер каталитических реакций требует и их динамических исследований. [c.329]

Автор монографии — один из крупнейших мировых ученых в области катализа — посвятил свою книгу основным достижениям в наиболее важных разделах гетерогенного катализа. Большой опыт позволил ему весьма сжато, но с достаточной полнотой критически осветить успехи катализа по важнейшим классическим и новым направлениям и на этой основе рассмотреть теоретические концепции некоторых особенно важных каталитических методов — окислительного катализа, дейтерообмена и др. [c.4]

Определение характера зависимости структуры адсорбата от строения адсорбента является важной проблемой при изучении адсорбции и гетерогенного катализа. Многие исследования составили теоретическую и экспериментальную основу представления о так называемом геометрическом факторе в гетерогенном катализе [1]. В большинстве этих работ изменение геометрической структуры адсорбента достигалось путем полного или частичного изменения его химической природы, В качестве адсорбента использовали различные металлы, сплавы и твердые растворы. При этом изменение геометрии поверхности сопровождалось более или менее резким изменением химии поверхности, что затрудняло дифференциацию влияния структурных и химических факторов на поверхностную активность катализатора. Хотя эт факторы взаимосвязаны, интересно было бы выяснить, влияют ли изменения в топологии поверхности адсорбента, не сопровождаюш иеся существенными изменениями в его химическом составе, на протекание поверхностных реакций. Если поверхностная реакция протекает по механизму, при котором важное значение имеет ориентация адсорбционного слоя по отношению к адсорбенту, то совершенно очевидно, что при любом геометрическом расположении иоверхностных атомов адсорбента образуются промежуточные комплексы, различающиеся по структуре и энергии. В результате при варьировании [c.157]

Хотя на современном уровне нельзя еще теоретически на основе некоторых фундаментальных данных рассчитывать глубину протекания реакции в зависимости от времени, общие химические представления позволяют определить направление реакции и факторы, влияющие на ее скорость. В настоящее время в гетерогенном катализе особое значение придается применению большого фактического материала современной химии к исследованию поверхностных процессов. Для этого используют ряд явных или скрытых эмпирических приемов, таких, как корреляции, аналогии, метод последовательных приближений и т. д. [c.198]

Н. Д. Зелинского, Г. К. Борескова и других ученых нашей страны и за рубежом. Важную роль в развитии теоретических представлений в гетерогенном катализе сыграло выдвинутое Г. Тейлором в 1925-1926 гг. предположение, связывающее каталитическую активность твердых тел с определенным расположением атомов на их поверхности и наличием активных центров. Несколько позже, в 1929 г., А. А. Баландин создал основы мультиплетной теории катализа, глгшным содержанием которой является структурное соответствие между индексной группой реагирующих молекул и кристаллической решеткой, энергетическое соответствие между величинами энергий исходных связей реагирующих молекул и хемосорбированных связей этих молекул с катализатором, перераспределение связей в переходном мультиплет-ном комплексе. [c.636]

Книга включает обобщающие доклады и обзор1Й>1е работы одного из крупнейших ученых в области катализа академика Г.К. Бо-рескова. Рассматриваются основные вопросы гетерогенного катализа теоретические основы каталитического действия, кинетика и механизм каталитических реакций, научные основы приготовления катализаторов, технология каталитических процессов. Книга содержит краткий биографический очерк о Г.К. Борескове и указатель его трудов за 1981-1985 гг. [c.207]

В настоящее время. теория гетерогенного катализа не достигла еще такого уровня, чтобы только на ее основе можио было бы подбирать наиболее активный и селективный катализатор для данвюй реакции. Имеющиеся теоретические соображения о механизме гетерогенного катализа могут дать только некоторые общие указания прн решенни этой задачи. [c.461]

В соответствии с двумя аспектами кинетического метода (выдвижение теоретических гипотез о механизме реакции и их опытная проверка) моделирование кинетики гетерогенных каталитических процессов сочетает черты двух научных дисциплин теоретических основ кинетики гетерогенного катализа и математической теории эксперимента. Теоретические основы кинетики гетерогенного катализа весьма подробно изложены в монографии Кипермана [1], а идеи и методы математической теории эксперимента — в книге Налимова [21. Кроме того, широкое использование ЭВМ вызвало потребность в детальной формализации некоторых вопросов кинетики каталитических реакций и в автоматизации программирования кинетических уравнений. Эти проблемы мы также рассмотрим как составные части моделирования кинетики гетерогенного катализа. [c.12]

А. А. Баландин обратил особое внимание на геометрическое и энергетическое соответствие между строением и свойствами гетерогенных катализаторов и субстратами. Развитая им мультиплет-ная теория стала основой для развития теоретических концепций жесткого катализа. В работах Н. И. Кобозева установлено, что н небольшие скопления частиц (атомов) каталитически активного вещества на носителях, близкие по состоянию к аморфным обра- [c.322]

Соотношение коллективных и локальных взаимодействий в гетерогенном катализе необходимо определять на основе экспериментальных и теоретических разработок. Нуж1но учитывать проявление атомом активного центра строго определенной степени окисления на фоне коллективных свойств кристалла. Это положение, вытекающее из энергетического соответствия, развито в теориях Баландина, Кобозева. Вероятность локального взаимодействия должна зависеть и от числа атомов в активном центре согласно принципам структурного соответствия. Поэтому взаимодействие в катализе локально, но следует учитывать, в какой степени коллективные свойства кристалла влияют на интенсивность этого взаимодействия. [c.174]

Кинетический метод выяснения меха-. низма реакцпй сводится к сопоставлению наблюдаемой па опыте кинетики реакщш с зависимостями, выводимыми теоретически на основе определенных предположений о ее механизме. Другие пути изучения механизма реакций, такие как метод меченых атомов (см. Изотопные индикаторы), исследования оитич. активности, применение спектроскопии, масс-спектрометрни, электронного парамагнитного резонанса для идентификации и измерения концентраций промежуточных продуктов, существенно дополняют кинетич. метод. Для выяснения механизма гетерогенного катализа большое значение имеют исследования адсорбционных явлений, а также физич. методы изучения поверхностей — измерения контактных разностей потенциалов и др. [c.281]

На первый взгляд могло бы показаться, что на данном этапе нет необходимости в еще одном пособии по гетерогенному катализу, однако это не так. Все перечисленные выше книги в основном посвящены теоретическим и методическим вопросам катализа и обобщению накопленного экспериментального материала. Крайне важные для практического применения катализа вопросы массо- и тенлонереноса, принципы и основы проектирования аппаратуры для каталитических процессов, имеющие собственную теоретическую базу, и элементы технологии каталитических производств в этих книгах, за исключением книги Иоффе и Писмена, почти не освещаются. [c.5]

Боэм излагает теоретические основы химических реакций и методов определения различных функциональных групп, образующихся на поверхности твердых тел в разных условиях, и описывает результаты, полученные на основе этих методов. Здесь уместно отметить, что в химических методах существенную роль играют удача в выборе реагента, чувствительность реакции и отсутствие побочных процессов. Практически для надежности выводов требуется сопоставление всех доступных результатов, полученных разными методами, в том числе и физическими и физикохимическими,— оптической спектроскопии, ЭПР и т. д. Именно по этому пути и идет автор. В связи с тем, что катализ непосредственно связан с составом поверхности твердых тел, точное его знание очень важно и для теоретических и для практических целей. До сих пор в этом отношении изучено лишь небольшое количество твердых тел. Поэтому оригинальный и насыщенный материалом обзор Боэма и представляет большой интерес он подводит итоги обширного круга исследований, иллюстрирует достигнутые успехи и указывает на нерешенные вопросы и слабые стороны. Следует полагать, что эта статья вызовет большой интерес со стороны всех читателей, работающих в области гетерогенного катализа и адсорбции. [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология