ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Из предисловия к 1-му изданию ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛИЗА Теория каталитического действия из "Инженерная химия гетерогенного катализа" 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] Относительно приведенной в книге литературы следует оговорить, что авторы не ставили перед собой цели составления подробной библиографии. Наоборот, авторы стремились ограничиться минимумом необходимых ссылок на монографии, обзорные статьи и узко специальные сообщения. [c.4] Химическая промышленность до недавнего времени в основном базировалась на методах классической химии каталитические процессы были немногочисленны, а в органическом синтезе ограничивались почти исключительно введением гомогенных катализаторов — кислот или щелочей. В результате увеличения производства синтетических продуктов значительно возросло число каталитических, и в частности гетерогенно-каталитических (контактных) процессов. В ряде отраслей промышленности органического синтеза гетерогегао-каталитические процессы, как технологически наиболее прогрессивные, стали преобладающими. В настоящее время свыше 90% вводимых в действие многотоннажных химических процессов являются каталитическими, большей частью гетерогенно-каталитическими. Поэтому разработка и обобщение теоретических основ технологии промышленных гетерогенно-каталитических процессов — актуальная задача. [c.5] Под термином катализ обычно понимают явление ускорения химической реакции в результате действия какого-либо вещества (или веществ) — катализатора, количество которого практически не изменяется в ходе реакции. Следует подчеркнуть, что основным свойством катализаторов является способность вызывать реакции, не протекающие с заметной скоростью без их участия. [c.5] В зависимости от наличия поверхности раздела между реагентами и катализатором различают гомогенный и гетерогенный катализы. В первом случае реагенты и катализатор составляют одну фазу, во втором — они находятся в разных фазах. В гетерогенном катализе возможны различные комбинации агрегатных состояний катализатора и реагентов, однако практический интерес представляет почти исключительно катализ газообразных или жидких реагентов твердыми катализаторами. [c.5] Сложность явлений в техническом гетерогенном катализе делает необходимым его разностороннее изучение. Наука о реальном техническом процессе всегда будет относиться к области пограничных наук, так как на реальные промышленные процессы влияют самые различные факторы, изучение которых затрагивает различные области знаний. В отношении химических и, в частности, гетерогенЕО-ката-литических процессов это особенно существенно, поскольку оии определяются взаимодействием разнообразных химических и физических явлений, а их описание требует специальных математических методов. Кроме того, при разработке промышленных процессов и управлении ими следует руководствоваться и экономическими критериями. Поэтому нам кажется целесообразным для определения науки по исследованию, разработке и управлению промышленным химическим процессом ввести специальный термин — инженерная химия. [c.6] Как и всякая прикладная наука, инженерная химия гетерогенного катализа должна строиться в соответствии с теми практическими задачами, которые она призвана решать. В данном случае это разработка гетерогенно-каталитических процессов для химической промышленности. При этом могут разрабатываться как новые, ранее не освоенные химико-технологические процессы, так и различные модернизируемые варианты существующих промышленных производств. В общем случае разработка каждого каталитического процесса состоит из трех этапов 1) выбор катализатора, 2) выбор режима процесса и 3) выбор реактора. В отдельных случаях задача может быть ограничена одним или двумя этапами. [c.6] Для выполнения первого этапа, кроме чисто эмпирических сведений, необходимы представления о механизме гетерогенного катализа и в первую очередь о связи его с химическими и физикохимическими свойствами твердого вещества — катализатора — и участников катализируемой реакции. Активный и селективный катализаторы, кроме химических, должны, как правило, обладать еще определенными структурными свойствами. [c.6] Третий, завершаюш,ий этап разработки промышленного каталитического процесса — выбор реактора — тесно связан со вторым этапом, поскольку не только режим процесса определяет конструкцию реактора, но, в свою очередь, конструкция реактора накладывает определенные требования и ограничения на условия проведения реакции. Однако для выбора конструктивной схемы реактора требуются дополнительные знания, связанные с физической кинетикой, гидродинамикой и теплофизикой процессов в каталитических реакторах. Кроме того, создание работающего реактора требует оценки его устойчивости в ходе эксплуатации. Наконец, среди многообразия возможных конструктивных схем реакторов необходимо суметь достаточно обоснованно выбрать наилучший, т. е. оптимальный вариант. Для решения двух последних вопросов следует ознакомиться со специальным математическим аппаратом теории устойчивости и теории оптимального управления. [c.7] В соответствии с изложенными требованиями, инженернай химия гетерогенного катализа должна включать в себя физико-химические основы гетерогенного катализа, кинетику и макрокинетику гетерогенно-каталитических процессов, теорию каталитических реакторов. Все эти достаточно далеко отстоящие друг от друга отрасли знания объединены общим объектом приложения. [c.7] Всякая прикладная наука включает в себя и экспериментальные методы исследований. В инженерной химии они не очень специфичны и в значительной своей части идентичны таковым, применяемым в химической кинетике, прикладной гидродинамике и теплофизике. Более специфическими являются скорее методы обработки экспериментальных данных, которые разрабатываются с учетом возможности использования информации, полученной с модельных или крупных полупромышленных и промышленных установок. Эти экспериментальные и специфические математические методы обработки данных экспериментов составляют неотъемлемую часть знаний, необходимых для разработки промышленных каталитических процессов. [c.7] Вернуться к основной статье