Каталіз у хімічній технології
Спеціальність: Хімічні технології неорганічних речовин і водоочищення
Код дисципліни: 7.161.01.E.024
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Хімії і технології неорганічних речовин
Лектор: Курилець Оксана
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: спеціалізовано – професійні фахові компетентності:
(ФКС 2.1.) Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в області каталітичних хіміко-технологічних процесів, технологій речовин високої чистоти та мінеральних солей.
(ФКС 2.2.) Здатність критично аналізувати сучасні технології та формувати вимоги для розроблення інноваційних процесів і перспективних каталітичних процесів технологій неорганічних речовин, речовин високої чистоти та мінеральних солей.
(ФКС 2.3.) Здатність проводити наукові роботи в області каталітичних хіміко-технологічних процесів, технологій речовин високої чистоти та мінеральних солей.
Результати навчання: РН1 (ПР2.) Здійснювати пошук необхідної інформації з хімічної технології, процесів і обладнання виробництв хімічних речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, аналізувати та оцінювати відповідну інформацію).
РН2 (ПР7.) Здійснювати у науково-технічній літературі, патентах, базах даних, інших джерелах пошук необхідної інформації з хімічної технології, процесів і обладнання виробництв хімічних речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, і аналізувати та оцінювати відповідну інформацію.
РН3 (КОМ1) Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема, до осіб, які навчаються.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
1. Загальна хімічна технологія
2. Загальна та неорганічна хімія
3. Фізична хімія
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
1.Хіміко-технологічні процеси у підготовці природних вод;
2.Хімія та технологія наноматеріалів.
Короткий зміст навчальної програми: У навчальній дисципліні «Каталіз у хімічній технології» розглядають суть та особливості явища каталізу, його різновиди – гомогенний та гетерогенний, сучасні погляди на природу каталітичної дії, а також основи технології одержання промислових контактних мас їх класифікацію та особливості.
Опис: 1. Роль каталізу в хімічній технології. Суть та особливості каталізу. Природа каталітичної дії. Основні поняття хімічної кінетики і їх застосування в каталізі. Загальна енергетична схема некаталізованих та каталізованих реакцій. Ентропійний та енергетичний фактори. Стадійний та асоціативний механізми каталізу.
2. Тема: Гомогенний каталіз.
Питання. Проміжні стадії в гомогенному каталізі. Загальна схема розрахунку кінетики гомогенних каталітичних реакцій. Газофазний каталіз. Каталітичні процеси в розчинах. Каталіз кислотами і лугами. Електрофільний і нуклеофільний каталіз. Окисно-відновний каталіз. Каталіз комплексними сполуками перехідних металів.
3. Тема: Гетерогенний каталіз.
Питання. Особливості гетерогенних каталітичних процесів. Елементарні стадії в гетерогенному каталізі. Активаційний процес в гетероген-ному каталізі. Адсорбція в гетерогенному каталізі. Характеристика типів адсорбції. Ізотерми адсорбції. Теплоти адсорбції. Кінетика гетерогенних каталітичних реакцій. Використання ступеневих кінетичних рівнянь. Формальні кінетичні моделі. Механізми Ленгмюра-Хіншельвуда та Ріділалі. Кінетичне рівняння. Хоугена-Уотсона. Принцип стаціонарності Боденштейна. Істинна та уявна енергія активації гетерогенних хемічних процесів. Кінетика реакцій в потоці.
4. Тема . Елементи макрокінетики в каталізі.
Питання. Масопередача в порах. Дифузія. Види дифузії. Вплив дифузії на швидкість каталітичних процесів. Області протікання реакцій. Реакції в зерні. Реакції на зовнішній поверхні. Зовнішньодифузійне, внутрішньодифузійне гальмування та розігрів поверхні каталізатора. Вплив дифузії на порядок реакцій та селективність. Критерії оцінки впливу дифузії.
5. Тема . Сучасні погляди на природу каталітичної дії.
Питання. Отруєння каталізатора і основи теорії активних центрів. Роль дефектів кристалів у каталітичних процесах. Основні положення мультиплетної теорії. Принципи геометричної та енергетичної відповідності. Основи теорії активних ансамблів. Електронні уявлення в каталізі. Магнітні та каталітичні властивості перехідних металів. Робота виходу електрона і каталітичні властивості металів і напівпровідників. Каталітична активність та методи підбору хімічно-активних каталізаторів Визначення каталітичної активності. Фактори, що впливають на активність каталізатора. Якісні принципи підбору активних каталізаторів. Теоретичні основи підбору каталізаторів з максимальною активністю.
6. Тема. Основи технології каталізаторів.
Питання. Основні вимоги до каталізаторів при експлуатації в промислових умовах. Характеристики каталізаторів. Вплив домішок на характеристики каталізаторів. Промотори, модифікатори, змішані контактні маси. Причини підвищення активності при використанні складних каталітичних систем. Загальні відомості про отруєння каталізаторів. Істинне отруєння, його види, особливості та методи запобігання. Блокування активних центрів. Регенерація контактних мас.
7.Тема. Технологія важливих промислових контактних мас.
Питання. Класифікація та основи технології промислових контактних мас. Осаджені контактні маси. Загальна технологічна схема. Характеристика основних технологічних стадій та факторів, що впливають на ефективність виробництва. Виробництво барієвоалюмованадієвої контактної маси. Виробництво каталізаторів конверсії оксиду вуглецю. Каталізатори на носіях. Загальна технологічна схема. Методи нанесення каталізатора на носії. Характеристика основних носіїв. Виробництво контактної маси для окислення оксиду сірки в киплячому шарі. Контактні маси, одержані механічним змішуванням. Загальна технологічна схема. Характеристика основних технологічних стадій. Виробництво сульфованадат-діатомітової контактної маси. Плавлені і скелетні контактні маси. Виробництво платинових сіткових та залізних каталізаторів. Загальні відомості про природні, цеолітні та органічні каталізатори.
Методи та критерії оцінювання: Виконання та захист практичних і лабораторних робіт, семестровий іспит, який проводять у письмово-усній формі; екзамен перед комісією з фіксацією питань та відповідей на них.
Критерії оцінювання результатів навчання: -здобувач освіти допускається до складання семестрового контролю (у формі екзамену) лише після обов’язкового виконання і захисту реферату. Максимальна сума балів за поточний контроль – 30;
-екзамен складається з двох компонент: письмової (?=50 балів) та усної (?=20 балів);
-оцінювання результатів навчання здобувачів освіти здійснюють відповідно до 100-бальної шкали оцінювання, встановленої у Національному університеті «Львівська політехніка». Методику розподілу та нарахування балів здобувачам вищої освіти регламентовано Положенням про організацію та проведення поточного і семестрового контролю результатів навчання здобувачів освіти Національному університеті «Львівська політехніка»
(https://lpnu.ua/sites/default/files/2020/pages/2028/svo0309polozhennyaproorganizaciyutaprovedennyapotochnogoisemestrovogokontrolyu.pdf).
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1.Хімічна технологія каталізаторів та каталітичних процесів: Конспект лекцій з розділу «Технологія каталізаторів». Лабораторний практикум. [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія», спеціалізації «Хімічні технології неорганічних речовин та водоочищення» /уклад. Т.І. Обушенко, Ю.М. Феденко; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові
2. Піх З.Г., Мельник Ю.Р., Мельник С.Р. Каталіз в хімії та технології. Підручник. – Львів: Бадікова Н.О., 2016. – 286 с.данні (1 файл: 6,5 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 300 с.
3.Теорія адсорбції і каталізу. Курс лекцій та комп’ютерний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для здобувачів ступеня магістра за освіт. Програмою «Хімічні технології та інженерія» спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія» / КПІ ім. Ігоря Сікорського ; уклад.: А. Л. Концевой, С. А. Концевой. – Електронні текстові дані (1 файл: 7.87 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 237 с.
4. Текст лекцій за дисципліною «Кінетика і каталіз» для здобувачів першого рівня вищої освіти (бакалавр) галузі знань 16 хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 хімічні технології та інженерія / Укладачі: І.М. Глікіна, Є.І. Зубцов. – Київ: вид-во СНУ ім. В. Даля, 2023. – 147 с.
Навчально-методичне забезпечення
1. Методичні вказівки і контрольні завдання «Каталіз в хімічній технології» з дисципліни «Каталіз в хімічній технології» для студентів другого (магістерського) рівня вищої освіти спеціальності 161 “Хімічні технології та інженерія” усіх форм навчання. ,Укл.: Курилець О.Г., Гелеш А.Б.).– Львів: 2024. – 16 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).