بررسي مبحث كاتاليست يك موضوع مهم و حساس بوده كه علاقه خيلي از دانشمندان و مهندسين به آن جلب شده است. یکی از مهم‌ترین کاربرد کاتالیست‌ها به انجام رساندن واکنش‌ها با سرعت بیشتر، دما و فشار کمتر و همچنین افزایش ایمنی فرایند در صنعت می‌باشد. مطالب این کتاب مطابق سرفصل وزارت علوم برای درس کاتالیزورهای صنعتی نگاشته شده است. این کتاب برای دانشجویان شیمی، مهندسی شیمی و همچنین کارکنان صنعت نفت نیز می‌تواند مفید باشد. در این کتاب سعی شده که ضمن تشریح مفاهیم، مطالب به صورت کاربردی و قابل استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی ارایه گردد.

فصل اول: مفاهیم اولیه کاتالیست

1-1- تاریخچه کاتالیست

1-2- تعریف كاتاليست

1-2-1- دسته بندی کاتالیزورها

1-2-1-1- كاتاليست هموژن

1-2-1-2-كاتاليست‌هاي هتروژن يا ناهمگن

1-2-2-كاتاليست‌هاي زيستي يا آنزيم‌ها

1 -3- فرایندهای کاتالیزوری ناهمگن

1– 3-1- انواع کاتالیزورهای جامد ناهمگن

1-3-1-1- اکسیدهای فلزی نشانده شده بر بستر جامد

1- 3-1-2- الک‌های مولکولی مبادله یون شده

1-3-1-3- ترکیبات لایه‌ای

1-3-1-4- کاتالیزورهای جامد متنوع

1-3-1-5-کاتالیزورهای همگن تثبیت شده بر بستر جامد

1-3-1-5-1- مواد تبادل یون شده

1-3-1-5-2- کمپلکس‌های پلیمری شده

1-‌3-1-5-3- کمپلکس‌های داخل شده به روش Grafting

1-‌3-1-5-4- کمپلکس‌های محبوس شده در زئولیت

1-4- ویژگی‌های کاتالیزورهای ناهمگن

1-4-1- فعالیت

1-4-2- سرعت ویژه

1-4-3- گزینش‌پذیری

1 -4-4- بازده

1-4-5- فرکانس تبديل مولي

1-4-6- ميزان تبديل مولي

1- 4 - 7- پایداری

1- 4- 8- امکان بازیافت کاتاليزور

1-4- 9- تکرار‌پذیری

1-4-10- هزینه

1-5- خصوصيات فيزيكي كاتاليست

1-5-1- دانسيته

1-5-2- اندازة منافذ

1-5-3- خصوصيات مکانيكي كاتاليست

فصل دوم: روش‌های ساخت کاتالیست

مقدمه

2-1- اجزای تشکیل دهنده کاتالیست‌های ناهمگن

2-1-1- پایه کاتاليست‌ها

2-1-2- فلز فعال

2-1-3- پروموتور‌ها

2-1-4- تسريع کننده‌ها

2-1-5- ممانعت کننده

2 - 2 - روش‌های تهیه کاتالیزورهای ناهمگن

2 - 2 -1- فرایند مخلوط کردن

2 - 2 – 2- فرایند تلقیح

2 - 2 – 3- فرایند رسوب‌ دادن

2 - 2 – 4- روش هم رسوبی

2 - 2 – 5- روش رانی

2 - 2 – 6- روش همجوشی

2 -3 - ساخت کاتالیزورهای جامد

2 - 3- 1- ترکیبات لازم برای ساخت کاتالیزور

2- 3-2 - عملیات لازم برای ساخت کاتالیزور

2 - 3 – 2-1- شست و شو

2- 3– 2-2- خشک کردن

2 -3 –2-3- شکل دادن

2 -3– 2-4- کلسینه و فعال نمودن

2- 4 - تهیه کاتالیزورهای جامد با روش‌های فشار بالا و هیدروترمال

2 - 5 - تعیین مشخصات ساختاری کاتالیزور

2 - 5 -1- پراش اشعه X و تعیین‌اندازه ذرات

2- 5 -2 - تکنیک SEM و تعیین مورفولوژی و ‌اندازه ذرات

2 - 5 -3- آنالیز حرارتی

2-5-4- روش‌هاي تجربی براي تخمین مساحت سطح

فصل سوم: علم سطح

3-1- مکان‌هاي سطح

3-2- مراحل فعل و انفعال کاتاليستي

3 – 2-1- جذب سطحی

3 – 2-1- 1- جذب فیزیکی

3–2-1-2- جذب شیمیایی

3 – 2-1- 3 - اختلاف جذب فیزیکی و شیمیایی

3 - 3 - ایزوترم جذب

3 - 3 - 1 - انواع ایزوترم‌های جذب

3 - 3 - 2 – ایزوترم لانگمیر

3 - 3 - 3 – ایزوترم تمکین

3 - 3 - 4 – ایزوترم فروندلیچ

3 - 3 - 5 - ایزوترم‌ BET

3-4-جذب سطحي

3-5- انواع واكنش‌هاي ناهمگن

3-5-1-تبدیل سوخت‌های فسیلی غیرمفید به مفید توسط فرآیند فیشر-تروپش

3-5-2-كاتاليست سه گانه

3-5-3- فراوري نيمه‌هادي‌ها و نانوتكنولوژي

3-5-4- ديگر زمينه‌هاي كاربرد دانش سطح

3-5-4-1- ساختار سطح

3-5-4-2- ساختار سطح پاك

3-5-4-2- 1- سطوح مقابل

3-5-4-2- 2- مفهوم ناهمگني سطح به خاطر مواد جذب شده

3-5-4-2- 3- جزيره‌ها

3-6- ساختار پيوند جامدات

3-6-1- وضعيت الكتروني توده

3-6-2- فلزات نيمه رساناها و نارساناها

3-7- واكنش‌هاي سطح پيچيده

3-7-1- اندازه گيري و سنجش سينتيك سطح و مکانيزم‌هاي واكنش

3-7-2- فرايند‌ هاربر- بوش

3-7- 3- از سينتيك‌هاي ميكروسكوپي تا كاتاليز كردن

3 - 8 - سورفاکتانت (مواد فعال سطحی)

3 - 8 -1- انواع سورفاکتانت‌ها

فصل چهارم: غیرفعال شدن و احیای کاتالیست‌ها

4-1- انواع مکانیزم‌های انجام واکنش بر روی کاتالیست‌ها

4-2- غير فعال شدن كاتاليزورها

4-2-1- مکانيسم غير فعال شدن کاتالیزور

4-2-1-1- واكنش‌هاي فساد

4-2-1-2- نفوذ حفرهاي

4-2-1-3- انواع حمله سموم به سطح كاتاليزور

4-2-1-4- ديگر عوامل موثر در فساد

4-3- عوامل غيرفعال شدن كاتاليست

4-3-1- سمي شدن

4-3-2- ايجاد رسوبات، كك و ته‌نشست‌هاي فلزي در كاتاليست

4-3-3- فرآيند ايجاد كك

4-3-4- فرسايش مکانيكي

4-3-5- ته‌نشست‌هاي فلزي

4-3-6- كلوخه شدن فلزات

4-3-7-كلوخه شدن پايه‌ها

4-3-8- تخريب دمايي كاتاليست

4-3-9- مسموميت كاتاليست

4-3-10- مسموميت در راكتورهاي مجهز به همزن

4-3-11- مسموميت در راكتورهاي بستر ثابت

4-4- احياء كاتاليست‌هاي غيرفعال

4-4-1- احیای کاتالیست مسموم شده در اثر رسوب

4-4-2- احياء كاتاليست رفرمينگ

4-4-3- احياء كاتاليست‌هاي HT Shift

4-4-4- احياء مجدد كاتاليست

4-4-5- شست وشوي كاتاليست متاناسيون

4-4-6- احياء مجدد كاتاليست سنتز آمونياك

فصل پنجم: آشنایی با فناوری نانو

5-1- تاریخچه نانو

5-2- نانوتکنولوژي

5-3- منافع نانوتکنولوژی

5-4- مواد نانو بلوري توده‌اي

5-4-1- نانوذرات

5-4-2- نانو ذرات نيمه رسانا نقاط كوانتمي

5-4-3- نانو ذرات سراميكي

5-4-4- نانوكامپوزيت‌هاي نانو ذره‌اي سراميكي

5-4-5- نانو ذرات فلزي

5-4-6- نانوكامپوزيت‌هاي نانوذره‌اي فلزي

5-5- آئروژل‌ها

5-6- نانو روكش‌ها و نانو لايه‌ها

5-7- نانوپوسته‌ها

5-8- مواد نانو متخلخل یا نانو حفره‌ها

5-9- مواد نانوحفره‌اي حاصل از حكاكي

5-10- نانو لوله و نانو ميله‌هاي الگوگرفته

5-11- زئوليت‌هاي مرسوم

5-12- شوارزيت‌ها

5-13- نانو ساختارهاي آلي منظم

5-14- روش‌های بالا به پایين

5-14-1- ليتوگرافي

5-14-2- فرآوري مکانيكي

5-14-3- تغييرشكل دهي پلاستيكي شديد

5-14-4- اختلاط شديد

5-14-5- فشرده سازي پودر

5-14-6- آسياب‌هاي پرانرژي

5-14-7 – روش آنيلينگ متبلورسازي موادآمورف

5-14-8- ريسندگي

5-15- روش‌های پايين به بالا

5-15-1- رسوب دهي فاز گاز

5-15-2- رسوب دهي شيميايي بخار

5-15-3- رسوب دهي شيميايي در فشار اتمسفري

5-15-4- رسوب دهي شيميايي بخار لايه اتمي

5-15-5- رسوب دهي شيميايي بخار در فشار پايين

5-15-6- رسوب دهي شيميايي بخار پلاسمايي مايكروويو

5-15-7- رسوب دهي شيميايي بخار پلاسمايي

5-15-8- رسوب دهي شيميايي بخار گرمايي سريع

5-15-9- رسوب دهي شيميايي بخار پلاسمايي دور

5-15-10- رسوب دهي شيميايي بخار با خلاء خيلي بالا

5-16- برخی از کاربردهای فناوری نانو در صنایع گوناگون

فصل ششم: نانو کاتالیست‌ها

6-1- مقدمه

6-2- نانوکاتالیست و نانوذرات کاتالیستی

6-3- ویژگی‌های اصلی نانوکاتالیست

6-3-1- انواع نانوکاتالیست

6-3-2- نانوکاتالیست با رفتار همگن

6-3-3- نانوکاتالیست با رفتار ناهمگن

6-4- روش‌های استفاده از نانوکاتالیست فلزی

6-5- بهبود خواص نانوکاتالیست‌ تولید هیدروژن با رفع نقص ساختاری

6- 6- هیدروژن در سرعت نانو کاتالیست

6-7- نانوکاتالیست حاوی طلا

6- 8- نانو زیست کاتالیست‌ها (آنزیم‌ها)

6-8-1- ساختار آنزیم‌ها

6-8-2- نحوه عمل آنزیم‌ها

6- 8- 3- ثابت شدن ماده اولیه روی آنزیم

6-8-4- جداسازی محصول یا محصولات

6-8-5- انواع آنزیم‌ها و نامگذاری آنها

6-8-6- منبع آنزیم‌ها

6- 8-7- تثبیت نمودن آنزیم

6-8-8- روش‌های تثبت نمودن آنزیم بر بستر

6-8-9- عوامل موثر در تثبیت کردن

6-8-10- روش‌های جدید تثبیت کردن آنزیم

6-8-11- روش‌های تثبیت آنزیم‌ها بر نانوذرات

6-9- نانو کاتالیزور نوری

6-9-1- خواص کاتالیزوهای نوری

6-9-2- انواع کاتالیزورهای نوری

6-9-3- مزایای استفاده از کاتالیزور‌های نوری در واکنش‌ها

6-9-4- روش‌های تهیه‌ی کاتالیزور نوری

6-9-5- باز‌یابی کاتالیزور نوری

6-9-6- کاربرد کاتالیزورهای نوری

6-10- کاتالیست‌های انتقال فاز

6-10-1- انواع کاتالیست‌های انتقال فاز

6-10-2- دسته بندی سیستم‌های کاتالیست انتقال فاز

6-10-3- انتخاب یک کاتالیست انتقال فاز

6-10-4- مکانیسم‌های واکنش‌های انتقال فاز

6-10-5-کاربردهای کاتالیست‌های انتقال فاز

6-11-کاربرد نانو کاتالیست‌ها در صنعت

6-11-1- نانوكاتاليست و آينده سوخت‌هاي فسيلي

6-11-2-کاربرد نانو کاتالیست‌ها در هیدروکراکینگ فرایند‌های پالایش نفت

6-11-3-كاربردهاي فناوري نانو در پليمريزاسيون و ايزومريزاسيون

6-11- 4-كاربرد مواد نانو متخلخل در فرايند رفورمينگ پالايش نفت

6-11-5- كاربرد نانوكاتاليست‌ها در كراكينگ كاتاليستي فرايندهاي پالايش نفت

6-11-6- نانولوله‌های کربنی در حذف آلاینده‌های گوگردی از محصولات نفتی

6-11-7- نانوذرات اکسید تیتانیوم در کاهش آلایندگی ناشی از ترکیبات آلی

6-11-8- نانوکاتالیزورها در احیای گوگرد و حذف آلاینده‌های زیست محیطی

6-11-9- فیلترهای نانوکاتالیستی در انتخابگر نمودن حسگرهای گاز نیمه‌هادی اکسید فلزی

6-11-10- بهبود عدد اکتان بنزین با استفاده از نانوکاتالیست‌های زئولیتی

6-11-11- افزایش فعالیت و اصلاح کاتالیست زیگلر- ناتا با استفاده از نانو ذرات

6-11-12- تصفيه گازهاي خروجي از اگزوز با كاتاليزورهاي نانوساختاري

6-11-13- تصفيه پساب‌هاي صنعتي با استفاده از نانوفيلتراسيون

6-11-14- تصفيه آبهاي آلوده با استفاده از نانو مواد فتوکاتالیستی

6-11-15- بررسي ساخت پوشش‌هاي كاتدي جهت آزاد سازي گاز هيدروژن

6-11-16- بررسي امکان ساخت كمپلكس متالوسني بيس زير كونيم دي كلريد

6-11-17- بررسي سنتز دي متيل اتر از گاز سنتز بر روي كاتاليست‌هاي دو عملگر

6-11-18- فرآیند آروماتیزاسیون و کاتالیست آن

6-11-19-کاتالیست زیگلرناتا

6-11-20-كاتاليست‌ها و پيل‌هاي سوختي زيستي

فصل هفتم : مکانیزم و ساختار کاتالیست زیگلر ناتا

7-1-تاریخچه کشف کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

7-2- کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

7-3- پارامترهای مؤثر بر عملکرد کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

7-4- انواع کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

7-4-1- کاتالیزورهای زیگلر-ناتای همگن

7-4-2- کاتالیزورهای زیگلر-ناتای شبه همگن

7-4-3- کاتالیزورهای زیگلر-ناتای ناهمگن

7-4-4- کاتالیرورهای نگهداری شده

7-5- ساختمان کاتالیست‌های زیگلرناتا

7-5-1- ساختارکاتالیست

7-5-2-کوکاتالیست

7-5-2-1- بررسی فعال سازی کاتالیست توسط کوکاتالیست

7-5-3- الکترون دهنده‌ها

7-5-4- حامل‌ها و نگهدارنده‌ها

7-5-5- دونر

7-6- مراحل پلیمریزاسیون

7-6-1- شروع زنجیر

7-6-2- رشد زنجیر

7-6-3- انتقال زنجیر

7-6-4- بررسی فعال سازی کاتالیست از طریق ابر الکترونی

7-7- فعال سازی کاتالیست

7-8- نسل‌های مختلف کاتالیست‌های زیگلر ناتا

7-8-1-کاتالیست‌های نسل اول

7-8-2-کاتالیست‌های نسل دوم

7-8-3-کاتالیست‌های نسل سوم

7-8-4-کاتالیست‌های نسل چهارم

7-8-5-کاتالیست‌های نسل پنجم

7-8-6- نسل ششم کاتالیست‌ها – متالوسن‌ها

7-8-7-کاتالیست‌های فرامتالوسن

7-9- انواع فرایند‌های پلیمریزاسیون

7-9-1- فرآيند‌هاي همگن

7-9-2- فرآيند‌هاي غير همگن

7-10- شاخص‌هاي پليمريزاسيون

7-10-1- افزايش ويسكوزيته

7-10-2- حرارت زايي

7-10-3- وزن مولكولي و توزيع وزن مولكولي

7-11- کاربرد کاتاليزور‌ها در صنعت

مراجع