• формат djvu
  • размер 7,58 МБ
  • добавлен 1 апреля 2015 г.
Потехин В.М., Потехин В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки
Учебник для вузов. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб: ХИМИЗДАТ, 2007. — 944 с. — ISBN 978-5-93808-147-5
Изложены основные положения по теории и практике типовых процессов многотоннажной технологии органических веществ и нефтепереработки, даны научные основы радикально-цепных, гомогенных и гетерогенных каталитических реакций. Рассмотрена характеристика химических процессов, реакторов и растворителей, применяемых в научных и промышленных синтезах, а также приведен термодинамический и кинетический анализ простых и сложных по стехиометрии реакций. Большое внимание уделено механизмам химических реакций, элементарным реакциям, реакционной способности и активации реагентов, гомогенному и гетерогенному катализу.
Важное место занимает рассмотрение прикладных аспектов гомогенных и гетерогенно-каталитических процессов, применяемых в нефтехимии и нефтепереработке, промышленном органическом синтезе (пиролиз, каталитический крекинг, риформинг, изомеризация, гидроочистка, гидрокрюкинг, окисление, гидрирование и дегидрирование, олигомеризация, полимеризация, синтезы на основе оксида углерода (II) и др.).
В конце каждой части приводятся упражнения и задачи, список рекомендуемой литературы.
Предназначен для студентов, специализирующихся в области нефтехимии и нефтепереработки, в органическом синтезе. Может быть полезен для аспирантов, научных и инженерных работников химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности и смежных с ними областей.
Содержание
Предисловие
Химические процессы, их содержание и анализ
Характеристика химических процессов, реакторов и растворителей
Общие понятия и определения стехиометрии, механизма и маршрута реакции
Классификация реакций
Количественные характеристики химического процесса: степень превращения (конверсия), селективность, выход продукта
Материальный баланс сложных реакций
Реакторы в органической технологии
Реакторы для проведения гомогенных реакций в газовой фазе
Реакторы для проведения гомогенных и гетерофазных реакций в жидкой фазе
Реакторы для проведения реакций в системе газ - жидкость
Реакторы для проведения реакций в газовой фазе над твердым катализатором
Растворители, применяемые в органической
технологии. Классификация растворителей
Термодинамический анализ химических процессов
Стандартное состояние. Стандартные термодинамические функции
Вычисление функций отклонения от идеального состояния
Термодинамическая вероятность протекания химического процесса. Температура инверсии
Методы расчета стандартной энергии Гиббса реакции
Расчет зависимости изменения энергии Гиббса реакции от температуры
Методы расчета теплового эффекта (энтальпии) химической реакции
Расчет энтальпии химической реакции по табличным данным
Эмпирические методы расчета стандартных энтальпий образования и сгорания органических
веществ
Расчет зависимости энтальпии реакции от температуры и давления
Вычисление констант равновесия и состава равновесной смеси органических веществ
Уравнение изотермы химической реакции. Константа равновесия
Методы расчета констант равновесия химических реакций
Расчет состава равновесной смеси при химических реакциях
Связь термодинамики с кинетикой химического процесса
Кинетика и кинетический анализ химических процессов
Скорость химической реакции
Кинетическое уравнение химического процесса и элементарной реакции. Константа скорости и энергия активации
Влияние среды на скорость элементарных реакций
Составление кинетических уравнений на основе схемы механизма химического процесса
Метод Боденштейна - Семенова
Метод Хориути - Темкина
Метод графов
Медленные и быстрые стадии
Преобразование кинетических уравнений с учетом разных форм состояний реагентов и катализаторов
Кинетический и термодинамический контроль химических реакций
Интегральные формы кинетических уравнений стехиометрически простых и сложных реакций
Стехиометрически простые реакции
Стехиометрически сложные реакции
Некоторые особенности кинетики реакций в реакторах идеального смешения
Связь кинетики химического процесса с удельной производительностью реактора и селективностью
Связь удельной производительности идеальных реакторов с кинетикой химического процесса
Связь селективности с кинетикой химического процесса
Упражнения и задачи
Литература
Радикально-цепные процессы органической технологии
Свободные радикалы, радикальные и радикально-цепные реакции
Конфигурация и стабильность свободных радикалов
Образование свободных радикалов
Термический гомолиз
Фотолиз и радиолиз
Окислительно-восстановительные реакции
Элементарные реакции свободных радикалов
Замещение по насыщенному атому углерода
Замещение по атому углерода ароматического кольца
Замещение по гетероатому
Присоединение свободных радикалов
Распад свободных радикалов
Изомеризация свободных радикалов
Окисление свободных радикалов
Радикал-радикальные реакции
Ион-радикалы
Неразветвленные и разветвленные радикально-цепные реакции
Стадии радикально-цепной реакции
Зарождение цепи
Продолжение и разветвление цепи
Обрыв цепи
Кинетика неразветвленных радикально-цепных реакций
Кинетика вырожденно-разветвленных цепных реакций
Кинетика разветвленных цепных реакций. Цепной и тепловой взрыв (воспламенение)
Ингибированное окисление
Классификация ингибиторов
Реакции ингибиторов - молекул и радикалов – со свободными радикалами
Реакции пероксильных радикалов с металлокомплексами
Реакции гидропероксидов с ингибиторами окисления
Реакции регенерации ингибитора при обрыве цепей
Синергизм в реакциях ингибированного окисления
Радикально-цепные процессы в промышленности
Термический крекинг и пиролиз углеводородов
Общие представления о термических процессах расщепления углеводородного сырья в промышленности
Термодинамика крекинга и пиролиза
Химия и механизм крекинга (пиролиза) углеводородов
Парафиновые углеводороды
Циклопарафиновые углеводороды
Олефиновые углеводороды
Ароматические углеводороды
Пиролиз ароматических углеводородов в присутствии водорода
Радикальная полимеризация
Общие сведения о радикальной полимеризации и полимерах
Кинетика и механизм радикальной полимеризации
Свободнорадикальное галогенирование углеводородов
Общие положения о галогенировании углеводородов
Хлорирование парафиновых углеводородов
Хлорирование олефиновых углеводородов
Хлорирование ароматических углеводородов
Сульфохлорирование парафиновых углеводородов
Окисление углеводородов и их производных молекулярным кислородом
Общие представления о механизме окисления углеводородов и их производных молекулярным кислородом в жидкой фазе
Окисление углеводородов в моногидропероксиды
Окисление м- и п-диизопропилбензолов в дигидропероксиды
Окисление парафинов С48
Окисление высших парафиновых углеводородов
Окисление циклопарафиновых углеводородов
Окисление циклогексана
Окисление метилбензолов в ароматические карбоновые кислоты
Окисление толуола
Окисление п-ксилола
Окисление .м-ксилола
Окисление три- и тетраметилбензолов
Сульфоокисление парафиновых углеводородов
Окисление углеводородов в газовой фазе
Окисление органических соединений при участии озона
Получение озона
Реакции озона с парафиновыми, олефиновыми и ароматическими углеводородами
Озонирование олефинов
Упражнения и задачи
Литература
Катализ и гомогенные кислотно-основные каталитические процессы
Гомогенный кислотный и основной катализ и каталитические реакции
Промежуточные активные частицы. Карбкатионы и карбанионы
Конфигурация и стабилизация карбкатионов
Образование карбкатионов
Химические свойства карбкатионов
Карбанионы
Конфигурация и стабилизация карбанионов
Образование карбанионов
Химические свойства карбанионов
Кислоты и основания Бренстеда и Льюиса, кислотность и основность среды
Кислоты и основания Бренстеда
Кислотность и основность реакционной среды. Функции кислотности
Кислоты и основания Льюиса
Современная классификация кислот и оснований
Механизм и кинетика кислотного и основного катализа
Кислотный катализ протонными кислотами (кислотами Бренстеда)
Катализ апротонными кислотами
Основной катализ
Соотношение Бренстеда
Нуклеофильный катализ
Реакции промышленного органического синтеза, катализируемые кислотами и основаниями
Алкилирование ароматических и изопарафиновых углеводородов
Алкилирование ароматических углеводородов
Алкилирование изопарафинов
Галогенирование углеводородов
Нитрование ароматических углеводородов
Сульфирование ароматических углеводородов
Сульфатирование спиртов и олефинов
Этерификация
Реакции по карбонильной группе
Конденсация альдегидов и кетонов с ароматическими соединениями и олефинами
Реакции типа альдольной конденсации
Конденсация карбонильных соединений с азотсодержащими основаниями
Реакции на основе α-оксидов
Ионная полимеризация
Анионная полимеризация
Катионная полимеризация
Упражнения и задачи
Литература
Гомогенный металлокомплексный катализ и реакции на его основе
Комплексные соединения и природа химической связи
Основные понятия и структура комплексных соединений
Лиганды. Координация лигандов к металлу
σ- и π-Лиганды. "Жесткие" и "мягкие" лиганды
Кластеры
Электронное строение и химическая связь в комплексных соединениях
Метод валентных связей
Теория кристаллического поля
Метод молекулярных орбиталей
Граничные орбитали (НСМО и ВЗМО)
Стадии и кинетика металлокомплексного катализа
Стадии и механизм металлокомплексного катализа
Замещение лигандов. Механизмы
транс- и цис-Влияние
Диссоциативная координация молекул X-Y с разрывом σ-связи
Реакции внедрения, α и β-Элиминирование
σ-π-Перегруппировка
Реакции переноса электрона в металлокомплексах
Восстановительное элиминирование
Кинетика металлокомплексного катализа
Реакции гомогенного металлокомплексного катализа
Гидрирование ненасыщенных соединений
Механизм гидрирования
Изомеризация ненасыщенных соединений
Позиционная изомеризация
Геометрическая изомеризация
Скелетная изомеризация
Димеризация, олигомеризация и полимеризация ненасыщенных углеводородов
Механизм реакций
Диспропорционирование (метатезис) олефиновых углеводородов
Карбонилирование органических соединений
Гидроформилирование олефинов (оксосинтез)
Карбонилирование спиртов, карбоалкоксилирование и окислительное карбонилирование ненасыщенных
углеводородов
Окисление органических соединений
Окисление олефинов
Эпоксидирование олефинов
Окисление кетонов пероксидом водорода
Окислительное сочетание
Окисление спиртов
Упражнения и задачи
Литература
Гетерогенный катализ и гетерогенно-каталитические процессы
Гетерогенный катализ. Характеристика и методы синтеза катализаторов, механизмы и кинетика реакций
К истории развития гетерогенно-каталитических процессов и катализа
Классификация гетерогенных катализаторов
Модифицирование катализаторов и требования, предъявляемые к катализаторам
Основные физические и технологические характеристики катализаторов и носителей
Удельная поверхность катализатора
Пористость и текстура катализатора
Активность и селективность катализатора
Механическая прочность катализатора
Термостойкость катализатора
Устойчивость катализатора к отравлению
Регенерируем ость катализатора
Насыпная плотность и гранулометрический состав катализатора
Методы синтеза и приготовления катализаторов и носителей
Осажденные катализаторы и носители
Нанесенные (пропиточные) катализаторы
Скелетные катализаторы
Цеолиты (молекулярные сита)
Восстановление катализаторов
Иммобилизованные катализаторы
Стадии гетерогенно-каталитического процесса
Внешняя диффузионная область
Внутренняя диффузионная область
Физическая и химическая адсорбция при катализе.
Изотермы адсорбции
Гетерогенно-каталитические реакции на переходных металлах и их оксидах
Активация реагентов
Схемы механизмов реакций
Гетерогенно-каталитические реакции на кислотных и основных катализаторах
Кислотные и основные центры катализаторов и методы их определения
Кислотные катализаторы и носители
Основные катализаторы и их активность
Схемы механизмов реакций кислотного и основного катализа
Кинетика реакций на однородной поверхности
Поверхностная химическая реакция как лимитирующая стадия
Кинетика реакций на неоднородной поверхности
Влияние реакционной среды на кинетику гетерогенно-каталитического процесса
Гетерогенно-каталитические процессы в нефтепереработке, нефтехимии и промышленном органическом синтезе
Каталитический крекинг
Назначение крекинга и катализаторы
Превращения парафиновых углеводородов
Превращения циклопарафиновых углеводородов
Превращения олефиновых углеводородов
Превращения ароматических углеводородов
Коксообразование и регенерация катализатора
Каталитический риформинг
Назначение риформинга и катализаторы
Превращения парафиновых углеводородов
Превращения циклопарафиновых углеводородов
Превращения ароматических углеводородов
Регенерация катализатора
Изомеризация углеводородов
Изомеризация парафиновых углеводородов
Изомеризация ароматических углеводородов
Деалкилирование алкилароматических углеводородов
Гидрирование органических соединений
Методы получения водорода и классификация процессов гидрирования
Гидрирование ароматических и ненасыщенных углеводородов
Гидрирование кислородсодержащих соединений
Гидрирование азотсодержащих соединений
Гидроочистка нефтяных фракций
Назначение гидроочистки и катализаторы
Гидрирование серусодержащих соединений
Гидрирование азотсодержащих соединений
Гидрирование кислородсодержащих соединений
Гидрирование ненасыщенных и ароматических углеводородов
Регенерация катализаторов гидроочистки
Гидрокрекинг нефтяных фракций
Назначение гидрокрекинга и катализаторы
Превращения парафиновых углеводородов
Превращения циклопарафиновых (нафтеновых) углеводородов
Превращения ароматических углеводородов
Дегидрирование органических соединений
Дегидрирование парафиновых и олефиновых углеводородов
Дегидрирование алкилароматических углеводородов
Дегидрирование кислородсодержащих соединений
Гидратация олефинов
Синтезы на основе оксида углерода и водорода
Методы получения синтез-газа
Синтез метанола
Синтез высших алифатических спиртов из СО и Н2
Синтез углеводородов из СО и Н2
Окисление органических соединений
Окисление этилена
Окисление пропилена
Окислительный аммонолиз пропилена
Окисление ароматических углеводородов
Окисление метанола
Окислительное метилирование органических соединений
Полимеризация олефинов
Полимеризация этилена
Полимеризация пропилена
Упражнения и задачи
Литература
Приложения