Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej KATALIZA PRZEMYSŁOWA

Transkrypt

1 Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej KATALIZA PRZEMYSŁOWA

2 Katalizator

3 kataliza heterogeniczna Profil specjalności kataliza homogeniczna procesy katalityczne w technologiach wielkotonażowych i małotonażowych biokataliza Tematyka wykładów i seminariów obejmuje między innymi: przemysłowe procesy katalityczne preparatykę homogenicznych i heterogenicznych katalizatorów przemysłowych nowoczesne techniki fizykochemiczne stosowane do badania katalizatorów modelowanie molekularne katalizatorów i teoretyczne badanie mechanizmów reakcji katalitycznych nowe procesy przyjazne środowisku naturalnemu katalizę w ochronie środowiska (usuwanie tlenków węgla, azotu i innych) Tematyka zajęć laboratoryjnych obejmuje między innymi: badanie katalitycznych procesów wielkotonażowych i małotonażowych preparatykę katalizatorów heterogenicznych i homogenicznych modelowanie molekularne (laboratoria komputerowe)

4 Kataliza heterogeniczna 90% wszystkich procesów chemicznych prowadzonych w przemyśle to procesy katalityczne. Zdecydowana większość to procesy prowadzone w obecności katalizatorów heterogenicznych! Badania katalityczne: procesy katalitycznej konwersji alkanów i alkenów katalityczne procesy transformacji produktów pochodzenia naturalnego (terpeny, alkohole, itd.). Synteza: katalizatorów przemysłowych katalizatorów nanostrukturalnych uporządkowanych katalizatorów mikro- i mezoporowatych katalizatorów monolitycznych heterogenizowanych układów homogenicznych

5 Metody fizykochemiczne badania katalizatorów Badania fizykochemiczne: operando (UV-Vis DRS) sorpcja (niskotemperaturowa) temperaturowo programowane reakcje, redukcje i desorpcje badania spektroskopowe (IR, Raman, UV-Vis, XPS, EDX, XRF) metody mikroskopowe: SEM, TEM

6 Kataliza homogeniczna Wacker Chemie (PdCl 2 CuCl 2 ) Henkel DOW LP oxo

7 Katalizatory w technologiach małotonażowych technologie małotonażowe - specjalistyczne produkcje na potrzeby wielkich gigantów katalizatory w technologiach zgodnych z green chemistry wymiana klasycznych katalizatorów na nowoczesne biokatalizatory pozyskiwane z naturalnych źródeł (ekstremofile) katalizatory w syntezach substancji aktywnych leków i pestycydów kataliza w produkcji substancji pomocniczych nowoczesne katalizatory w procesach usuwania skażeń i w remediacji środowiska. katalityczne reaktory membranowe

8 Biopaliwa Gaz drzewny (holzgas) Biogaz C.O.

9 Biokataliza strategie katalityczne enzymów kinetyka enzymatyczna i sposoby jej badania modelowanie procesów biokatalitycznych metody mikrobiologiczne i biologii molekularnej w biokatalizie metody izolacji enzymów immobilizacja enzymów biokataliza w układach reaktorowych przykłady zastosowania katalizy enzymatycznej w przemyśle H 2 N O O CH 3 + H 2 N H H O N S CH 3 acylaza penicylinowa G H 2 N NH O O H H N S CH 3 R HO O R HO O R=H Cefaleksyna R=OH Cefadroksyl

10 Modelowanie molekularne Metody modelowania układów i symulacji procesów chemicznych na poziomie molekularnym: najważniejsze metody modelowania molekularnego prognozowanie struktury, właściwości i reaktywności układów chemicznych modelowanie materiałów oraz katalizatorów umiejętność korzystania z oprogramowania do modelowania molekularnego (laboratorium) zastosowanie modelowania molekularnego w badaniu procesów katalitycznych i projektowaniu katalizatorów Korzystamy z superkomputerów w ośrodkach obliczeniowych oraz z własnych serwerów Symulacja komputerowa procesu katalitycznego

11 Przedmioty specjalnościowe (I stopień) Projekt technologiczny Chemia i technologia ropy i gazu Przemysłowa kataliza heterogeniczna Przemysłowa kataliza homogeniczna Biokataliza Podstawy modelowania molekularnego Przedmioty wybieralne specjalnościowe Procesy utleniające w technologii organicznej Wysokotemperaturowa transformacja węglowodorów Surowce jednowęglowe i ich katalityczne przemiany Metateza olefin Metody adsorpcyjne w katalizie przemysłowej Elementy chemii i katalizy metaloorganicznej Metody badań ropy naftowej i produktów naftowych Energetyczne użytkowanie paliw ciekłych i gazowych Produkty naftowe do specjalnych zastosowań

12 Przedmioty specjalnościowe (II stopień) Projekt technologiczno-procesowy Procesy wodorowe w przemyśle rafineryjnym Paliwa alternatywne (biopaliwa) Nowa baza surowcowa dla przemysłu chemicznego Fizykochemiczne metody charakterystyki katalizatorów Nowoczesne metody nanostrukturalne w procesach katalitycznych Katalizatory w technologiach małotonażowych Elementy katalizy homogenicznej Modelowanie molekularne w katalizie Przedmioty wybieralne specjalnościowe Projektowanie nowych katalizatorów Nowe trendy w katalizie przemysłowej Petrochemia Fizykochemia adsorbentów i katalizatorów stosowanych w przemyśle naftowym Metale szlachetne w katalizie Wodór jako paliwo technologie wytwarzania i użytkowania Kataliza w syntezie totalnej

13 Kadra prowadząca zajęcia Instytut Chemii i Technologii Organicznej WIiTCh PK dr inż. Mieczysław Chmura dr hab. inż. Izabela Czekaj dr hab. inż. Jarosław Handzlik, prof. PK dr hab. inż. Radomir Jasiński, prof. PK dr inż. Przemysław Jodłowski dr inż. Agnieszka Łapczuk-Krygier dr inż. Barbara Michorczyk dr hab. inż. Piotr Michorczyk, prof. PK dr hab. inż. Jan Rakoczy, prof. PK dr inż. Elżbieta Skrzyńska dr inż. Otmar Vogt dr Adam Węgrzynowicz Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN dr hab. Maciej Szaleniec, prof. IKiFP PAN

14 Nasze kompetencje W Katedrze Technologii Organicznej i Procesów Rafineryjnych od wielu lat prowadzone są badania w dziedzinie katalizy. Od początku istnienia tej jednostki jest to nasza główna specjalność naukowa, w ramach której jesteśmy obecnie rozpoznawalni na świecie. Współpracujemy z wieloma ośrodkami krajowymi i zagranicznymi: Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego (różne grupy badawcze) Zakład Chemii Metaloorganicznej, Wydział Chemii Uniwersytetu Adama Mickiewicza Zakład Chemii Nieorganicznej, Wydział Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego Operando Molecular Spectroscopy & Catalysis Laboratory, Department of Chemical Engineering, Lehigh University, Bethlehem, Pennsylvania, Stany Zjednoczone Department of Chemical Engineering and Materials Science, Stevens Institute of Technology, Hoboken, New Jersey, Stany Zjednoczone Université de Lyon, Institut de Chimie de Lyon, Laboratoire de Chimie, École Normale Supérieure de Lyon and CNRS, Francja IRCELyon, Institut de Recherches sur la Catalyse et l Environnement de Lyon, Université Claude-Bernard Lyon 1, Francja UPMC Univ Paris 06, UMR 7197, Laboratoire de Réactivité de Surface, Francja UCCS - UMR CNRS 8181 (UNITÉ DE CATALYSE ET CHIMIE DU SOLIDE), Univ. Lille 1, Francja Institute of Catalysis and Petrochemistry CSIC, Madryt, Hiszpania Group of Inorganic Chemistry and Catalysis, Utrecht University, Holandia LUMMOX Research Laboratory, Tsukuba, Japonia

15 Publikacje w czasopismach naukowych S. Lwin, C. Keturakis, J. Handzlik, P. Sautet, Y. Li, A.I. Frenkel, I.E. Wachs, Surface ReO x Sites on Al 2 O 3 and Their Molecular Structure Reactivity Relationships for Olefin Metathesis, ACS Catalysis 5 (2015) Z. Liu, W. Xu, S. Yao, A.C. Johnson-Peck, F. Zhao, P. Michorczyk, A. Kubacka, E.A. Stach, M. Fernandez-Garcia, S.D. Senanayake, J.A. Rodriguez, Superior performance of Ni W Ce mixed-metal oxide catalysts for ethanol steam reforming: Synergistic effects of W- and Ni-dopants, Journal of Catalysis 321 (2015) B. Gil, W.J. Roth, W. Makowski, B. Marszalek, D. Majda, Z. Olejniczak, P. Michorczyk, Facile evaluation of the crystallization and quality of the transientlayered zeolite MCM-56 by infrared spectroscopy, Catalysis Today 243 (2015) R. Jasiński, A stepwise, zwitterionic mechanism for the 1,3-dipolar cycloaddition between (Z)-C-4-methoxyphenyl-N-phenylnitrone and gem-chloronitroethene catalysed by 1-butyl-3-methylimidazolium ionic liquid cations, Tetrahedron Letters 56 (2015) H. Guesmi, R. Gryboś, J. Handzlik, F. Tielens, Characterization of molybdenum monomeric oxide species supported on hydroxylated silica: a DFT study, Physical Chemistry Chemical Physics 16 (2014) E. Skrzyńska, A. Wondołowska-Grabowskad, M. Capron, F. Dumeignil, Crude glycerol as a raw material for the liquid phase oxidation reaction, Applied Catalysis A: General 482 (2014) J. Handzlik, R. Gryboś, F. Tielens, Structure of Monomeric Chromium(VI) Oxide Species Supported on Silica: Periodic and Cluster DFT Studies, Journal of Physical Chemistry C 117 (2013) P. Michorczyk, P. Kuśtrowski, A. Kolak, M. Zimowska, Ordered mesoporous Ga 2 O 3 and Ga 2 O 3 Al 2 O 3 prepared by nanocasting as effective catalysts for propane dehydrogenation in the presence of CO 2, Catalysis Communications 35 (2013) J. Handzlik, J. Ogonowski, Structure of Isolated Molybdenum(VI) and Molybdenum(IV) Oxide Species on Silica: Periodic and Cluster DFT Studies, Journal of Physical Chemistry C 116 (2012) P. Michorczyk, P. Pietrzyk, J. Ogonowski, Preparation and characterization of SBA-1 supported chromium oxide catalystsfor CO 2 assisted dehydrogenation of propane, Microporous and Mesoporous Materials 161 (2012) P. Michorczyk, J. Ogonowski, In situ UV-Vis DRS evidence of Cr 2+ species oxidation by CO 2, Chemical Communications 48 (2012) J. Handzlik, Computational study of the properties and metathesis activity of Mo methylidene species in HZSM-5 zeolite, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 316 (2010) Nasze prace znajdują oddźwięk na świecie i są cytowane w światowej literaturze Mamy wieloletnie doświadczenie oraz aktualną i wszechstronną wiedzę w dziedzinie katalizy chcielibyśmy ją Wam przekazać!

16 Koło Naukowe Chemików Zapraszamy do współpracy naukowej w tematyce związanej z naszą specjalnością Nowe niekonwencjonalne procesy katalityczne (koordynator: dr hab. inż. Piotr Michorczyk) Kataliza obliczeniowa (koordynator: dr hab. inż. Jarosław Handzlik, prof. PK) Procesy rafineryjne i biopaliwa (koordynator: dr hab. inż. Jan Rakoczy, prof. PK) Katalizatory nowej generacji (koordynator: dr inż. Przemysław Jodłowski) Kataliza homogeniczna i chemia metaloorganiczna (koordynatorzy: dr hab. inż. Radomir Jasiński, prof. PK, dr inż. Agnieszka Łapczuk-Krygier)

17 Sylwetka Absolwenta Absolwenci naszej specjalności uzyskują wiedzę na temat: podstaw teoretycznych katalizy procesów katalitycznych stosowanych w przemyśle chemicznym katalizy heterogenicznej, homogenicznej oraz biokatalizy preparatyki katalizatorów przemysłowych charakterystyki fizykochemicznej katalizatorów modelowania i projektowania katalizatorów przemysłowych Absolwenci będą przygotowani do: pracy w przemyśle chemicznym pracy w biurach projektowych pracy w jednostkach naukowo-badawczych podjęcia samodzielnej działalności gospodarczej Spodziewamy się również, że nasi absolwenci ze stopniem magistra będą bardzo dobrymi kandydatami do podjęcia studiów doktoranckich!

18 Kontakt Dodatkowych informacji na temat specjalności udzielają: dr hab. inż. Jarosław Handzlik, prof. PK (kierownik specjalności) pokój 510 tel: dr hab. inż. Piotr Michorczyk (dyrektor Instytutu Chemii i Technologii Organicznej) pokój 619/635 tel: pmichor@pk.edu.pl Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej ul. Warszawska Kraków