Обложка Койфман О.И. Теория и практика гетерогенных катализаторов и адсорбентов
Id: 267911
2399 руб.

Теория и практика гетерогенных катализаторов и адсорбентов

Koifman O.I. (editor) «Theory and practice of heterogeneous catalysts and adsorbents». (In Russian)
URSS. 2020. 528 с. ISBN 978-5-9710-8499-0.
Белая офсетная бумага
  • Твердый переплет
Белая офсетная бумага.

Аннотация

Материал коллективной монографии отражает содержание ключевых докладов, обсуждаемых на Всероссийских конференциях «Актуальные проблемы теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов» с 2016 по 2019 г. Конференция ежегодно проводится Ивановским государственным химико-технологическим университетом совместно с Научным советом РАН по физической химии.

Издание предназначено для научно-технических работников... (Подробнее)


Оглавление
Предисловие редактора (Койфман О.И.)11
Введение (Афинеевский А.В., Прозоров Д.А.)13
Глава 1. Сколько молекул субстратов может связать один активный центр гетерогенного катализатора15
Кацман Е.А., Данюшевский В.Я., Шамсиев Р.С., Флид В.Р.
Заключение23
Литература24
Глава 2. Получение и применение сульфокислотных катализаторов на основе лигнина25
Каримов О.Х., Тептерева Г.А., Флид В.Р., Мовсумзаде Э.М.
2.1. Получение углеродного носителя и катализатора28
2.1.1. Термическая обработка29
2.1.2. Физическая активация32
2.1.3. Химическая активация34
2.2. Другие методы получения катализаторов42
2.2.1. Темплатный синтез43
2.2.2. Ионный обмен43
2.2.3. Электроформование44
2.2.4. Золь-гель синтез45
2.2.5. Применение сульфокислотных катализаторов47
Литература58
Глава 3. Промышленные инновационные катализаторы и лечебные препараты на основе полупродуктов при производстве катализаторов66
Голосман Е.З., Ефремов В.Н.
Введение||66
3.1. Катализаторы на основе специальных цементов69
3.2. Практическая ценность и эффективность работы72
3.3. Катализаторы производства «НИАП-КАТАЛИЗАТОР»73
3.4. Катализаторы метанирования80
3.5. Катализаторы разложения аммиака96
3.6. Очистка технологических и выбросных газов от кислорода, оксидов азота и углеводородов103
3.7. Каталитические системы на основе элементов I, II групп и особо чистых специальных цементов для создания высокопрочных и активных катализаторов процессов окислительного хлорирования, гидро– и дегидрохлорирования углеводородов109
3.8. Катализаторы на алюмокальциевой основе для получения азотсодержащих органических продуктов110
3.9. Катализаторы для процесса низкотемпературной паровой конверсии монооксида углерода113
3.10. Катализаторы защитного (лобового) слоя для процессов паровой конверсии оксида углерода115
3.11. Создание катализаторного производства в г. Керманшах (Исламская республика Иран)118
3.12. Cu-Zn-цементсодержащий катализатор для двухступенчатой паровой конверсии монооксида углерода в водородных установках118
3.13. Синтез 2-этилгексанола и γ-бутиролактона120
3.14. Бутиловые и жирные спирты122
3.15. Синтез анилина и N-монометиланилина124
3.16. Дегидрирование циклогексанола и очистка газов в производствах капролактама и адипиновой кислоты125
3.17. Разложение метанола126
3.18. Использование отходов металлургических производств для производства промышленных катализаторов128
3.19. Препараты для защиты растений «МедьАгро» и лечения животных от бактериальных заболеваний «X-Hooves»131
3.20. Разработка и исследование цементсодержащих катализаторов и носителей для различных процессов136
Литература139
Глава 4. Неорганические сложные оксиды со структурами минералов пирохлора и перовскита как потенциальные материалы гетерогенных катализаторов141
Князев А.В., Сыров Е.В., Шварева А.Г.
Введение||141
4.1. Кристаллическая структура пирохлоров141
4.2. Методы синтеза пирохлорных катализаторов143
4.3. Катализаторы парового риформинга метана144
4.4. Катализаторы парового риформинга этанола148
4.5. Фотокатализаторы153
4.6. Кристаллическая структура перовскитов157
4.7. Методы синтеза перовскитных катализаторов161
4.8. Адсорбция газов163
4.9. Гетерогенный катализ164
Заключение169
Литература169
Глава 5. Цинк-алюминиевые сорбенты для тонкой очистки технологических газов от паров соляной кислоты179
Прокофьев В.Ю., Гордина Н.Е., Афанасьева Е.Е.
Литература218
Глава 6. Основные закономерности восстановления хлорорганических соединений221
Флид М.Р., Карташов Л.М., Трегер Ю.А.
Введение||221
6.1. Электрохимическое восстановление223
6.2. Радиолитическое восстановление и дехлорирование224
6.3. Гидродехлорирование с использованием водорода225
6.3.1. Термическое гидродехлорирование231
6.3.2. Технология термического гидродехлорирования236
6.4. Каталитическое гидродехлорирование239
6.4.1. Каталитические системы239
6.4.2. Сравнительные данные процессов гидродехлорирования хлоруглеводородов247
6.4.3. Механизм и кинетика процесса251
6.4.4. Дезактивация и стабильность работы катализаторов261
6.4.5. Селективное каталитическое гидродехлорирование266
6.4.6. Гидродехлорирование на катализаторах с благородными металлами267
6.4.7. Катализаторы на основе никеля, хрома и других металлов переменной валентности, бинарные и сложные каталитические системы270
6.4.8. Процесс гидродехлорирования в присутствии никельхромового катализатора276
6.4.9. Реализация процесса каталитического гидродехлорирования281
6.4.10. Каталитические методы восстановления хлорорганических соединений в водной среде283
6.5. Восстановление хлорорганических соединений гидридами металлов и комплексными гидридами элементов285
Заключение287
Литература288
Глава 7. Коксообразование в процессе пиролиза 1,2-дихлорэтана301
Трушечкина М.А., Флид М.Р., Сидоренкова А.П., Флид В.Р., Трегер Ю.А.
Введение||302
7.1. Экспериментальная часть310
7.2. Результаты и обсуждение312
7.2.1. Закономерности образования побочных продуктов и кокса в процессе пиролиза ДХЭ. Влияние фактора поверхности312
7.2.2. Влияние металлов на коксообразование и показатели процесса пиролиза ДХЭ324
7.2.3. Влияние органических примесей на коксообразование и показатели процесса пиролиза ДХЭ336
7.2.4. Влияние добавок водорода на коксообразование и показатели процесса пиролиза ДХЭ353
Заключение365
Литература366
Глава 8. Ионосорбция на дисперсном никеле: роль магнитного состояния и хемосорбированных частиц369
Михаленко И.И., Ягодовский В.Д.
Введение||369
8.1. Электронное состояние поверхности металла370
8.2. Индуцированная адсорбция375
8.3. Методы исследования и объекты378
8.4. Ферромагнитные пленки и порошки. Магнитоадсорбционный эффект384
8.4.а. Элементы теории ферромагнетизма384
8.4.б. Модификация никеля хемосорбцией СО, кислородом, пироуглеродом393
8.4.в. Ультрадисперсный порошок никеля с углеродом, серой и калием на поверхности406
Заключение415
Литература417
Глава 9. От теории к практике синтеза и промышленной эксплуатации железомолибденовых катализаторов окислительного дегидрирования метанола в формальдегид419
Ильин А.А., Румянцев Р.Н., Смирнов Н.Н., Ильин А.П.
9.1. Размер частиц, пористая структура промышленных молибденсодержащих катализаторов423
9.2. Оценка эффективности работы железохроммолибденового катализатора в промышленных условиях [6, 22]426
9.3. Изучение активности и стабильности Fe-Cr-Mo катализатора428
9.4. Оценка эффективности работы железомолибденового катализатора429
9.5. Пористая структура промышленных железомолибденовых катализаторов433
9.6. Анализ эксплуатации железомолибденовых катализаторов436
9.7. Выбор условий синтеза железомолибденового катализатора получения формальдегида440
9.8. Гидротермальный синтез молибдата железа444
9.9. Механохимической синтез молибдата железа из Fe2(NO3)3.9H2O и H2MoO4453
9.10. Синтез Fe2(MoO4)3 из Fe2O3 и МоО3463
9.11. Исследование каталитической активности опытных образцов железомолибденового катализатора471
Заключение474
Литература476
Глава 10. Адсорбция анионных и катионных ядов на катализаторах реакций жидкофазной гидрогенизации как способ контроля активности и селективности482
Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Вдовин Ю.А., Смирнов Д.В.
10.1. Влияние каталитических ядов на реакционную способность форм адсорбированного водорода и кинетические характеристики реакций гидрогенизации на переходных металлах483
10.2. Синтез никелевых катализаторов реакций жидкофазной гидрогенизации489
10.3. Методика контролируемой дезактивации анионными ядами490
10.4. Методика частичной дезактивации катионными ядами493
10.5. Методика регенерации дезактивированного скелетного никеля494
10.6. Адсорбция катионных ядов на поверхности скелетного никеля495
10.7. Кинетика реакций гидрогенизации малеата натрия на частично дезактивированном скелетном никелевом катализаторе497
10.8. Распределение катионных каталитических ядов между катализатором и объёмной фазой501
10.9. Каталитическая активность скелетного никелевого катализатора при различных степенях дезактивации катионными каталитическими поверхностными ядами502
10.10. Специфика взаимодействия катионных каталитических ядов с поверхностью никелевого катализатора505
10.11. Кинетика реакций гидрогенизации на частично дезактивированном нанесённом никелевом катализаторе513
Литература522

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

Посвящается 90-летию Ивановского государственного химико-технологического университета

Представленная коллективная монография является результатом работы ряда научных коллективов ведущих научно-исследовательских институтов и университетов России, которые активно взаимодействуют и обсуждают общие проблемы теории катализа и адсорбции, как в рамках ежегодно проводимой Всероссийской конференции «Актуальные проблемы теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов», так и на других профильных конференциях и симпозиумах. В монографии систематизированы теоретические представления и результаты экспериментальных работ, посвящённых исследованию современных проблем теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов.

В первой главе авторы (Кацман Е.А., Данюшевский В.Я., Шамсиев Р.С., Флид В.Р.) рассматривают вопросы, связанные с учётом количества молекул субстратов, которые может связать один активный центр гетерогенного катализатора. Их выводы значительно расширяют современное понимание теории Ленгмюра.

Следующая глава, изложенная Каримовым О.Х., Тептеревой Г.А., Флидом В.Р., Мовсумзаде Э.М., концентрирует своё внимание на практической стороне получения и применения сульфокислотных катализаторов на основе лигнина.

Третья глава авторского коллектива: Голосман Е.З, Ефремов В.Н., посвящена исследованию, внедрению в промышленность более 200 катализаторов, а также созданию и внедрению новых высокоэффективных, при этом экологичных препаратов для защиты растений и лечения животных, полученных при синтезе полупродуктов катализаторов.

В четвёртой главе (Князев А.В., Сыров Е.В., Шварева А.Г.) подробно рассматривают свойства и методы синтеза сложных оксидов со структурами минералов пирохлора и перовскита, которые используются в качестве катализаторов для реакции окисления CO, NO и их смеси, процессов риформинга метана и этанола, фотокаталитического разложения органических соединений, а также в качестве сорбентов для поглощения таких газов, как CO и NO.

Глава пятая - Прокофьева В.Ю., Гординой Н.Е. посвящена поиску путей усовершенствования процесса твёрдофазного синтеза сорбентов, основанные на методах механохимической активации и ультразвуковой обработки. Рассмотрены физико-химические аспекты изготовления формованных сорбентов с заданной структурой и, как следствие, адсорбционными свойствами.

В монографии рассмотрены закономерности переработки хлорорганических соединений (глава шестая - Флид М.Р., Карташов Л.М., Трегер Ю.А.). Представлены научные подходы к различным способам восстановления хлорорганических соединений, проведённый солидный аналитический обзор литературы в совокупности с собственным экспериментальным материалом позволили авторам сделать фундаментальные обобщения закономерностей данного класса реакций.

Представлены результаты исследования количественных и структурных характеристик углеродистых отложений, образующихся в процессе пиролиза 1,2-дихлорэтана, а также влияние конструкционных материалов и органических примесей – трихлорэтилена, бензола и 1,1 дихлорэтана, на показатели процесса пиролиза, включая интенсивность коксообразования (глава седьмая - Трушечкина М.А., Флид М.Р., Сидоренкова А.П., Флид В.Р., Трегер Ю.А.).

Восьмая глава представляет из себя обзор работ школы профессоров Ягодовского В.Д. и Михаленко И.И., посвящённых адсорбции на поверхности никеля. Представленные в обзоре результаты свидетельствуют о влиянии малых количеств поверхностных добавок в виде продуктов хемосорбции простых молекул на электрофизические и магнитные свойства наноразмерных частиц гранулированных плёнок и ультрадиспесного порошка никеля. Обнаружен ингибирующий эффект малых количеств пироуглерода (адсорбция и термолиз этилена) в реакции хемосорбированного кислорода с моноксидом углерода на УДП никеля.

Последние две главы (глава 9 - Ильин А.А., Румянцев Р.Н., Смирнов Н.Н., Ильин А.П.; глава 10 - Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Вдовин Ю.А., Смирнов Д.В.), отражают работы научных коллективов Ивановского государственного химико-технологического университета, освещают методики синтеза катализаторов гидрирования и дегидрирования на основе переходных металлов, показывают новые подходы к созданию каталитических систем с регулируемыми адсорбционными свойствами. Предложены принципы смещения адсорбционных равновесий, что в будущем должно позволить создать теории, позволяющие прогнозировать каталитические свойства переходных металлов в реакциях восстановления и дегидрирования различных классов органических соединений.

Несомненно, что обширный материал в области исследования процессов адсорбции и гетерогенных катализаторов, придаёт представленной монографии как научное, так и образовательное значение. Книга окажется полезной для широкого круга научных сотрудников, преподавателей университетов и специалистов-практиков, работающих в области создания и изучения гетерогенных каталитических систем.

Член-корреспондент РАН

О. И. Койфман


ВВЕДЕНИЕ

Катализ является одним из основных средств управления химическими процессами в промышленной и лабораторной практике. С помощью катализаторов управляют скоростями и направлением протекания целевых реакций, становится возможным существенно расширять сырьевую базу. 90% всего промышленного химического производства – каталитические процессы. Реализация новых технологических схем всё в большей степени зависит от разработки достаточно эффективных катализаторов. Работы в области изучения механизмов каталитических процессов, закономерностей адсорбции реагирующих веществ, массо- и теплопереноса ведутся достаточно широко уже продолжительное время, однако закономерностей, обобщающих все каталитические процессы, практически не найдено и уровень развития теории отдельных реакций с участием катализатора могут существенно отличаться. Большое количество работ носят эмпирический характер, что требует больших трудозатрат. В виду этого большое значение в области гетерогенного катализа приобретают работы фундаментального характера, исследования, позволяющие предвидеть адсорбционные и каталитические свойства металлов и катализаторов на их основе.

Неотъемлемой частью каталитического процесса является адсорбция. Согласно всем существующим теоретическим представлениям закономерности адсорбции реагирующих веществ определяют активность и селективность любого катализатора. Использование закономерностей адсорбции для объяснения наблюдаемых кинетических закономерностей и раскрытия механизмов каталитического действия выделено в качестве приоритетной задачи Европейской федерации каталитических обществ EFCATS. Подобная научная задача очень сложна, поскольку для её решения закономерности адсорбции необходимо рассматривать непосредственно в условиях протекания каталитической реакции. Подходы к экспериментальным методам таких измерений в литературе крайне ограничены. Однако, в частных случаях, возможно достаточно успешно проводить поиск корреляций результатов отдельных адсорбционных и кинетических экспериментов.

Материал коллективной монографии отражает содержание наиболее актуальных проблем, обсуждаемых на Всероссийских конференциях «Актуальные проблемы теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов» с 2016 по 2019 г. Конференция ежегодно проводится Ивановским государственным химико-технологическим университетом совместно с Научным советом РАН по физической химии. В монографии приведены обзоры основных результатов исследований авторских коллективов ведущих университетов и представителей промышленности, работающих в области гетерогенного катализа и адсорбции: Ивановский государственный химико-технологический университет, г. Иваново, МИРЭА – Российский технологический университет, г. Москва; Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород; Научно-исследовательский инженерный центр «Синтез», г. Москва; ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», г. Новомосковск.

Материал монографии, несомненно, имеет как научное, так и образовательное значение, будет полезен для научно-технических работников и аспирантов, специализирующихся в области катализа и адсорбции, а также для специалистов промышленности, использующих технологические процессы в гетерогенных системах. Воспитание новых высококвалифицированных кадров невозможно без издания литературы посвящённой фундаментальным основам каталитических технологий, отражающих современные подходы к исследованию различных реакций. Кроме того, в монографию вошли данные по синтезу и промышленному применению гетерогенных катализаторов в целом ряде процессов.

Такими образом, в представленной монографии рассматривается широкий круг вопросов теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов, связанных с теорией лабораторного синтеза, подбора, испытания, промышленного производства.

Афинеевский А.В., Прозоров Д.А.


О редакторе
Койфман Оскар Иосифович
Член-корреспондент РАН, доктор химических наук, профессор. Заведующий кафедрой химии и технологии высокомолекулярных соединений Ивановского государственного химико-технологического университета, заведующий лабораторией Института химии растворов им. Г. А. Крестова РАН. Известный специалист в области физической, координационной и синтетической химии тетрапиррольных макрогетероциклов и порфиринполимеров. О. И. Койфман — заслуженный деятель науки, лауреат премии Президента РФ в области образования (2003), премии Правительства РФ в области науки и техники (2002). Автор более 1300 публикаций.