Jueves 18/03/2010

De Lira Cruz Alejandra

Serralta Macías José de Jesús

Mejía Ruelas Moisés

Equipo 1

Catálisis

Catalizador

Entidad que cambia la velocidad de una reacción química

tomando parte íntimamente de ella pero sin llegar a ser un

producto.

Catalizador

A B C

Catálisis

Tipos de catalizadores

CATALIZADORES

HOMOGÉNEOS

ÁCIDO BASE

SALES METÁLICAS

COMPUESTOS COORDINADOS

GASEOSOS

HETEROGÉNEOS

METALES

OXIDOS METÁLICOS SEMICONDUCTORES

SALES METÁLICAS

ÓXIDOS METÁLICOS AISLADORES (ÁCIDOS Y BASES)

BIFUNCIONALES

Propiedades

1. El catalizador aparece químicamente inalterado al

final de la reacción

2 H2O2 (aq) 2 H2O (aq) + O2 (g)

H3O+ + H2O2 H3O2

+ + H2O

H3O2+ + Br- HOBr + H2O

HOBr + H2O2 H3O+ + O2 + Br-

Catálisis

2. Una pequeña cantidad de catalizador es suficiente

para producir una reacción considerable.

Al agregar trazas de Pt finamente dividido a una

mezcla gaseosa de H2-O2, se produce una explosión

violenta.

Propiedades

Catálisis

3. El catalizador no inicia la reacción: sólo acelera una

reacción que se producía lentamente. Aumentan la

velocidad de reacción de 10 a 1012 veces.

La mezcla H2-O2 en la ausencia de catalizador no es un

equilibrio.

Propiedades

Catálisis

4. El catalizador afecta la cinética de la reacción pero no

afecta la termodinámica de la reacción.

SI Afecta NO Afecta

k directa G, H y S

k inversa K equilibrio

Energía de activación

Propiedades

Catálisis

Característicos

• Actividad

• Selectividad

• Estructura porosa

• Propiedades químicas

• Propiedades físicas

• Regeneración

• Precio y disponibilidad de materias primas

De Predicción • Geométrico

• Electrónico

De Influencia

• Estructura porosa

• Acción cooperativa (efecto bifuncional)

Preparación

Catalizadores:

* Másicos

* Soportados

Métodos de Preparación:

Precipitación o formación de geles

Impregnación de soportes

Preparación

Catálisis

Contaminación

Catálisis

Hidro-

desulfuración

Ca

taliza

do

res e

n p

roc

eso

s

de

pu

rifica

ció

n

Eliminación de Co

Eliminación de

hidrocarburos

Eliminación de NOx

>

Catálisis

Eliminación de Co

Sistema Fase Activa Soporte

Conversión de CO

con vapor de agua a

alta temperatura

Fe2O3 + Cr2O3 ----

Conversión de CO

con vapor de agua a

baja temperatura

CuO + ZnO + Al2O3 ----

Hidrogenación de

óxidos de carbono a

metano

Ni Al2O3

SiO2

Catálisis

Sistema Fase Activa Soporte

Combustión total de

hidrocarburos y CO en

vehículos de motor

Pt + Pd Al2O3

Monolítico

Combustión total de

hidrocarburos

CuO + MnO2 Granulados

Monolíticos

Entramados Combustión total de

hidrocarburos

Pt

Eliminación de

hidrocarburos

Catálisis

Sistema Fase Activa Soporte

Descomposición de

óxidos de nitrógeno

Pd ó Pt Al2O3

Monolítico

Descomposición de

óxidos de nitrógeno

Pt + Ni Al2O3

Descomposición de

óxidos de nitrógeno

CuO + Cr2O3

----

Descomposición de

óxidos de nitrógeno

CuO Al2O3

Eliminación de NOx

Catálisis

Sistema Fase Activa Soporte

Hidrodesulfuración y

denitrogenación de

hidrocarburos

CoO + MoO2 Al2O3

Hidrodesulfuración y

demetalización de

hidrocarburos líquidos

NiO + MoO2(sulfuros)

Al2O3

Hidrodesulfuración,

denitrogenación y

saturación de

hidrocarburos

Ni – W (sulfuros)

Al2O3

SiO2 - Al2O3

Eliminación de azufre

en corrientes gaseosas

ZnO (reactante) ----

Hidro-

desulfuración

Catálisis

Catálisis

Grado de adsorción La adsorción se denomina como la interacción de la

superficie del catalizador, con los compuestos o

reactantes que intervienen en la reacción química.

Compuesto A

Catalizador

Catálisis

Temperatura

Ca

ntid

ad

ad

sorb

ida

Adsorción

química

Adsorción

física

Condiciones:

• Equilibrio

• Temp. constante

Catálisis

Selectividad de un catalizador

La selectividad es una medida de la extensión a la cual el catalizador

acelera una reacción específica para formar uno o más de los

productos deseados. Varía usualmente con la presión, temperatura,

composición de los reactantes, extensión de la conversión y

naturaleza del catalizador, y por lo cual se debe hablar de la

selectividad de una reacción catalizadora bajo condiciones

específicas.

La selectividad se define como el porcentaje de reactante consumido

que forma los productos deseados. El rendimiento es un término usado

industrialmente que se refiere a la cantidad de producto que se forma

por cantidad de reactante que se consume en la operación global

del reactor.

Catálisis

Forma de contacto

Es común el empleo del catalizador en forma de lecho

empacado con partículas de tamaños moderados, de

manera que ocurra el contacto de este con la fase fluida que

contiene los reactantes; aquí el tamaño de partícula

empleado influencia en gran medida la eficiencia con la que

opera el catalizador y una medida de esto es a través del

factor de efectividad (η) y del modulo de thiele(Φ).

Catálisis

En donde (V/SA) representa la relación Volumen/área externa del

catalizador para cualquier tipo de geometría que se emplee. Se

considera una buena relación volumen/área aquella que conduzca a

valores del factor de efectividad (η) cercanos a uno, lo cual se logra con

tamaños de partícula pequeños, que minimicen efectos difusionales y

aprovechen toda el área efectiva para la reacción.

Con la aplicación de esta forma de contacto se desarrollan estructuras

catalíticas, que permiten el empleo de los catalizadores sólidos de una

manera más versátil, facilitando su manipulación.

Catálisis

Desde la década de los setenta se ha venido desarrollando gran variedad de

empaques catalíticos compuestos de resinas de intercambio por medio de

los métodos, fabricando formas geométricas sencillas (Cilindros, tabletas,

etc.) evolucionando a formas mas complejas como empaques estructurados

tipo panel.

Las ventajas que se obtienen son:

La estructura actúa simultáneamente como empaque y catalizador.

Proporciona bajas caídas de presión

Permite obtener altas aéreas superficiales externas

Fácil manejo del catalizador

Catálisis

Autor Método Forma Aplicación

Spes (1969) EP Cilindro, cubo,

plato

Hidrólisis de

acetato de metilo

Chaptlis (1976) BP Varios Deshidratación de

TBA

Fichigami (1990) EP Tabletas Hidrólisis de

acetato de metilo

Gottieb (1993) BP Anillos Raschig Síntesis MTBE

Palmer (1993) PP panel Hidrólisis de

acetato de metilo

Tennison (1997) BP Anillos Raschig Síntesis MTBE

Smith (1981) BP Anillos, tabletas Producción de

oxigenados

Kunz (1995) PP Anillos Raschig Síntesis de MTBE

Sundmacher (1994,

1996)

BP, PP Anillos Raschig Sítesis de MTBE

Resumen de estructuras catalíticas.

Catálisis

Un catalizador para obtener

hidrógeno a partir de etanol

Carbón activado

Catálisis

Bibliografía

1. Blanco J. L. Ricardo(1976). CATÁLISIS, FUNDAMENTOS Y

APLICACIONES INDUSTRIALES: Editoriales Trillas, S. A., México D. F.

Catálisis

Información del video

Descomposición del agua oxigenada en agua y oxígeno.

Son dos probetas con concentraciones:

La probeta de la derecha está al 3%

La probeta de la izquierda se encuentra al 30%

Para poder visualizar las burbujas que se forman, se añade detergente líquido.

Como la reacción es muy lenta, se acelera con un catalizador Yoduro de Potasio.

El catalizador se adiciona a las dos probetas

Al aumentar la concentración, aumenta la velocidad de reacción.