РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ и ГАЗА

имени И.М. Губкина

Утверждена проректором

по научной работе

проф. А.В. Мурадовым

31 марта 2014 года

ПРОГРАММА

вступительного испытания по направлению 18.06.01 - «Химическая технология»

для поступающих в аспирантуру РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина в 2014/2015 уч. году Москва 2014 Программа вступительного испытания по направлению 18.06.01 - «Химическая технология» разработана на основании требований, установленных паспортами научных специальностей (05.17.03, 05.17.07, 05.17.08), входящих в данное направление.

Вопросы к вступительному экзамену в аспирантуру по специальности 05.17.03 Технология электрохимических процессов и защита от коррозии Введение Настоящая программа охватывает основополагающие разделы электрохимии, металловедения, физической и органической химии.

1. Основы электрохимии, металловедения, физической и органической химии Термодинамическая возможность химических реакций. Основные закономерности гомогенных и гетерогенных химических реакций. Адсорбция на однородных и неоднородных поверхностях, основные типы изотерм. Электрохимические системы и их термодинамическая особенность. Равновесные и неравновесные электродные потенциалы.

Различные типы равновесных потенциалов. Электроды сравнения, ряд стандартных потенциалов. Водородный и кислородный электроды. Термодинамическая оценка возможности электрохимических реакций, включая анодное растворение и катодное осаждение металлов.

Двойной слой на границе электрод – раствор. Процессы заряжения и разряда двойного слоя, фарадеевы процессы. Принцип независимости электрохимических реакций. Ток обмена. Замедленная стадия электродного процесса, различные виды замедленных стадий. Перенапряжение. Кинетика процессов с замедленной стадией переноса заряда. Уравнение Таффеля. Массоперенос в электродных процессах.

Диффузионный слой. Скорость реакций с замедленной диффузионной стадией. Учет миграции и конвекции. Основные особенности кинетики и механизма катодного восстановления кислорода и влияние на них природы металла. Совместное протекание и косвенное взаимовлияние катодных процессов: выделения водорода и осаждения металла, выделения водорода и восстановления кислорода. Определение скорости электродного процесса по току поляризации. Электродная поляризация и перенапряжение.

Гальванические и потенциостатические методы получения поляризационных кривых.

Истинные зависимости скорости процесса от потенциала и поляризационные кривые.

Металлическая связь. Понятие о зонной теории металлов. Кристаллическая структура и дефекты решетки металлов. Диаграммы состояния и свойства сплавов.

Твердые растворы, фазы внедрения, интерметаллические соединения. Объемная и граничная диффузия в металлах и сплавах. Сегрегация и выделение фаз по границам зерен. Основные виды термической обработки сплавов. Прочность и деформируемость металлов и сплавов. Долговечность металлов под нагрузкой. Усталость металлов.

Строение и классификация органических соединений. Типы реакций с участием органических соединений. Азотсодержащие и кремнийорганические соединения.

Реактопласты, фтор- и хлорсодержащие полимеры, синтетические каучуки. Органические растворители, комплексоны, гетероциклические соединения. Органические пигменты, поверхностно-активные вещества.

2. Электрохимическое и химическое осаждение различных материалов Виды гальванических покрытий и их назначение. Требования, предъявляемые к покрываемой поверхности и к покрытиям в гальванопластике. Неэлектрохимические методы нанесения металлических покрытий и сравнительная их характеристика. Контроль качества покрытий. Основные виды производственного оборудования. Механизм электрокристаллизации. Влияние на структуру и свойства гальванических осадков состава электролита (природы и концентрации ионов основного металла, ионов других металлов, рН, поверхностно-активных веществ), режима электролиза (плотности тока, температуры перемешивания, нестационарных условий), состояния поверхности катода. Причины образования губчатых осадков и методы их устранения. Условия и механизм образования блестящих осадков. Условия совместного электроосаждения металлов.

Распределение тока и металла при электроосаждении металлов. Критерий равномерности распределения тока и металла по поверхности катода. Влияние различных факторов на равномерность электрохимических осадков. Микрорассеивающая и выравнивающая способность электролитов. Экспериментальные методы изучения распределения тока и металла.

Подготовка поверхности изделий перед покрытием. Механическая подготовка поверхности. Химическая и электрохимическая полировка металлов.

Электрохимическое нанесение покрытий: цинкование, кадмирование, меднение, никелирование, хромирование, оловянирование, свинцевание, железнение, покрытие благородными металлами, покрытие сплавами (латуню, бронзой и др.). Специальные добавки к электролитам и их роль, вредные примеси, пути интенсификации процессов.

Покрытие легких металлов и их сплавов (титан, алюминий, магний, цинковые сплавы), многослойные и композиционные электрохимические покрытия.

Химическое и электрохимическое оксидирование и фосфатирование металлов.

Назначение и сущность процессов.

Требования к гальванопластическим осадкам и отличительные особенности технологического процесса. Матрицы и их изготовление. Металлизация диэлектриков.

Электролитическое наращивание металла и отделение осадков.

3. Электрохимический синтез, электролиз и размерная обработка материалов Характерные особенности процессов электрохимического синтеза, связанные с многостадийностью процессов окисления и восстановления при образовании сложных неорганических и органических соединений. Роль состояния поверхности электрода.

Электродный потенциал и селективность процессов электрохимического окисления и восстановления. Электролиз при контролируемом потенциале. Принципы выбора состава подвергаемого электролизу раствора: электролиз с катализаторами-переносчиками.

Примеры процессов электросинтеза неорганических веществ: кислородные соединения хлора, надсерная кислота и ее соли, пербораты, кислородные соединения марганца. Примеры процессов электросинтеза органических соединений: реакции присоединения и замещения, димеризации и конденсации, окисления и восстановления, кривые разряда и заряда, емкость, отдача, самозаряд, мощность, коэффициент полезного использования активных веществ, технический ресурс.

Электролитическое производство хлора и щелочей. Общие сведения. Механизм катодных и анодных процессов при электролизе хлоридов. Процессы, происходящие в объеме раствора, и их влияние на направление электронных реакций.

Принципы электролиза растворов хлоридов с фильтрующей диафрагмой и твердым катодом. Оптимальные условия электролиза. Электродные материалы и диафрагмы.

Конструкции электролизеров с твердым катодом. Анализ составляющих баланса напряжения и пути снижения напряжения на электролизере. Конструкции электролизеров с ртутным катодом и разлагателем амальгам.

Электролиз соляной кислоты. Получение хлора из попутной соляной кислоты.

Прямой и косвенный методы электролиза соляной кислоты.

Основные характеристики электрохимических аппаратов. Схема электрохимического аппарата: корпус, электроды, диафрагма. Классификация электрохимических аппаратов по характеру работы: электрохимические реакторы, электролитические ванны, источники электрической энергии, электрохимические приборы.

Электрокинетические процессы. Электроосмос и электрофорез. Области технического применения. Электродиализ. Электрохимическое обессоливание воды и электрохимическая деминерализация органических соединений.

4. Химические источники электрической энергии Основные типы гальванических элементов. Сухие гальванические элементы. Типы и конструкции сухих гальванических элементов. Наливные и резервные гальванические элементы.

Свинцовые аккумуляторы. Реакции токообразования. Электрические характеристики. Устройство.

Щелочные аккумуляторы. Кадмий-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы.

Реакции токообразования. Электрические характеристики. Герметичные аккумуляторы.

Устройство аккумуляторов. Цинк-никелевые и цинк-серебряные аккумуляторы.

Электрические характеристики и устройство.

Топливные элементы. Классификация топливных элементов. Перспективы их применения.

5. Коррозия металлов в электролитических средах Химический и электрохимический механизм растворения металлов.

Электрохимическая коррозия («саморастворение»). Понятие о коррозии с вытеснением водорода и восстановлением кислорода (с водородной и кислородной деполяризацией).

Другие возможные окислители в коррозионных процессах. Термодинамическая возможность «саморастворения» металлов. Методологическое применение категорий «возможности» и «действительности» к рассмотрению процесса коррозии металлов.

Анодные процессы при коррозии металлов. Диаграммы Пурбе. Закономерности анодного растворения металлов. Электрохимические реакции перехода. Перенапряжение перехода. Классическая зависимость скорости растворения металлов от потенциала при постоянном состоянии поверхности (уравнение кинетики активного анодного растворения). Предэкспоненциальный множитель как характеристика состояния поверхности. Обобщенное кинетическое уравнение и кривая анодной поляризации пассивирующегося металла. Основные участки кривой. Определение и формы проявления пассивности металлов. Пассивационные характеристики, их зависимость от природы металла, состава среды, температуры. Роль воды и окислителей в процессе пассивации.

Окислители-деполяризаторы и окислители-доноры кислорода. Основные способы обеспечения пассивации и самопассивации. Пассивирующие слои (включая солевые).

Теории пассивности. Перепассивация. Анионы-активаторы, локальная анодная активизация и питтинговая коррозия металлов. Потенциалы и скорости коррозии при различных сочетаниях хода анодной и катодной поляризационных кривых корродирующего электрода. Применимость закономерностей электрохимической кинетики к коррозионным процессам. Зависимость скорости электродного процесса от потенциала (идеальные поляризационные кривые) и зависимость поляризующего тока от потенциала (реальные поляризационные кривые).

Электрохимическая гетерогенность поверхности твердых металлов. Вторичные процессы и продукты коррозии и их роль в коррозионных процессах. Стадийный механизм анодного растворения металлов. Признаки многостадийности. Кинетика многостадийного процесса растворения при наличии электрохимической и химической стадии. Влияние природы растворителя на анодное растворение и его непосредственное участие в процессе. Анодные процессы в водных и водно-органических средах.

Растворение металлов в растворах электролитов по химическому механизму. Влияние анионов на кинетику анодного растворения. Общее стимулирующее и ингибирующее действие анионов и их причинная обусловленность. Анодное растворение металлов с образованием твердых конечных продуктов. Анодное оксидирование металлов.

Электрополировка. Диаграмма Хора.

Общие особенности анодного поведения сплавов. Анодное растворение сплавов в активном состоянии. Термодинамические основы растворения сплавов. Кинетика растворения сплавов. Избирательное растворение сплавов. Понятие о коэффициентах селективности. Механизм объемной диффузии компонентов сплава. Взаимное влияние компонентов корродирующего сплава при растворении и самоформирование его поверхности. Стационарный и нестационарный режимы растворения. Пассивация сплавов и ее обусловленность пассивируемостью компонентов. Характер изменения коэффициентов селективности при пассивации. Случаи стационарного селективного растворения сплавов в пассивном состоянии и особенности формирования пассивной поверхности селективного растворяющегося сплава.

Коррозия металлов с водородной деполяризацией. Схема процесса. Характерные особенности коррозии металлов с водородной деполяризацией. Методы защиты металлов в растворах кислот. Коррозия металлов с кислородной деполяризацией. Схема процесса.

Особенности коррозионных процессов с диффузионным контролем. Защита металлов от коррозии в нейтральных электролитах. Смешанная кислородно-водородная деполяризация. Расчет потенциала и скорости электрохимической коррозии по кинетическим уравнениям и поляризационным кривым анодных и катодных реакций.

Катодные характеристики и пассивируемость металла. «Катодное» легирование сплавов.

Питтинговая коррозия. Электрохимические закономерности и механизм. Роль анионов. Методы определения склонности металлов к питтинговой коррозии. Методы защиты. Межкристаллитная коррозия. Закономерности и механизм. Влияние состава сплава и примесей. Ножевая коррозия металлов. Методы определения устойчивости металлов к межкристаллитной коррозии. Методы защиты. Коррозионно-механические разрушения металлов. Коррозионное растрескивание под напряжением. Влияние циклических напряжений. Коррозионная усталость. Способы защиты. Кавитационная, эрозионная и фреттинг-коррозия. Водородная коррозия металлов в электролитических средах. Водородное охрупчивание. Наводороживание и кинетика разряда ионов водорода.

Влияние состава и структуры поверхности. Способы защиты. Щелевая коррозия.

Коррозия блуждающими токами. Особенности, механизм и методы защиты.

Коррозия гетерогенных металлических систем. Условие стационарности. Расчет скорости растворения гетерогенных систем по кинетическим уравнениям. Теория и анализ работы коррозионных элементов. Влияние анодной и катодной поляризации на работу простого коррозионного элемента. Разностный и защитный эффекты. Многоэлектродные системы. Факторы дифференциации поверхности металла. Количественный расчет многоэлектродных систем. Взаимное влияние металлов в многоэлектродных системах.

Теория макрокоррозионных пар. Контактная коррозия. Макрокоррозионные пары неравномерного доступа окислителя к металлу. Термогальванические макропары.

Температурная зависимость ЭДС и тока термогальванической макропары. Аналитический и графический расчеты многоэлектродных систем. Контролирующий процесс.

Коррозия металлов в природных и промышленных условиях. Атмосферная коррозия металлов. Классификация и механизм атмосферной коррозии металлов.

Конденсация влаги на поверхности металла. Особенности и контрольные стадии. Факторы атмосферной коррозии металлов. Защита металлов от атмосферной коррозии. Подземная коррозия металлов. Почва и грунт как коррозионная среда. Механизм и классификация подземной коррозии металлов. Контролирующие стадии, характерные особенности, факторы и кинетика. Защита металлов от подземной коррозии. Морская коррозия.

Морская вода как коррозионная среда. Механизм и особенности морской коррозии металлов. Факторы, влияющие на морскую коррозию металлов. Защита металлов в морской воде. Коррозия металлов в пресной воде. Коррозия металлов в расплавах электролитов. Электродные потенциалы в расплавленных электролитах. Механизм и защитные особенности коррозии металлов в расплавленных электролитах. Защита металлов от коррозии в расплавленных электролитах. Коррозия металлов в расплавленных металлах. Механизм разрушения. Влияние примесей в жидком металле.

Кавитационно-эрозионное воздействие жидких металлов на твердые. Методы защиты.

6. Коррозия металлов в газовых средах Термодинамическая возможность газовой коррозии металлов. Реакционная способность и термодинамическая устойчивость продуктов газовой коррозии металлов.

Адсорбция окислителей на металлах. Образование пленки продуктов коррозии.

Классификация пленок. Условие сплошности. Напряжение в пленках и их разрушение.

Массоперенос и электропроводность продуктов коррозии металлов. Твердые электролиты и их классификация по типу разупорядоченности: собственная, примесная. Структурная разупорядоченность. Аморфные электролиты. Реакции с участием дефектов.

Кинетика газовой коррозии металлов. Схема и лимитирующие стадии окисления металлов в газах. Линейный закон окисления. Расчет плотной окалины. Фазовый состав окалины и диаграмма состояния металл–кислород. Вывод параболического закона окисления металлов. Анализ параболического закона. Электрохимическая модель параболического закона окисления. Логарифмический закон окисления. Многослойные оксидные пленки. Образование нескольких слоев по Валенси. Окисление сплавов. Теория Вагнера-Хауффе. Теория Смирнова. Теория Тихомирова. Двойные оксиды и окалина.

Внутреннее окисление сплавов. Влияние внутренних и внешних факторов на коррозию металлов в газах. Влияние температуры, состава и давления газовой фазы.

Высокотемпературная пассивация. Влияние скорости движения газовой среды и режима нагрева. Влияние состава и структуры сплава, деформации металла и характера обработки поверхности металлов. Защита металлов от газовой коррозии. Меры по уменьшению окисления металлов и рациональному использованию легирующих элементов.

7. Коррозионная стойкость металлов и сплавов Коррозионно-стойкие сплавы на основе железа. Классификация по составу и структуре. Назначение основных легирующих компонентов и роль примесей. Хромистые стали. Структура и коррозионная стойкость. Повышение стойкости хромистых сталей против газовой и электрохимической коррозии дополнительным легированием.

Стандартные хромистые стали, их свойства и применение. Высокочистые ферритные стали, хромоникелевые аустенитные стали. Влияние содержания хрома, никеля, углерода и меди на структуру хромоникелевых сталей. Коррозионная стойкость сталей.

Стандартные хромоникелевые стали, их особенности и применение. Локальные виды коррозии хромистых и хромоникелевых сталей: межкристаллитная, питтинговая, щелевая, коррозионное растрескивание. Коррозионностойкие чугуны. Легирование чугунов для повышения их стойкости против газовой и электрохимической коррозии. Классификация и области применения коррозионно-стойких чугунов. Перспективы повышения коррозионной стойкости сплавов на основе железа. Аустенитные стали (хромомарганцево-никелевые, хромомарганцевые). Нержавеющие стали повышенной прочности. Сплавы на основе железа и никеля. Двухслойные металлы.

Коррозионная стойкость наиболее распространенных конструкционных цветных и благородных металлов. Электрохимическая коррозия меди и ее сплавов. Термодинамика процесса. Диаграмма состояния медь–вода. Общая и местная коррозия меди и сплавов в электролитах. Газовая коррозия меди. Теоретические основы повышения коррозионной стойкости медных сплавов. Бронза, латунь. Коррозионное растрескивание и обесцинкование латуни. Никель и его сплавы. Электрохимическая коррозия никеля.

Диаграмма состояния никель–вода. Общая и местная коррозия в электролитах. Газовая коррозия никеля. Применение и технико-экономические показатели сплавов никеля.

Алюминий и его сплавы. Электрохимическая коррозия алюминия. Диаграмма состояния алюминий-вода. Общая и местная коррозия в электролитах. Межкристаллитная коррозия, коррозионное растрескивание, расслаивающая и питтинговая коррозия алюминиевых сплавов. Методы их устранения. Магний и его сплавы. Электрохимическая коррозия магния. Диаграмма состояния магний–вода. Общая и местная коррозия в электролитах.

Газовая коррозия магния. Коррозионная стойкость сплавов на основе магния. Локальные виды коррозии магниевых сплавов и методы защиты. Титан и его сплавы.

Электрохимическая коррозия титана. Диаграмма титан–вода. Пассивируемость титана.

Газовая коррозия. Теоретические основы создания коррозионно-стойких титановых сплавов. Солевая коррозия титановых сплавов.

Коррозионная стойкость Ta, Nb, Be, Mo, W, Zr. Электрохимическая коррозия:

термодинамика процесса, равновесные диаграммы состояния системы металл–вода, общая и местная коррозия, пассивность. Газовая коррозия. Сплавы на их основе, их коррозионная стойкость. Охрана труда при работе с бериллием и радиоактивными металлами. Коррозионная стойкость Au, Pt, Pd, Ag и их сплавов. Коррозионная стойкость Cd, Pb, Sn, Zn, Co. Термодинамика и кинетика окисления. Методы противокоррозионного легирования и области применения.

8. Защитные покрытия Защитные покрытия в системе противокоррозионной защиты. Классификация защитных покрытий по материалам, способу нанесения и механизму защитного действия.

Подготовка поверхности металлов под покрытие. Классификация способов обработки поверхности металлов. Способы обработки поверхности металлов. Способы обезжиривания, травления и полирования металлов.

Гальванический способ получения покрытий. Классификация и области применения гальванопокрытий для защиты от коррозии. Анодные и катодные покрытия.

Гальванические покрытия из расплавленных солей. Химические способы получения покрытий из водных и расплавленных солевых электролитов. Диффузионный способ получения покрытий. Уравнения диффузии для расчета технологических параметров получения покрытий. Состав, особенности структуры и свойства коррозионно- и износостойких диффузионных покрытий. Напыление металлов (металлизация). Способы газотермического и плазменного напыления неметаллических и металлических покрытий.

Способы вакуумного напыления металлов: термическое и катодное напыление, ионное осаждение (имплантация). Получение металлических и неметаллических покрытий погружением в расплав, наплавкой и оплавлением. Плакирование металлов прокаткой и взрывом. Лазерная обработка поверхности.

Медные покрытия. Особенности меднения. Латунирование. Цинковые и цинксодержащие покрытия. Гальваническое кадмирование. Оловянные и свинцовые покрытия. Алюминиевые покрытия. Особенности механизма защиты стали от атмосферной коррозии оловянными и алюминиевыми покрытиями. Диффузионное алитирование металлов для повышения их жаростойкости. Никелевые покрытия.

Электролитическое и химическое никелирование. Блестящее никелирование.

Многослойные и многокомпонентные покрытия на основе никеля. Хромовые и хромсодержащие покрытия. Электролитическое хромирование различного назначения.

Диффузионное хромирование. Вакуумнапыленные хромовые покрытия. Покрытия из благородных и редких металлов.

Неорганические конверсионные покрытия. Оксидирование химическое и электрохимическое алюминия, магния, железа, меди и их сплавов. Хроматирование.

Фосфатирование стали в горячих и холодных растворах. Неорганические покрытия покровного типа (напыленные, наплавленные и др.) оксидные, силикатные, стеклянные и керамические.

Лакокрасочные защитные покрытия (ЛКП). Классификация, характеристики и механизм защитного действия. Типы пленкообразователей, используемых для получения защитных ЛКП. Наполнители, пластификаторы, пигменты и функциональные добавки в защитных ЛКП. Технологии лакокрасочной защиты. Влияние физико-механических характеристик и конструкции ЛКП на их эксплуатационные свойства. Комбинированные покрытия с использованием лакокрасочных материалов. Методы исследования и контроля защитных ЛКП.

9. Методы защиты от коррозии Электрохимическая защита. Катодная защита. Принципы и эффективность метода.

Катодные станции защиты. Исходные данные и методы расчета станции катодной защиты. Типы, расположение и расчет анодных заземлений. Пути совершенствования методов расчета катодной защиты. Протекторная защита. Сущность метода и его применение для защиты различного оборудования. Сфера действия протекторов, их расположение и размеры, материал, методы крепления. Основы проектирования протекторной защиты и пути ее совершенствования. Анодная защита, ее принципы и применение для металлов, склонных к пассивированию. Регуляторы потенциала и электроды сравнения. Основы проектирования и техническая реализация. Коррозия блуждающими токами. Предупреждение возникновения блуждающих токов. Принцип электродренажной защиты и ее практическое осуществление в случае анодного, катодного и меняющегося тока. Простой, поляризованный и усиленный дренаж.

Защитные атмосферы. Принцип подбора защитных атмосфер. Классификация и характеристика защитных атмосфер для сталей и цветных металлов и сплавов. Методы, установки для создания и контроля состава защитных атмосфер. Техника безопасности при работе с защитными атмосферами. Методы уменьшения окисления металлов.

Уменьшение содержания деполяризатора в электролитах. Нейтрализация кислых сред. Влияние кристаллизации, осаждения и коагуляции на коррозионные процессы.

Коррозия при отложении солей жесткости. Применение ингибиторов коррозии металлов.

Классификация ингибиторов, эффективность, механизм действия. Теоретические основы подбора ингибиторов в различных средах. Ингибиторы коррозии в кислых средах.

Ингибиторы коррозии в водных растворах солей и щелочей. Ингибиторы атмосферной коррозии металлов. Ингибиторы коррозии металлов в жидких неводных средах.

Безопасность при работе с замедлителями коррозии металлов.

Защита от коррозии на стадиях проектирования, сборки и эксплуатации. Влияние элементов конструкции на коррозионные процессы. Неоднородность металлической поверхности. Напряженные участки. Узкие зазоры. Труднодоступные и трудноосушаемые участки. Застойные зоны. Локализованное поступление коррозионной среды. Основные принципы рационального конструирования. Отсутствие неблагоприятных металлических контактов или их обезвреживание. Учет и ослабление механических воздействий.

Устранение напряженных и труднодоступных участков, а также застойных зон. Создание условий дренажа. Сведение к минимуму числа зазоров. Предохраняющие устройства.

Требования к технологии изготовления аппаратуры. Выбор металла заклепок. Чеканка швов. Выбор сварочных электродов. Правила сварки. Термическая обработка сварного шва. Проектирование защиты от коррозии.

10. Коррозионная стойкость неметаллических материалов Основные химически стойкие неметаллические материалы (классификация). Виды химического разрушения неметаллических материалов Состав и строение силикатных материалов, высокомолекулярных соединений и композиционных материалов на их основе.

Методы повышения стойкости неметаллических материалов к действию агрессивных сред. Механотермическая, радиационная, ультразвуковая обработка полимеров. Введение наполнителей и стабилизаторов. Методы исследования химической стойкости неметаллических материалов.

Термостойкость неметаллических материалов и методы ее оценки.

Термодеструкция и термоокисление материалов органического происхождения.

Сорбция инертных и неинертных паров неметаллическими материалами. Процессы переноса паров и газов в неметаллических материалах. Проницаемость полимерных материалов. Перенос летучих и нелетучих электролитов. Методы определения проницаемости.

Деформация и прочность полимерных материалов. Высокопластическая деформация и релаксационные явления в полимерах. Кинетическая теория прочности.

Долговечность твердых тел под нагрузкой. Модуль упругости композиционных материалов. Влияние матрицы и дисперсной фазы на формирование механических свойств. Влияние границы раздела между компонентами на механические свойства, проницаемость и химическую стойкость композиционных материалов. Оценка свойств материала по свойствам компонентов.

Коррозионное растрескивание неметаллических материалов в агрессивных средах.

Влияние диффузии на долговечность полимерных материалов.

Методы определения долговечности неметаллических материалов в агрессивных средах.

11. Методы исследования электрохимических процессов и способы коррозионных Метод поляризационных кривых. Определение замедленной стадии с помощью вращающегося электрода и температурно-кинетическим методом. Определение тока обмена, коэффициентов переноса и числа электронов, участвующих в электрохимической реакции.

Применение релаксационных потенциостатических методов для исследования механизма электрохимической реакции. Основной потенциостатический метод. Метод ступенчатого изменения потенциала. Циклический потенциостатический метод.

Релаксационные гальваностатические методы. Основной гальваностатический метод.

Циклический гальваностатический метод. Двухимпульсный гальваностатический метод.

Хронопотенциометрия. Кулоностатический и кулонометрический методы. Переменнотоковые методы. Метод фарадеевского импеданса.

Классификация методов испытаний устойчивости конструкционных материалов к различным видам коррозии. Ускоренные испытания их преимущества и ограничения.

Методы испытания на газовую коррозию. Гравиметрические испытания на коррозию в электролитических средах.

Метод поляризационного сопротивления. Химические и электрохимические методы оценки устойчивости к межкристаллитной и питтинговой коррозии. Испытания на контактную и щелевую коррозию. Испытания на коррозию под напряжением. Натурные и производственные испытания. Контроль коррозии в условиях эксплуатации.

Использование научных данных в практике производства и для охраны окружающей среды.

Изучение и моделирование процессов коррозии и защиты металлов с применением ЭВМ. Роль формализации и математических методов при моделировании процессов коррозии и защиты металлов. Гипотезы, модель, параметр оптимизации. Многофакторное пространство и его описание многомерными статическими математическими моделями.

Планирование эксперимента: выбор модели и гипотезы. Статистическая обработка результатов эксперимента. Ранжирование факторов. Определение значимых факторов.

Компромиссный поиск оптимума по нескольким показателям качества.

Основная литература 1. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высш. шк., 1984.

2. Гальванические покрытия в машиностроении: Справочник. Т. 1, 2 / Под ред.

М.А. Шлугера. М.: Машиностроение, 1985.

3. Прикладная электрохимия / Под ред. А.П. Томилова. М.: Химия, 1984.

4. Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. М.:

Энергоатомиздат, 1981.

5. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные материалы. М.: Металлургия, 1986.

6. Зуев Б.С. Разрушение полимеров под действием агрессивных сред. М.: Химия, 7. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.:

Металлургия, 1976.

8. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.

9. Розенфельд И.Л., Жигалова К.А. Ускоренные методы коррозионных испытаний.

М.: Металлургия, 1966.

10. Дополнительная литература 11. Артеменко А.И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1994.

12. Виноградов С.С. Экологически безопасные гальванические производства. М.:

13. Плудек В. Защита от коррозии на стадии проектирования. М.: Мир, 1980.

Вопросы к вступительному экзамену в аспирантуру по специальности 05.17.07 Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ Настоящая программа охватывает основополагающие разделы химии и технологии топлив и специальных продуктов (химическую технологию нефти и газа, химическую технологию твердых топлив, химическую технологию углеродных материалов).

I. Химическая технология нефти и газа 1. Вводные замечания Современное состояние и перспективы развития нефтяной, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности России и за рубежом.

Вклад отечественных ученых в общее развитие научных и технологических основ переработки нефти.

Роль отдельных источников энергии в топливно-энергетическом балансе России и за рубежом. Характеристика основных месторождений нефти, газа и газоконденсата.

Углеводородные дисперсные системы. Роль межмолекулярных взаимодействий в их добыче, транспорте, переработке и применении.

Современные методы исследования углеводородного сырья (нефти, газа и газоконденсата.). Значение ГОСТированных характеристик и связь их с химическими, физико-химическими и эксплуатационными свойствами топлив, смазочных материалов, пластичных масс, нефтехимического сырья и нефтяного углерода.

2. Общие научные основы и закономерности процессов переработки нефти и газа и газоконденсата Классификация процессов получения жидких компонентов топлив, смазочных материалов, нефтяных вяжущих материалов (пластичных смазок, битумов, восков, пеков и других) и твердых углеводородов (нефтяных коксов, битумов, пеков, парафинов и т. д.).

Растворы низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений нефти. Способность углеводородных и неуглеводородных соединений к межмолекулярным взаимодействиям.

Образование дисперсных систем из молекулярных растворов. Классификация дисперсных систем по размерам частиц (коллоидно-дисперсные, промежуточные, грубодисперсные), концентрации частиц (разбавленные, концентрированные, высококонцентрированные), степени обратимости фаз (обратимые и необратимые), степени анизотропии надмолекулярной структуры (изотропной и анизотропной).

Термодинамика фазовых превращений. Сложные структурные единицы и их строение. Структурно-механическая прочность и устойчивость нефтяных дисперсных систем. Методы регулирования структуры и толщины сольватной оболочки сложной структурной единицы.

Теоретические основы технологических процессов переработки нефти. Методы интенсификации процессов, протекающих в жидкофазных гомогенных и гетерогенных системах.

Основные закономерности физико-химических процессов переработки нефти и газа. Химические, гидродинамические и массообменные процессы, основные принципы моделирования и оптимизации нефтетехнологических процессов.

3. Научные основы процессов переработки нефтяного и газового сырья физическими методами Классификация физических методов. Подготовка нефти, газа и газоконденсата к переработке. Основы переработки природных углеводородных газов и газоконденсатов.

Строение нефтяных эмульсий, связь строения с групповым составом и методы разрушения эмульсий воздействием внешних факторов (добавки, тепловые, механические, электрические и другие воздействия).

Теоретические основы атмосферной и вакуумной перегонок нефти. Пути интенсификации прямой перегонки нефти. Основы азеотропной и экстрактивной перегонок и их использование в нефтепереработке.

Адсорбционные методы разделения и очистки сырья. Жидкостное расслоение с минимальной межфазной поверхностью - селективная очистка нефтяных дистиллятов.

Жидкостное расслоение с развитой межфазной поверхностью - деасфальтизация нефтяных остатков с применением низкомолекулярных углеводородов.

Жидкостная кристаллизация депарафинизация нефтяных фракций.

4. Научные основы процессов переработки нефтяного и газового сырья химическими методами Классификация химических методов переработки и очистки нефтяного и газового сырья (термодеструктивные, каталитические). Теоретические основы термодеструкгивных процессов переработки нефтяного сырья. Факторы, влияющие на процессы пиролиза и термического крекинга. Каталитический крекинг нефтяного сырья на цеолитсодержащих катализаторах. Каталитический риформинг бензинов, новые катализаторы.

Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке (гидрокрекинг, гидроизомеризация, гидроочистка), теоретические основы и факторы этих процессов.

Каталитическая переработка легких углеводородных компонентов. Изомеризация C4 - C6.

Дегидрирование н-бутана. Алкилирование изобутана олефинами. Производство полиэтилена и полипропилена.

5. Конструктивное оформление и основные показатели работы типовой аппаратуры установок для переработки нефти и газа на компоненты физическими и химическими методами Трубчатые печи, ректификационные колонны, испарители, газосепараторы, электродегидраторы, абсорберы и десорберы, экстракторы, кристаллизаторы, фильтры.

Теплообменная аппаратура.

Реакторы и регенераторы - основные аппараты физико-химических процессов переработки нефти и газа. Общие принципы расчета. Области применения. Современные конструкции и их технологические показатели.

6. Технологические основы и схемы процессов переработки нефти и газа Технологические основы физических процессов переработки газов адсорбционными, абсорбционными и компрессионными методами. Схемы обезвоживания и обессоливания нефтей. Прямая перегонка нефти на атмосферных и атмосферновакуумных установках. Вторичная перегонка бензина. Экстрактивная и азеотропная перегонка. Абсорбционное разделение газовых компонентов, выделение из нефтяных фракций ароматических углеводородов, н-парафинов, смолистых веществ.

Экстракционное выделение ароматических углеводородов из бензиновых и керосино-газойлевых фракций. Удаление ароматических, сернистых и смолистых компонентов из масляных дистиллятов и деасфальтизатов. Деасфальтизация нефтяных остатков низкомолекулярными углеводородами с целью получения топливных и масляных компонентов. Депарафинизация реактивных и дизельных топлив карбамидом и цеолитами. Депарафинизация с применением растворителей в процессе производства масел.

Технологические основы термодеструктивных процессов переработки нефтяного сырья. Принципиальные особенности технологических схем пиролиза, коксования и крекинга под давлением. Материальные балансы и качество продуктов. Перспективы развития.

Технологические основы термокаталитических процессов переработки нефтяного сырья. Технологические схемы каталитического крекинга средних дистиллятов и утяжеленного сырья и их эволюция. Каталитический риформинг бензинов, варианты процесса. Эволюция технологических схем и применяемых катализаторов. Типовые схемы гидроочистки топлив, масел, парафинов. Технологические схемы гидрокрекинга нефтяного сырья. Варианты гидрокрекинга при получении топлив и высокоиндексных масел. Технологическое оформление каталитических процессов переработки легких углеводородных компонентов. Адсорбционное разделение и очистка нефтепродуктов.

Технологические схемы получения полимеров. Перспективы развития процессов получения полимеров на основе нефтяного сырья.

7. Способы приготовления товарных нефтепродуктов. Физико-химические и эксплуатационные свойства топлив, масел, вяжущих материалов и твердых углеводородов Общие принципы приготовления и классификация товарных нефтепродуктов.

Основные показатели качества топлив и смазочных материалов, вяжущих и твердых углеводородов согласно техническим нормам. Принципы компаундирования сырья и фракций с целью получения товарных нефтепродуктов. Роль присадок в улучшении качества нефтепродуктов. Классификация и механизмы действия присадок к топливам и смазочным материалам. Применение различных присадок при изготовлении товарных нефтепродуктов. Нефтехимическое сырье, получаемое на НПЗ, и требования, предъявляемые к нему. Перспективы повышения качества топлив, масел и других нефтепродуктов.

8. Химмотологические аспекты физико-химической технологии Научные основы химмотологии с учетом принципов физико-химической технологии. Физико-химико-механические и эксплуатационные свойства бензинов, дизельных, реактивных, газотурбинных и котельных топлив, масел, пластичных смазок и технических жидкостей. Регулирование процессов горения топлив. Регулирование процессов трения между поверхностями трения с применением внешних воздействий и, прежде всего, различных присадок и добавок. Формирование граничных слоев между поверхностями трения и регулирование их толщины.

Связь химмотологических проблем с физико-химической технологией переработки нефти.

9. Комплексные схемы переработки нефтяного сырья Основные направления технического процесса в области переработки нефтяного сырья. Принципы составления технологических схем газобензиновых и нефтеперерабатывающих заводов различного профиля с учетом экологических требований. Выбор оптимальных вариантов поточных схем физико-химической технологии переработки нефтяного сырья. Технико-экономические показатели работы газобензиновых, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов и комбинатов.

10. Охрана окружающей среды Экология нефтегазовых производств. Структура и значимость основных вредных выбросов на производственных объектах. Водные бассейны, почва, атмосфера и их охрана от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. Правовые и другие вопросы охраны окружащей среды. Экологические проблемы при производстве, реализации и утилизации нефтепродуктов.

II. Химическая технология твердых топлив 1. Вводные замечания Понятие горючих ископаемых, их виды. Значение твердых горючих ископаемых в мировой балансе. Запасы горючих ископаемых в земной коре. Добыча и потребление горючих ископаемых в России и за рубежом. Тенденция развития топливного баланса России. Горючие ископаемые как сырье химической промышленности. Состояние и перспективы углехимии. Вклад отечественных и зарубежных ученых в общее развитие научных и технологических основ горючих ископаемых.

2. Исходный растительный материал, условия накопления и преобразования в горючие ископаемые Исходный растительный материал. Эволюция растительного мира. Групповой состав растений. Особенности состава наземной и водной растительности. Понятие о биомаркарах и их геохимическое значение. Порфирины, их происхождение а свойства.

Краткие сведения по геологии горючих ископаемых. Стратиграфия осадочных пород. Геохронологическая шкала времени. Понятие угольного бассейна, угольного месторождения, угольного района, угольного пласта. Основные месторождения горючих ископаемых в России и за рубежом.

Условия накопления и первичные преобразования растительного материала.

Аэробные и анаэробные процессы биохимических превращений растительных групп.

Торф и сапропель как результат первичных превращений растительных остатков.

Состав и свойства горючих ископаемых. Технический анализ углей. Влага углей.

Минеральные вещества и зольность ТГИ. Обогатимость топлив. Редкие элементы в углях.

Выход летучих веществ как показатель термической стойкости структур, слагающих вещество TГИ. Содержание углерода в углях как показатель их химической зрелости.

Виды серы в углях и пути ее накопления. Теплота сгорания ТГИ и методы ее определения.

Физические свойства углей. Плотность, прочность, электропроводность, твердость, теплоемкость, теплопроводность углей и их изменение в зависимости от степени углефикации.

Петрографический состав углей. Микроскопические исследования углей в проходящем и отраженном свете. Номенклатура компонентов. Микрокомпоненты гумусовых и сапропелитовых углей. Химический состав и свойства микрокомпонентов на разных стадиях углефикации. Петрографический анализ углей как метод оценки их технологических свойств. Отражательная способность как классификационный параметр.

Групповой состав ТГИ. Битумы. Гуминовыe кислоты. Остаточный уголь. Методы выделения и химическая характеристика групп.

3. Стадии процесса углеобразования Торфяная стадия. Торфяная стадия гумусовых и сапропелитовых углей. Виды торфяников. Озерные и морские сапропели. Групповой состав, свойства, строение торфов.

Происхождение и гипотеза о строении гуминовых кислот. Торфяные битумы, их состав и свойства.

Области применения торфов и сапропелей. Месторождения торфов и сланцев в России.

Буроугольная стадия. Бурые угли, богхеды, сланцы. Типы бурых углей: землистые, плотные, лигниты. Групповой состав бурых углей. Состав и области применения восков, смол, гуминовых кислот, остаточного угля. Основные месторождения бурых углей в России. Общая характеристика богхедов. Типы богхедов: плотные, слоистые. Выход и состав продуктов, извлеченных из богхедов по данным щелочного гидролиза. Запасы углей и пути использования сапропелотовых углей.

углеобразовательного процесса. Отличительные признаки каменных углей и антрацитов.

Битумы каменных углей. Запасы и использование. Теории образования каменных углей в природе: теория метаморфизма, биохимическая Стадникова и др.

Сланцы. Общая характеристика сланцев. Месторождения сланцев в России и СНГ.

Особенности условий образования сланцев. Типы сланцев. Состав органической и минеральной составляющих сланцев. Запасы и пути использования сланцев.

4. Классификация горючих ископаемых Единая и промышленная классификация горючих ископаемых в России и за рубежом. Международная кодификация каменных и бурых углей.

5. Методы исследования структуры твердых горючих ископаемых Физические и физико-химические методы исследования строения углей.

Микропористость твердых горючих ископаемых по данным электронной микроскопии, классификация пор. Физические свойства углей: теплотворная способность плотность, прочность, электропроводность, теплоемкость, теплопроводность и их изменения в зависимости от степени углефикации. Возможности методов рентгеноструктурного анализа, ЯМР, ИК-УФ-спектроскопии, масс-спектроскопии и др. в изучении молекулярной структуры углей. Природа парамагнетизма твердых горючих ископаемых по данным ЭПР.

Формы соединений гетероатомов (О, N, S) в угле. Минеральная часть угля. Органоминеральные комплексы. Деструктивные методы изучения структуры твердых горючих ископаемых.

Окислительная деструкция. Состав продуктов окисления гумусовых и сапропелитовых углей. Новые методы окисления (озонолиз). Механизм окисления твердых горючих ископаемых (ТГИ). Выветривание и самовозгорание ТГИ. Изменение свойств ТГИ в процессе выветривания. Теории и механизм автоокисления углей. Методы борьбы с самовозгоранием.

Термическая деструкция ТГМ. Выход и состав продуктов полукоксования в зависимости от происхождения и степени углефикации. Термография, термогравиметрия, термоволюметрия. Термодинамика, кинетика и механизм разложения основных типов структур: алифатических, нафтеновых, ароматических, кислород-, азот-, серосодержащих соединений. Теория последовательно-параллельных реакций. Определение формальнокинетических параметров (порядок реакции, константа скоростей, энергия активации), суммарный тепловой эффект.

6. Коксование углей Процессы, протекающие при коксовании спекающихся углей и угольных шихт.

Составление угольных шихт. Пластическое состояние как результат термической деструкции углей. Вспучивание и давление распирания. Спекание, превращение полукокса в кокс. Усадка и трещинообразование. Выделение газообразных продуктов на разных стадиях процесса коксообразования. Спекаемость, спекающая способность и коксуемость каменных углей и методы их определения. Оценка качества кокса.

Современная технология производства кокса. Пути расширения сырьевой базы коксования. Новые принципы непрерывного коксования. Получение формованного энергетического и металлургического топлива. Коксование в кольцевых печах.

Пластическое состояние. Свойства углей в пластическом состоянии: вязкость, газопроницаемость, динамика газовыделения, температурные интервалы, давление расширения и др. Спекаемость углей и методы ее оценки. Теории пластического состояния к спекаемости углей.

Каменноугольная смола и методы ее переработки. Каменноугольные пеки и пековый кокс. Способы получения и области использования.

7. Деструктивная гидрогенизация ТГИ и синтез из водорода и оксида углерода Особенности и назначение процесса деструктивной гидрогенизации. Оценка пригодности угля для гидрогенизации. Катализаторы и технологические параметры деструктивной гидрогенизации. Ступенчатая деструктивная гидрогенизация смол и нефтяных остатков. Жидкофазная и парофазная гидрогенизация. Выход и характеристика продуктов гидрогенизации. Получение химических продуктов методом гидрогенизации топлив. Совместная гидрогенизация углей и нефтей. Гидрогенизация индивидуальных веществ. Новые перспективные направления деструктивной гидрогенизации твердых горючих ископаемых и их экономическая целесообразность.

Физико-химические основы процесса синтеза из CO2 и H2. Требования, предъявляемые к газу, поступающему на синтез. Катализаторы процесса синтеза.

Механизм действия катализаторов. Принципиальная схема синтеза при атмосферном и среднем давлении. Характеристика продуктов синтеза. Методы переработки продуктов синтеза.

8. Теоретические основы процесса газификации и конверсии углеводородных газов Химическое равновесие основных реакций углерода с газами. Кинетический метод интерпретации химических равновесий. Расчет равновесного состава газа процесса взаимодействия углерода с газами. Химическое равновесие в идеальных и реальных газовых смесях.

Механизм реакций углерода с газами и реакций конверсии углеводородных газов.

Схема механизма реакций углерода с CO2, H2О, О2. Химическая адсорбция. Образование и разрушение твердого поверхностного комплекса. Тормозящее действие продуктов реакции. Цепной механизм реакций углерода с газами. Кинетические уравнения, основанные на представлениях о механизме реакций углерода с газами.

Основы диффузионно-кинетической теории процессов горения и газификации твердых топлив. Зависимость суммарной скорости процесса от химических и физических факторов. Определение основных кинетических характеристик реакций углерода с газами.

Газификация топлив как метод безостановочного использования органической массы топлив. Сырье для получения газов (твердые и жидкие топлива, природные газы, попутные газы и газы нефтедобычи и нефтепереработки). Основные пути развития и газификации твердых топлив. Интенсивность процесса. КПД процесса. Анализ недостатков и возможностей интенсификации и повышения экономической эффективности производства газа из твердых топлив.

Характеристика процесса газообразования в пылевидном факеле, в кипящем слое и плотном слое топлива. Недостатки современных промышленных методов производства газа.

Газификация парогазовых продуктов, получающихся при термическом разложении бурых утлей. Методы производства воздушных, паровоздушных, водяного и парокислородного газов из пылевидного, мелкозернистого и кускового топлива.

Характеристика жидких топлив, применяемых для газификации. Производство газов из жидких топлив для синтеза спиртов и аммиака. Получение олефинов и ацетиленовых углеводородов. Газификация жидких топлив под высоким давлением. Основные показатели газификации топлив. Подземная газификация угля.

9. Технология получения пористых углеродных материалов на основе ископаемых Ассортимент углеродных сорбентов (пористых углеродных материалов), получаемых на основе ископаемых углей и требования к качеству сорбентов. Пористость, прочность, химическая природа поверхности, состав минеральной части и др.

Традиционные и перспективные области применения углеродных сорбентов. Сорбенты экологического и медицинского назначения, катализаторы на углеродных носителях.

Особенности технологического процесса получения всех типов углеродных сорбентов, технологические стадии и физико-химические основы процесса. Физическая и химическая активация, импрегнирование. Технологические схемы получения. Новые отечественные и зарубежные разработки в области получения углеродных сорбентов.

Практическое применение сорбентов: процессы в неподвижном, движущемся, псевдоожиженном слоях сорбента, применяемое оборудование. Типовые расчеты сорбционных аппаратов. Срок службы, регенерация, утилизация сорбентов.

10. Прогрессивные технологии создания композиционных топлив Водоугольные, спиртоводоугольные и другие композиционные топлива на основе бурых и каменных углей. Технологии их приготовления.

11. Основные принципы утилизации твердых, жидких и газообразных отходов добычи и переработки ТГИ Утилизация шахтного метана. Основные направления очистки и использования карьерных (шахтных) и производственных вод предприятий по добыче и обогащению ТГИ. Классификация твердых отходов добычи и переработки ТГИ. Принципы технологий утилизаций твердых отходов добычи, обогащения, сжигания (газофикации, получение синтетических жидких топлив) углей (сланцев) с получением строительных материалов, концентратов редких рассеянных элементов, огнеупорных материалов, соединений алюминия, пиритных концентратов, ионообменных материалов. Органо-минеральные удобрения на базе твердых горючих ископаемых, мелиоранты почв.

12. Охрана окружающей природы в процессах переработки твердых топлив Основы законодательства России в отношении окружающей природы. Основные источники загрязнения атмосферы, водных источников, почвы на предприятиях химической технологии твердых топлив. Перспективы перехода к бессточному ведению технологических процессов. Безотходная технология.

III. Химическая технология углеродных материалов 1. Вводные замечания Современное состояние и перспективы развития производства материалов на основе углерода в России и за рубежом. Основные виды углеродных материалов и области их использования. Свойства углеродных материалов. Общие представления об углероде Кристаллические формы углерода. Графит и его кристаллическая структура.

Исходное сырье для производства углеродных материалов. Современные физикохимические представления о процессах формирования струтуры и свойств углеродных материалов.

2. Свойства и применение материалов на основе углерода Графитированные электроды для выплавки чугуна и стали, катодные блоки для футеровки электролизеров при выплавке алюминия, угольные электроды для выплавки кремния и др.

Углеграфитовые конструкционные и углеродные композиционные материалы и изделия из них (применяются во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицины и др.). Особочистые графиты. Графиты используемые для синтеза искусственных алмазов. Рекристаллизованные графиты. Стеклоуглерод. Пиролитические углеродные материалы. Углеродные волокна. Слоистые соединения, фуллерены, нанотрубки. Технологии получения, особенности строения и области использования.

Физические, механические, химические и др. свойства материалов на основе углерода. Методы определения этих свойств.

3. Сырьевые материалы. Коксы. Антрациты. Природный графит. Технический углерод. Каменноугольные и нефтяные пеки, синтетические связующие 3.1. Коксы нефтяные, пековый, сланцевый и др. коксы. Способы получения коксов.

Кубовые установки коксования, установки замедленного коксования, коксование в камерных печах. Сырье для получения малозольных коксов: нефтяные пиролизные смолы, крекинг-остатки, дистилляты, сланцевые и каменноугольные смолы. Формирование структуры при коксовании жидкой фазы. Образование мезофазы. Общие представления о жидких кристаллах, мезоморфизме и типе мезофаз. Условия формирования углеродных мезофазных структур. Свойства мезофазных структур. Роль мезофаз в формировании свойств коксов. Связь структуры и свойства коксов. Определение показателей коксов по ГОСТ. Определение других показателей коксов: структуры, поведение образцов коксов при термообработке, определение КТР коксов, определение степени графитации, анализ состава зольных примесей.

3.2. Связующие материалы. Роль связующих в производстве углеродных материалов. Виды используемых связующих. Характеристика связующих.

Каменноугольный пек. Способы получения каменноугольных пеков.

Классификация пеков по способам получения и температуре размягчения. Оценка каменноугольного пека по основным технологическим параметрам в соответствии с ГОСТ на электродные пеки.

Молекулярный вес, поверхностное натяжение, вязкость, смачивающая способность. Оценка степени ароматичности, ИКС спектроскопия, определение функциональных групп в каменноугольном пеке и их характеристики. Растворение пека в различных органических растворителях с целью разделения его на компоненты.

Требования, предъявляемые к количественному соотношению отдельных компонентов в пеке.

Термохимические и структурные превращения каменноугольных пеков в процессе обжига и графитации. Мезофазные превращения в пеках. Влияние углеродного наполнителя на термохимические и структурные превращения в каменноугольных пеках.

Особенности этих превращений при использовании в качестве наполнителя прокаленного и непрокаленного кокса.

Связующие материалы некаменноугольного происхождения. Нефтяные битумы и пеки. Получение и основные свойства. Молекулярная структура нефтяных пеков и ее отличие от структуры каменноугольных пеков. Преимущества использования нефтяных пеков по сравнению с каменноугольными. Краткая характеристика других видов связующих: сланцевый пек, синтетические смолы и др.

4. Технология углеграфитовых материалов Прокаливание. Цели прокаливания, характеристики коксов и антрацита до и после прокаливания. Теоретические основы процесса прокаливания - физические и химические процессы, протекающие при прокаливании. Типы прокалочного оборудования:

вращающиеся прокалочные печи, ретортные и камерные прокалочные печи. Методы контроля прокаленных коксов и антрацита. Двухстадийное прокаливание коксов.

Дробление, измельчение и рассев углеродистых материалов. Основные представления о механике измельчения твердых тел. Назначение операции измельчения.

Машины для измельчения: дезинтеграторы, шаровые и вибрационные мельницы.

Гранулометрический анализ, методы ситового и седиментационного анализа. Разделение измельченных материалов на фракции. Назначение операции грохочения, Классификация и типы грохотов: Воздушная классификация, скорость витания, коэффициент формы частицы. Циклоны и воздушные сепаратпры. Типы воздушных фильтров, их особенности.

Смешение. Теоретические основы и технология процесса смешивания. Основные принципы составления рецептур коксопековых масс и технологическая роль компонентов (коксов и пеков). Механико-химический эффект при смешивании коксопековых масс.

Оборудование и технологии смешивания. Вальцевание, бегунение, совместный помол коксопековых смесей.

Прессование. Прессование в прессформу. Основные закономерности компрессионного уплотнения порошков, влияние расплавленного пека на вид компрессионных зависимостей. Внутреннее трение при прессовании, его влияние на распеделение плотности прессовки Технология прессования, требования к прессформам, температурный режим прессования.

Прессование выдавливанием. Связь между давлением прессования, скоростью выпрессовкии пластичностью массы. Методы количественной оценки пластичности массы. Технология прессования выдавливанием. Экструзионное прессование графитосмоляных композиций, пульсирующие пресса.

Обжиг. Основные представления о превращениях углеродистых веществ при их термической обработке. Термография, термогравиметрия, термоволюмометрия.

Изменения компонентного состава пека в процессе пиролиза, состав продуктов пиролиза пека. Понятие о спекаемости коксопековых композиций. Основные стадии превращения органических веществ в кокс. Методы оценки спекаемости. Представления о механизме взаимодействия связующего и наполнителя для разных классов углеродных материалов.

Конструкции печных агрегатов для обжига коксопековых заготовок. Кольцевая печь типа Ридгаммера. Газовая среда в камерах, возможности окисления заготовок в процессе обжига и последствия этого. Типичные графики обжига. Пересыпочные материалы, технологические приемы борьбы с прикоксовыванием пересыпки. Обжиг в туннельных печах, их преимущество и недостатки. Другие типы обжиговых печей.

Пропитка. Пористая структура графитов. Методы определения объема пор и их распределения по эффективным радиусам. Влияние пористости на свойства графита.

Пропитка обожженного полуфабриката пеком и смолами с последующим обжигом, как метод снижения пористости графита. Технология пекопропитки, ее параметры (температура, давление), оборудование. Требования к пропиточным пекам.

Графитация. Представления о структуре поликристаллического графита и механизме процесса графитации. Неупорядоченный углерод, турбостратная структура, трехмерное упорядочение. Рентгеноструктурные и электронографические методы исследования структуры графита. Параметры кристаллической решетки графита.

Электронные свойства графита. Карбидная теория Ачесона, рекристаллизационная теория Веселовского и их критика. Механизм графитации по Мрозовскому и Франклин.

Кинетика графитации. Представления о диффузионном и дислокационном механизмах графитации. Релаксационный механизм графитации. Роль примесей в процессе графитации. Каталитическая графитация. Графитация в присутствии карбидообразующих металлов (жидкофазная графитация).

Устройство графитировочных печей и режимы графитации Характеристика и классификация способов очистки графита: хлорная графитация, термическое рафинирование, газотермическое рафинирование. Физико-химическая сущность термического и газотермического рафинирования графитов. Оборудование. Оценка степени чистоты графитов по регламентированным примесям, методы анализа.

Литература по разделу I 1. Гуревич И. Л. Технология переработки нефти и газа, ч.I., -М.: Химия, 1972.

2. Смидович E. В. Технология переработки нефти и газа, ч. II. - M.: Химия, 1980.

1. З. Черножуков H. И. Технология переработки нефти и газа, ч. III. - M.:

3. Щукин Е. Д., Перов А. В., Амелина E. А. Коллоидная химия. - М.: Изд-во Моск.

4. Сюняев З. И. Нефтяной углерод. - M.: Химия, 1980.

5. Сюняев З. И. Нефтяные дисперсные системы. - М.: МИНХиГП, 1981. Физикохимическая механика нефтяных дисперсных систем. - M.: МИНХиГП, 1982.

Прикладная физико-химическая механика нефтяных дисперсных систем.-М.:

6. Гуреев А. А., Фукс И. Г. Химмотология. - М.: Химия, 1986.

7. Химия нефти./Под ред. З. И. Сюняева./ - М.,: Химия, 1984.

8. Магарил P.3. Теоретические основы химических процессов переработки нефти.

9. Сорокин Я. Г. Особенности переработки сернистых нефтей и охрана окружающей среды. - М.: Химия, 1975.

10. Черный И. P. Производство сырья для нефтехимических синтезов. - М.: Химия, 11. Скобло А. И., Трегубова И. А., Молоканов Ю. К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. - М.: Химия, 12. Жоров Ю. М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии. - M.: Химия, 1978.

13. Рудаков В. П. Каталитические процессы в нефтепереработке. - М: Химия, 1983.

14. Сулимов А. Д. Производство ароматических углеводородов из нефтяного сырья 15. Химия нефти и газа (под ред. В. А. Проскурякова и А. Е. Драбкина) - Л.: Химия, 16. Сафиева Р. З. Физикохимия нефти. - М: Химия, 1998.

Литература по разделу II 1. Еремин И. В., Броновец Т. М. Марочный состав углей и их рациональное использование. - М.: Недра, 1994..

2. Камнева А. И. Химия горючих ископаемых. - M.: Химия, 1974.

3. Химическая технология твердого топлива /под ред. Макарова Г. Н., Харламповича Г. Д./ - M.: Химия, 1985.

4. Журнал Химия твердого топлива, вып. 1970-1986.

5. Грязнов H. С. Основы теории коксования. - M.: Металлургия, 1976.

6. Э. Штах, М.-Т. Маковски, М. Тейхмоллер, Г. Тейлер, Д. Чандра, Р. Тейхмоллер.

Петрология углей. М.: Мир, 1973.

7. Рапопорт И. Б. Искусственное жидкое топливо. - 2-е изд., перераб. и доп. - M:

Гостоптехиздат, 1955.

8. Дьякова M. К., Лозовой А. В. Гидрогенизация топлива в СССР / Под ред. акад, Наметкина CC - М-Л,: Изд, АН СССР, 1940.

9. Каржев В. И., Орочко Д. И. Промышленные схемы гидрогенизации углей, смол и нефтяных остатков // Химия и технология искусственного' жидкого топлива и газа. Tp. ВНИГИ. - М-Л.: Гостоптехиздат, -1951,- вып. З, - С.71-116.

10. Каржев В. И., Шаволина H. В. Использование водорода и углерода в процессе деструктивной гидрогенизации топлив // Химия и технология топлива, - 1956, N2. – С. ЗО-34.

11. Калечиц И. В. Химия гидрогенизационных процессов в переработке топлив. М,; Химия, 1973..

12. Кричко А. А., Лебедев В. В., Фарберов И. Л. Нетопливное использование углей.

- M.: Недра, 1978.

13. Еремин И. В,, Броновец T. M. Марочный состав углей и их рациональное использование; Справочник.-M.: Недра, 1994.

14. Макаров Н. А.Химическая переработка топлив,- М.;АН СССР, 1957.- C. 146Малолегнев А. С., Кричко А. А., Гаркуша А. А. Получение синтетического жидкого топлива гидрогенизацией углей, - M.; Недра, 1992. - 129 с.

16. Кричко А. А., Малолегнев А. С. Жидкое топливо из угля // Российский химический журнал ( Ж. Рос. хим. о-ва шы. Д.И. Менделеева). - 1997.- т. XLI N6.-C.16-22.

17. Липович В. Г., Калабин Г. А. и др. Химия и переработка угля. - М.: Химия, 18. Гинзбург А. И., Лано А. В., Летункова И. А. Рациональный комплекс петрографических и химических методов исследования углей и горючих сланцев. -Л.: Недра, 1976.

19. Шпирт М. Я. Безотходная технология утилизаций отходов добычи и переработки твердых горючих ископаемых. - М.: Недра, 1986.

20. Шпирт М. Я. Клер В. Р., Перциков И. З. Неорганические компоненты твердых топлив. - М.: Химия, 1. 21 Чистяков А. Н., Розенталь Д. А., Русьянова Н. Д. И др. Справочник по химии и технологии твердых горючих ископаемых, - Санкт - Петербург.

21. Кинле X., Бадер Э., Активные угли и их промышленное применение. - M. Изд.

«Химия», 1984 г.

22. Кельцев Н. В. «Основы адсорбционной техники». - M. Изд. «Химия» 1984 г.

23. Леонов С. Б., Елшин В. В. Углеродные сорбенты на основе ископаемых углей.

Иркутск: ИРГТУ. 2000 г.

24. Дубинин М. М. «Адсорбция и пористость», - M. Изд. ВАХЗ, 1972..

25. Иванов В. M., Канторович Б. В. Топливные эмульсии и суспензии. - M:

Металлургиздат. 1963.

Литература по разделу III 1. Чалых E. Ф. Технология утлеграфитовых материалов. - M.: Металлургиздат, 2. Чалых Е. Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий. - М., Металлургия, 1972 г.

3. Фиалков А. С. Углеграфитовые материалы. - M.: Энергия, 1979.

4. Фиалков А. С.Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. -М.

5. Соседов В. П. Свойства углеродных материалов на основе углерода.

Справочник. - M., Металлургия, 1975 г.

6. Шулепов С. В. Физика углеграфитовых материалов. - М., Металлургия, 1972 г.

7. Уббелоде А. Р., Лбюис Ф. А. Графит и его кристаллические соединения. - М.

8. Островский B. C., Виргильев Ю. С., Костиков В. И., Шипков Н. Н.

Искусственный графит. - М., Металлургия, 1986.

9. Степаненко М. А., Брон Я. А., Кулаков М. К. Производство пекового кокса. Харьков, Металлургиздат, 1961.

10. Привалов В. Е., Степаненко М. А. Каменноугольный пек. - М., Металлургия, 11. Веселовский В. С. Угольные и графитовые конструкционные материалы. - М.

12. 12.Гимаев Р. Н., Шипков Н. Н., Горпиненко М. С. и др. Нефтяной игольчатый 13. Селезнев А. Н. Углеродистое сырье для электродной промышленности. –М.

14. Скляр М. Г. Физико-химические основы спекания углей. -М.:Металлургия.1984.

15. Скрипченко Г. Б., Никифоров Д. В. //Химия твердого топлива.-2000. -№3. -С.3Елецкий Л. В., Смирнов Б. М. Фуллерены и структура углерода. //Успехи физических наук. - Т.105, -№ 9, -1995. - С. 977-1009.

Вопросы к вступительному экзамену в аспирантуру по специальности 05.17.08 Процессы и аппараты химических технологий В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: системный анализ и математическое моделирование процессов химической технологии; физикохимическая гидродинамика; механика твердых дисперсных систем; теория тепло- и массопереноса, теория химических реакторов; химическая термодинамика; неравновесная термодинамика необратимых процессов.

1. Системный анализ процессов химической технологии Основные принципы системного анализа; взаимосвязь явлений в отдельных процессах и аппаратах; иерархия явлений и их соподчиненность в изучении процессов и аппаратов; иерархическая структура химического производства; взаимовлияние аппаратов. Математическое моделирование как современный метод анализа и синтеза химико-технологических процессов и химико-технологических систем. Сущность и цели математического моделирования объектов химической технологии, формы представления информации о процессе (управления, регрессии, дифференциальные уравнения, интегральные уравнения, конечные и конечно-разностные уравнения). Постановка задачи математического описания процесса. Два подхода к составлению математической модели процесса: детерминированный и стохастический. Их возможности и сферы использования. Теория подобия и анализ размерностей. Подобные преобразования, физическое моделирование, метода характеристических масштабов. Основы теории переноса количества движения, энергии, массы; гидродинамика и гидродинамические процессы: основные уравнения движения жидкостей, гидродинамическая структура потоков, сжатие и перемешивание газов, разделения неоднородных жидких и газовых систем, перемешивание в жидких средах.

2. Типовые модели структуры потоков в аппаратах непрерывного действия Модель идеального смешения. Вывод дифференциального уравнения модели. Вид функции отклика модели на стандартные возмущения. Частотные характеристики модели.

Условия реализуемости принятых допущений в приложении к аппаратам химической технологии. Модель идеального вытеснения. Вывод дифференциального уравнения модели. Передаточная функция. Вид функции отклика и частотные характеристики модели. Сравнительная оценка идеальных моделей. Энтропийная оценка меры упорядоченности движения частиц. Каноническое и микроканоническое распределение Гиббса. Фактор распределения как выражение второго закона термодинамики. Учет рассеяния по времени пребывания. Ячеечная модель. Свойство детектируемости.

Частотные характеристики и вид функции отклика. Вывод уравнения предельного перехода к модели идеального вытеснения. Диффузионная модель. Комбинированные (многопараметрические) модели. Байпасирование. Последовательное и параллельное включение ячеек идеального смешения и вытеснения. Модель с застойной зоной.

3. Течение жидкости в пленках, трубах, струях и пограничных слоях Уравнения и граничные условия гидродинамики. Течение, вызванное вращением диска. Гидродинамика тонких стекающих пленок. Струйные течения. Ламинарное течение в трубах различной формы. Продольное обтекание плоской пластины. Пограничный слой.

Движение частиц, капель, пузырей в жидкости. Общее решение уравнений Стокса в осесимметричном случае. Обтекание сферической частицы, капли и пузыря поступательным стоксовым потоком. Сферические частицы в поступательном потоке при умеренных и больших числах Рейнольдса. Сферические капли и пузыри в поступательном потоке при умеренных и больших числах Рейнольдса. Обтекание сферической частицы, капли и пузыря сдвиговым потоком. Обтекание несферических твердых частиц.

Обтекание цилиндра (плоская задача). Обтекание деформированных капель и пузырей.

Стесненное движение частиц.

4. Химическая термодинамика Система. Состояние системы. Уравнения состояния. Энергия. Работа. Теплота.

Нулевой и первый законы термодинамики. Основные законы термохимии. О равновесных и обратимых процессах. Второй и третий законы термодинамики. Линейная термодинамика в задачах химии и химической технологии. Уравнения сохранения.

Диссипативная функция многофазной гетерогенной среды. Соотношение взаимности Онсагера. Потоки массы и тепла в сплошной фазе. Массоперенос в химикотехнологических системах с учетом наличия межфазных поверхностей. Вариационный принцип минимума производства энтропии. Принцип минимума приведенных термодинамических потоков. Определение средней толщины пленки в дисперснокольцевых режимах течения. Неравновесная термодинамика необратимых процессов в химической технологии. Термодинамическая функция Ляпунова вдали от равновесия.

Метод термодинамических функций Ляпунова для выявления химических осцилляторов.

Современное состояние проблемы колебательных реакций в химии. Эксергия, эксергетический метод анализа химико-технологических систем; информационнотермодинамический принцип; использование методов оптимизации при создании энергои ресурсосберегающих производств (прямые, декомпозиционные, структурнодекомпозиционные методы).

5. Массо- и теплоперенос в пленках жидкости, трубах и плоских каналах Уравнение и граничные условия теории конвективного тепло- и массопереноса.

Диффузия к вращающемуся диску. Теплоперенос к плоской пластине. Массоперенос в пленках жидкости. Тепло- и массоперенос при ламинарном течении в круглой трубе.

Тепло- и массоперенос при ламинарном течении в плоской трубе. Предельные числа Нуссельта при ламинарном течении жидкостей по трубам различной формы. Массо- и теплообмен частиц, капель и пузырей с потоком. Метод асимптотических аналогий в теории массо- и теплопереноса. Внутренние задачи о теплообмене тел различной формы.

Массо- и теплообмен частиц различной формы с неподвижной средой. Массоперенос в поступательном потоке при малых числах Пекле. Массоперенос в линейном сдвиговом потоке при малых числах Пекле. Массообмен частиц и капель с потоком при больших числах Пекле (теория диффузионного пограничного слоя). Диффузия к сферической частице, капле и пузырю в поступательном потоке при различных числах Пекле и Рейнольдса. Диффузия к сферической частице, капле и пузырю в линейном сдвиговом потоке при малых числах Рейнольдса и любых числах Пекле. Диффузия к сфере в поступательно-сдвиговом потоке и потоке с параболическим профилем.

6. Массообмен, осложненный поверхностной или объемной химической реакцией Массоперенос, осложненный поверхностной химической реакцией.

Диффузия к вращающемуся диску и плоской пластине при протекании объемной реакции. Внешние задачи массообмена частиц, капель и пузырей с потоком при различных числах Пекле и наличии объемной химической реакции. Внутренние задачи массопереноса при наличии объемной химической реакции. Нестационарный массообмен с объемной реакцией. Гидродинамика, массо- и теплообмен в неньютоновских жидкостях.

Реологические модели неньютоновских несжимаемых жидкостей. Движение пленок неньютоновских жидкостей. Массоперенос в пленках реологически сложных жидкостей.

Движение неньютоновских жидкостей по трубам и каналам. Теплоперенос в плоском канале и круглой трубе (с учетом диссипации). Гидродинамический тепловой взрыв в неньютоновских жидкостях. Обтекание плоской пластины степенной жидкостью.

Затопленная струя степенной жидкости. Движение частиц, капель и пузырей в степенной жидкости.

7. Элементы механики твердых дисперсных сред в процессах химической технологии Структура и структурные связи твердых дисперсных сред. Понятие форм и размеров твердых частиц, гранулометрического состава, сыпучести, сил взаимодействия между частицами. Реологические свойства сыпучих материалов, контактные силы внешнего трения и адгезионные свойства сыпучих материалов. Движение ожиженных твердых дисперсных систем. Псевдоожиженные слои. Процессы тепло- и массопереноса в псевдоожиженных слоях. Механические процессы. Процессы измельчения и измельчающие машины. Классификация процессов и машин. Типы дробилок (щековые, конусные, валковые, молотковые и роторные). Типы мельниц (барабанные – центробежные и вибрационные, ударного действия и др.). Смесители сыпучих материалов, кинетика процессов смешивания.

8. Тепловые процессы Основные уравнения процессов. Классификация используемых аппаратов.

Теплообменники с передачей тепла через стенку. Кипятильники. Основные переменные процесса. Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами. Примеры.

Теплообменники смешивания. Теплообменники с идеальной изоляцией, теплообменники с потерями тепла через стенку. Математические модели кожухотрубных теплообменников. Выпарные аппараты. Основные уравнения. Математическая модель однокорпусной и трехкорпусной установки. Теплообмен излучением. Законы теплового излучения. Теплообмен излучением между поверхностями твердых тел, между газом и твердой поверхностью.

9. Диффузионные процессы Математическое описание равновесия в многокомпонентных системах.

Термодинамика равновесных и неравновесных состояний. Математическое описание процессов диффузии. Однофазная неподвижная среда. Стационарная диффузия в движущихся средах. Диффузия в многокомпонентных системах. Диффузионный потенциал. Массопередача в диффузионных процессах. Модели массопередачи.

Пленочные и распылительные колонны. Математические модели аппаратов с поверхностью контакта, образующейся в процессе движения потоков. Модели тарельчатых колонн. Модели насадочных колонн. Деформация математических моделей при изменении гидродинамических режимов. Математическая модель эмульгационных колонн. Модели пульсационных колонн. Модели ротационных аппаратов.

10. Математические модели сушильных установок Кинетика сушки. Контактные сушилки. Сушилки со стационарным слоем.

Сушилки с псевдоожиженным и движущимся слоем. Особенности математического описания сушилок.

11. Математические модели кристаллизационных установок Описание роста кристаллов и зародышеобразования. Типы используемых кристаллизаторов. Математические модели кристаллизаторов различного типа.

12. Математические модели процессов разделения Равновесие и массопередача в системах жидкость–жидкость. Типы используемых экстракционных аппаратов. Математические модели колонных экстракторов.

Ректификационные и абсорбционные аппараты. Описание равновесия в системах жидкость–пар, жидкость–газ. Типы ректификационных и абсорбционных аппаратов, их математическое описание. Математические модели мембранных установок. Общая характеристика мембранных способов разделения смесей. Их классификация. Виды мембран. Описание процесса переноса в мембранах. Математические модели фильтрационных установок, установок обратного осмоса, первапорационных установок.

13. Гомогенные химические реакторы Гомогенные изотермические реакторы. Классификация реакторов по гидродинамическому признаку. Реактор периодического действия. Проточный реактор с мешалкой. Каскад реакторов идеального смешения. Оптимальное соотношение объемов реакторов в каскаде. Реактор с продольным перемешиванием потока (ламинарный и турбулентный режимы). Выбор типа реактора с учетом селективности реакции. Микро- и макросмешение в реакторах. Расчет реактора при произвольном распределении и времени пребывания реагирующей смеси. Комбинированные модели реакторов. Примеры построения математических моделей и расчет некоторых типов промышленных реакторов. Фотохимические реакторы. Гомогенные неизотермические реакторы.

Классификация реакторов по энергетическому признаку. Адиабатические и политропические реакторы. Сравнение эффективности адиабатических и изотермических реакторов. Адиабатические и политропические реакторы с продольным перемешиванием.

Комбинированные модели неизотермических реакторов. Оптимальные профили температур в каскаде реакторов и трубчатом политропическом реакторе. Оптимизация трубчатого реактора с промежуточным вводом холодной реагирующей смеси.

Автотермические реакторы. Устойчивость работы адиабатических и политропических реакторов. Взаимосвязь устойчивости и селективности. Примеры построения математических моделей и расчета некоторых типов промышленных неизотермических реакторов.

14. Гетерогенные химические реакторы Гетерогенные каталитические реакторы, классификация каталитических реакторов по конструктивному и гидродинамическим признакам. Одно- и многослойные реакторы со стационарным слоем катализатора. Квазигомогенная и гетерогенная модели. Горячие точки в реакторе со стационарным слоем катализатора. Оптимизация многослойных каталитических реакторов с промежуточным вводом холодной реагирующей смеси.

Определение продольного и радиального перемешивания в адиабатических реакторах со стационарным слоем катализатора. Учет падения активности катализатора и изменение селективности. Устойчивость реактора со стационарным слоем катализатора и выбор диаметра трубок. Автотермические каталитические реакторы. Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора. Двухфазная и трехфазная модели реактора.

Реакторы с движущимся слоем катализатора. Учет изменения активности катализатора в реакторах с псевдоожиженным и движущимся слоем катализатора. Понятие о многофазных каталитических реакторах. Примеры построения математических моделей расчета некоторых типов промышленных каталитических реакторов. Газожидкостные и жидкость-жидкостные реакторы. Классификация по конструктивному и гидродинамическим признакам. Реактор с мешалкой. Тарельчатые и насадочные реакторы. Модель идеального вытеснения в газовой и жидкой фазах. Симметричные и асимметричные ячеечные модели с образованием твердой фазы. Особенности составления математической модели многофазного реактора. Примеры составления математических моделей и расчета некоторых типов газожидкостных реакторов. Реакторы для проведения процессов в системах газ – твердое тело. Классификация промышленных реакторов по конструктивному и гидродинамическому признакам. Модели реакторов с твердой фазой.

Пример составления математических моделей и расчета реакторов для окисления серного колчедана и извлечения металлов из руд.

Основная литература 1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.:

2. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М.: Химия, 1987.

3. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высш. шк., 1979.

4. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 1: Основы теории процессов химической технологии / Д.А. Баранов, А.В. Вязьмин, А.А. Гухман и др.; Под ред. А.М. Кутепова. М.: Логос, 2001.

5. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 2: Механические и гидромеханические процессы / Д.А. Баранов, В.Н. Блиничев, А.В. Вязьмин и др.; Под ред. А.М. Кутепова. М.: Логос, 2001.

6. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Кн. 1, 2 / В.Г.

Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др. М.: Химия, 1999, 2000.

7. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.:

8. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.

9. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. М.: Химия, 10. Дополнительная литература 11. Химическая гидродинамика / А.М. Кутепов, А.Д. Полянин, З.Д. Запрянов и др.

М.: Бюро Квантум, 1996.

12. Нелинейная динамика и термодинамика необратимых процессов в химии и химической технологии / Э.М. Кольцова, Ю.Д. Третьяков, Л.С. Гордеев, А.А.

Вертегел. М.: Химия, 2001.

13. Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. М.:

Химия, 1975.

14. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике.

М.: Наука, 1987.

15. Теория тепломассообмена / Под ред. А.И. Леонтьева. М.: Высш. шк., 1979.