Większość procesów chemicznych zachodzi z udziałem katalizatorów, wśród których dominują katalizatory heterogeniczne stanowiące jedno- lub wielofazowe układy ciał stałych o zróżnicowanym składzie chemicznym. Projektowanie katalizatorów jest bardzo istotne z punktu widzenia ekonomii procesów katalitycznych [1, 2, 3, 4, 5], a dobór optymalnej struktury porowatej katalizatora jest częścią procesu jego projektowania i doboru do konkretnego procesu technologicznego. Dla oceny przemysłowych katalizatorów ważna jest ich aktywność odniesiona do jednostki objętości. Zależy ona od aktywności właściwej odniesionej do jednostki rozwijanej powierzchni, od wielkości powierzchni w jednostce objętości katalizatora oraz od jego porowatej struktury określającej intensywność procesów przenoszenia reagentów i ciepła wewnątrz ziarna. Te charakterystyki są określone przez warunki preparatyki katalizatora [6, 7]. Dużą aktywność właściwą można uzyskać przez odpowiedni skład chemiczny projektowanego katalizatora [8]. Trzeba sobie jednak zdawać sprawę z faktu, że im bardziej aktywny katalizator, tym trudniej jest wykorzystać jego potencjalne możliwości, gdyż dla szybkich reakcji dają o sobie znać opory wynikające z transportu reagentów.

Spis treści:

1. Wstęp
1.1. Modele struktury porowatej katalizatora
1.2. Optymalizacja struktury porowatej, przykłady literaturowych źródeł

2. Zakres pracy

3. ?Globularny" model budowy katalizatora reformingowego y-Al2O3
3.1. Założenia budowy ?globularnego" modelu nośników
3.2. Algorytm obliczeń
3.3. Eksperyment
3.4. Analiza wyników i weryfikacja modelu

4. Badania kinetyki reformingu z użyciem różnych surowców
4.1. Eksperyment i metodologia analizy
4.2. Aparat matematyczny
4.2.1. Metoda statystycznej analizy wyników eksperymentów
4.2.2. Analiza matematyczna modelu kinetycznego
4.3. Dyskusja wyników
4.3.1. Statystyczna analiza wyników
4.3.2. Dobór i analiza schematów kinetycznych
4.4. Podsumowanie:

5. Dyfuzja w bidyspersyjnym ziarnie katalizatora reformingowego
5.1. Zakres pracy na etapie analizy zjawisk dyfuzyjnych
5.2. Założenia opisu zjawiska dyfuzji
5.3. Algorytm obliczeń
5.4. Przykładowe obliczenia
5.4.1. Analiza statystyczna
5.4.2. Własności bidyspersyjnych układów katalitycznych
5.5. Podsumowanie

6. ?Globularny" model ziarna: optymalizacja struktury porowatej w oparciu o moduł Weisza
6.1. Cel i zakres pracy
6.2. Metodyka analizy
6.2.1. Ocena efektywności katalitycznej
6.2.2. Statystyczna analiza wyników symulacji
6.3. Eksperyment
6.4. Analiza wyników
6.4.1. Reakcja modelowa dehydrocyklizacji n-heptanu
6.4.2. Reakcja odwodornienia metylocykloheksanu
6.4.3. Statystyczna interpretacja wyników symulacji
6.5. Podsumowanie

7. ?Globularny" model ziarna: optymalizacja struktury porowatej w oparciu o moduł Thiele'a
7.1. Metodyka badań i założenia
7.1.1. Moduł Thiele'a: przemiana n-heptanu w warunkach reformingu
7.2. Eksperyment
7.3. Technika optymalizacyjna i strategia obliczeń
7.4. Dyskusja wyników
7.5. Podsumowanie

8. ?Globularny" model ziarna: optymalizacja struktury porowatej w oparciu o założenia fizycznej budowy ziarna:
8.1. Założenia modelu globularnego
8.1.1. Model monodyspersyjny
8.1.2. Model bidyspersyjny
8.2. Definicja problemu: funkcja celu
8.3. Ocena efektywności katalitycznej modelowych reakcji reformingu
8.4. Podsumowanie

9. ?Warstwowy" model ziarna: optymalizacja struktury porowatej w oparciu o funkcjonał efektywności
9.1. Zakres prac nad symulacją struktury optymalnej
9.2. Założenia fizycznego modelu ziarna katalizatora
9.3. Zjawiska fizykochemiczne procesu reformingu
9.3.1. Kinetyka
9.3.2. Dyfuzja
9.4. Analiza matematyczna
9.4.1. Reakcja- dyfuzja w ziarnie katalizatora reformingowego
9.4.2. Bidyspersyjność a powierzchnia właściwa katalizatora
9.5. Metoda i zakres analizy modelu
9.6. Algorytm obliczeń
9.7. Interpretacja przebiegu zjawisk: transportu-reakcji w bidyspersyjnych katalizatorach
9.7.1. Wpływ struktury porowatej na efektywność ziarna reformingowego
9.7.2. Statystyczna analiza wyników modelu
9.8. Analiza porównawcza wyników dla różnych schematów kinetycznych
9.9. Podsumowanie

10. Weryfikacja eksperymentalna wyników teoretycznej analizy
10.1. Metoda analizy
10.2. Część eksperymentatna
10.2.1. Preparatyka nośnika
10.2.2. Preparatyka katalizatora:
10.2.3. Testy aktywnościowe w reakcji dehydrocyklizacji n-heptanu
10.3. Analiza wyników 10.4. Podsumowanie

11. Dyskusja
Literatura