Главная страница → Подразделения

Подразделения

Лаборатория химической кинетики

Лаборатория химической кинетики была создана в 1938 году. Со дня ее основания в течение 50 лет ее руководителем являлся профессор Михаил Исаакович Темкин. С 1988 года и по настоящее время лабораторию возглавляет Александр Константинович Аветисов.

Несколько работ лаборатории, выполненных уже в первые годы ее существования, вошли в золотой фонд физической химии. Это, прежде всего, теория кинетики синтеза аммиака (одного из важнейших промышленных каталитических процессов), в которой впервые были использованы представления о биографической неоднородности поверхности катализатора (кинетика Темкина-Пыжева). Тогда же теоретически были проанализированы некоторые изотермы адсорбции на неоднородных поверхностях (одна из них, логарифмическая, носит название изотермы Темкина). В дальнейшем, прежде всего в работах самого М.И. Темкина, был внесен существенный вклад в развитие теории кинетики реакций на неоднородных поверхностях (модель Темкина) и теории сложных стационарных реакций (теория Хориути-Темкина).

В 1994 году в состав лаборатории химической кинетики были включены сотрудники лаборатории органического катализа, созданной в 1964 году и возглавляемой все годы профессором Анатолий Иосифовичем Гельбштейном.

Отличительной особенностью исследований, проводимых в лабораториях химической кинетики и органического катализа, являлось то, что в них экспериментальные и теоретические задачи кинетики решались на объектах, представляющих практический интерес. Достаточно сказать, что сотрудниками лабораторий были установлены кинетические модели таких промышленно важных реакций, как окисление этилена в окись этилена, окисления бутана в малеиновый ангидрид, оксихлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан, окислительного аммонолиза пропилена, гидрирования нитробензола в анилин, синтезов метанола, гидроксиламинсульфата, винилацетата, паровой и углекислотной конверсии метана и многих других. В этих же лабораториях были созданы катализаторы для процессов одностадийного гидрирования фенола в циклогексанон, нитробензола в анилин и некоторые другие.

В 1997 году к этому направлению работ подключилась созданная на основе перешедших в Институт специалистов ГИАПа инженерно-технологическая группа под руководством кандидата технических наук Юлия Кивовича Байчтока. Основные направления ее деятельности связаны с исследованиями и разработкой промышленных процессов получения водорода высокой чистоты, его выделения из газовых смесей мембранными методами и сжатия в термосорбционных компрессорах, а также исследование гидридов интерметаллических соединений.

В 2009 году в лабораторию вошли сотрудники лаборатории математического моделирования. Их научные интересы охватывают области моделирования кинетики гетерогенных каталитических реакций и процессов полимеризации.

Лаборатория открыта для сотрудничества как внутри (ЛОМ, ЛХФТМС, ЛДА, ЛА, ЛФХДП), так и вне института.

Сайт лаборатории

Основные направления работ

- Теоретические вопросы и экспериментальные методы кинетики гетерогенных каталитических реакций.

- Исследование кинетики и механизма гетерогенных каталитических процессов окисления, гидрирования, окислительного хлорирования и хлорирования углеводородов.

- Исследования в области мембранных реакторов для реакций селективного окисления.

- Математическое моделирование и оптимизация каталитических процессов.

- Технологическая проработка и базовое проектирование в области процессов неорганической химии (синтез метанола, аммиака, получение водорода, получение чистого диоксида углерода, разделение газовых смесей мембранными, абсорбционными и адсорбционными технологиями и т.д.). Разделение газовых смесей методом безнагревной короткоцикловой адсорбции (КЦА). Разработка технологий на основе гидридов интерметаллидов.

- Экспериментальные и расчетно-технологические исследования процессов производства водорода из различного углеводородного сырья и спиртов.

- Разработка и исследование быстродействующих полупроводниковых сенсоров на озон, хлор, хлористый водород и диоксид хлора для исследования физико-химических процессов в атмосфере.

Основные достижения

• Техническое сопровождение модернизации в производстве аммиака отделения абсорбционной очистки конвертированного газа от диоксида углерода с заменой МЭА-раствора на МДЭА-абсорбент (ОАО «Невинномысский Азот» (2001 год), ОАО НАК «Азот» г. Новомосковск (2004 год), ОАО «Череповецкий Азот»(2005 год), Кемеровском ОАО «Азот» (2006 и 2008 гг.), ОАО «МИНУДОБРЕНИЯ» (г. Россошь) (2007 год), ОАО «Гродно Азот» (Республика Беларусь) (2007 год)).
• Разработка и ввод в эксплуатацию установки получения высокочистого водорода методом короткоцикловой адсорбции (ТЭЦ № 20, г. Москва) (1996 г.), блока глубокой осушки диоксида углерода (ОАО «Айс-Фили», г. Москва) (2002 г.), установки получения диоксида углерода пищевой чистоты и установки по очистке азото-водородной защитной газовой смеси от следов аммиака (ОАО «СЕВЕРСТАЛЬ») (2005 г.).
• Выдача исходных данных для проектирования производства высокочистого жидкого диоксида углерода производительностью 20 т. тонн в год (2005 г.). Введена в эксплуатацию в 2008 г.
• Выдача исходных данных для проектирования отделения очистки конвертированного газа от диоксида углерода в производстве аммиака агрегата АМ-80 на АО «Ахема» (г. Ионава, Литва) (2003 г.). Введено в эксплуатацию в 2006 г.
• Выдача исходных данных для проектирования установки выделения водорода из продувочных газов синтеза метанола методом короткоцикловой адсорбции на ОАО «Невинномысский Азот» (2007 год). Планируется к вводу в эксплуатацию в 2010 г.
• Предпроектная проработка топливного процессора для энергоустановок на базе топливных элементов.
• Предпроектная проработка установок малой и средней мощности получения водородсодержащих смесей из углеводородов.
• Создание программ: "Анализ агрегата синтеза метанола (системы рециркуляции газа в производстве метанола) - AUFA-M" (Подробнее), "Анализ системы газоподготовки в производстве аммиака - AUFA" (Подробнее), "Расчет реактора с кипящим слоем - FBREAC" (Подробнее)
• Разработка полупроводникового сенсора озона с чувствительностью выше 1 ppb, и временем отклика меньше 1 сек. Совместно с ИФА РАН на базе полупроводникового сенсора разработка нового полупроводникового озонометра. Изготовление макета прибора и проведение тестовых испытаний в полевых условиях на метеообсерватории МГУ им. М.В. Ломоносова (март – июль 2002 г., май 2004 г.), на научной станции ИФА им. А.М. Обухова РАН под Звенигородом (август 2002 г., июль 2005 г.), на Цимлянской научной станции ИФА им. А.М. Обухова РАН (лето 2006 г.), на геофизической обсерватории «Борок» Института физики земли им. О.Ю. Шмидта РАН (май – июнь 2005 и 2008 г.), в вагоне-обсерватории TROIKA (2008 г.).

Гранты лаборатории

• Грант МНТЦ № 1931 «Разработка технологии получения в расплаве свинца наноразмерных оксидных материалов для нового микросистемного метода формирования чувствительных слоев полупроводниковых сенсоров озона». (2002-2004 г.г.) ЛХФТМС, ЛОМ, ЛФХДП.
• Грант МНТЦ № 3234 «Разработка высокоэффективных кислородопроводящих мембран и малогабаритных генераторов чистого синтез — газа на их основе».(2006-2008 г.г.) ЛОМ.
• Грант МНТЦ № 3288 «Исследование обменных процессов газовых и аэрозольных примесей между атмосферой и подстилающей поверхностью с использованием нового быстродействующего приборного комплекса».(2006-2009 г.г.) ЛХФТМС, ЛДА, ЛА, ЛФХДП.
• Целевая инициатива МНТЦ № 2904t «Топливный элемент».(2005- г.г.).
• Грант ИНТАС 1994-1996 гг. «Гидродехлорирование органических и неорганических веществ металлическими катализаторами».
• Грант ИНТАС 1997-1999 гг. «Окислительное дегидрирование низших парафинов С4».
• Грант РФФИ 05-05-64895-а «Исследование гетерогенных процессов в атмосфере с участием малых газовых составляющих». ЛХФТМС.
• Грант РФФИ 05-08-18127-а «Мембранная технология окислительной конденсации метана». ЛОМ.
• Грант РФФИ 05-08-18106-а «Разработка кинетической модели реакции паровой и углекислотной конверсии метана на никелевых катализаторах в промышленных условиях ее проведения».
• Грант РФФИ 08-05-01034-а «Изучение физико-химических процессов с помощью полупроводниковых сенсоров в многокомпонентных переменных полях малых газовых примесей атмосферы». ЛХФТМС.
• Грант РФФИ 09-03-00934-а «Исследование механизмов химического взаимодействия озона с твердыми телами различной природы и структуры». ЛХФТМС, ЛА.

Награды лаборатории

• Государственная премия СССР в области науки и техники за 1979 год — М. И. Темкин — «Кинетика промышленных гетерогенно-каталитических реакций».
• Премия Академии наук СССР имени Д. И. Менделеева за 1988 год — В. Л. Кучаев, Л. М. Никитушина, М. И. Темкин — «Механизмы окисления газов молекулярным кислородом и монооксидом азота на платине и их взаимосвязь».
• Премия Правительства РФ за 1993 год — А. К. Аветисов и др.- «Разработка научных основ и промышленная реализация новых ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий регенерации и утилизации средств индивидуальной и коллективной противохимической защиты».
• Золотая медаль — Макет озонометра (выставка «Новые технологии» С-Петербург, 2001 г.)
• Серебряная медаль — «Гидридные термосорбционные компрессор водорода и холодильная установка» (выставка «Эврика — 2005»).

Научно-техническое сотрудничество

• Контракты с АО «Ахема» (Ионава, Литва), с Корейским институтом энергетических исследований, с ГП «Химтехнология» (г. Северодонецк, Украина).
• Контракты с российскими предприятиями и организациями в т.ч. ОАО «Невинномысский Азот», ОАО НАК «Азот» г. Новомосковск, ОАО «Череповецкий Азот», ЗАО «Химсорбент», ЗАО «Химтек Инжинииринг», ЗАО «ИНКОР ИНЖИНИИРИНГ», ОАО НПО «ГЕЛИЙМАШ», ИНХС им. А.В.Топчиева РАН, ФГУП «НИИГРАФИТ», ЗАО «Волга-Газ», ФГУП ВНИИЭФ, ИОФ им. А.М. Прохорова РАН, ИФА им. А.М. Обухова РАН.
• Сотрудничество с Университетом г. Турку (Финляндия), МАТХТ им. М.В. Ломоносова, ЗАО «Химтек Инжинииринг», «Химсорбент», «ИНКОР ИНЖИНИИРИНГ».