Catlisis heterognea: Inactivacin del catalizador slido

Catlisis heterognea: Inactivacin del catalizador slidoINSITUTO TECNOLGICO DE COLIMA

INGENIERA BIOQUMICA

CINTICA QUMICA BIOLGICA

UNIDAD III: CATLISIS1

1Propiedades de un catalizadorEstas reacciones ocurren en una interface fluido-slido, con una elevada rea interfacial, esto es casi siempre imprescindible para la obtencin de una elevada velocidad de reaccin.

Tipos de catalizadores:PorososMonolticos.Tamices moleculares.Con soporte.Sin soporte. 2Inactivacin del catalizadorConsiste en la disminucin de la actividad de un catalizador con el progreso del tiempo.

Puede estar causado por tres mecanismos:

EnvejecimientoEnvenenamientoCoquizacin3

Causas principales de la inactivacinTemperaturas muy elevadas (envejecimiento y sinterizacin).

Empleo de reactivos ricos en carbono (ensuciamiento o coquizacin).

Presencia de impurezas que actan como venenos (envenenamiento) y/o interacciones fuertes con los sitios activos provocando las formacin de especies voltiles.44ENVEJECIMIENTO (AGING)51. Envejecimiento y sinterizacinSe debe a los procesos de degradacin de la estructura fsica del catalizador en las condiciones de reaccin, que reduce el nmero de sitios activos accesibles.

Es debido a un cambio gradual de la superficie de la estructura cristalina: ensanchamiento y cierre de las cavidades porosas.6

La sinterizacin se debe al crecimiento o aglomeracin de los cristales metlicos que ocurre durante la reaccin.7

ENVENENAMIENTO (POISONING)82. EnvenenamientoSe da cuando ciertas molculas presentes (venenos) se adsorben irreversiblemente a los sitios activos, agotando de manera paulatina el nmero de sitios disponibles para la catlisis.

Los venenos se encuentran en los reactivos o se producen durante la reaccin: intermediarios, productos y subproductos.

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CLASIFICACINLos venenos se pueden diferenciar en trminos de la forma en que operan.

Una clasificacin de W. B. Innes viene dada por:

10Tabla 1. Venenos para diversos catalizadores.11CatalizadorReaccinTipo de envenenamientoVenenosSlice-alminaCrackingQuimisorcinDeposicinEstabilidadSelectividadBases orgnicasCarbn, hidrocarburosAguaMetales pesadosNi, Pt, CuHidrogenacin,DeshidrgenacinQuimisorcinCompuestos de SSe, Te, P, As, Zn, haluros, Hg, Pb, NH3, C2H2, H2S, Fe2O3, etc.CoHidrocrackingQuimisorcinNH3, S, Se, Te, Pxido de VanadioOxidacinQuimisorcinAsHierroSntesis de NH3, HidrogenacinOxidacinQuimisorcinO2, H2O, CO, S, C2H2Bi, Se, Te, P, H2OVSO4, BiCOQUIZACIN (FOULING)123. Coquizacin o ensuciamiento Es debida al depsito de residuos carbonosos (coque) u otros materiales que quedan retenidos fuertemente en la superficie del catalizador, bloqueando parte de los centros activos.

13Inciden sobre la superficie de estos centros o taponan el acceso a los poros sobre los que los centros estn fijados.

Tipos de reacciones catalticas importantes 1. Alquilaciones y desalquilaciones: Crackeo de productos petroqumicos.

2. Isomerizaciones.

3. Hidrogenaciones y deshidrogenaciones.

4. Hidrataciones y deshidrataciones.

5. Halogenaciones y deshalogenaciones.

146. Oxidaciones: principalmente los metales de transicin (grupo VIII). Ag, Cu, Pt, Fe, Ni y sus componentes oxidados.

Adicin de oxgeno

Oxigenlisis de enlaces C-H

Oxigenacin de enlaces N-H

Combustiones completas.15

REFERENCIASElements of chemical reaction engineering (2006). H. Fogler Scott. Prentice Hall. 4a Ed. Pp. 645-655.

Tema 6: Catalizadores slidos. Ruben Lpez Fonseca. Departamento de Ingeniera Qumica, Universidad del Pas Vasco, Espaa.

Ingeniera de la cintica qumica (1995). J. M. Smith. Compaa Editorial Continental. 3 ed. Pp. 407-415.

Chemical and catalytic reaction engineering (2001). James J. Carberry. Dover Publications Inc. Nueva York , EEUU. Pp. 394-395.

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