Inactivaciond E Catalizadores

Un catalizador puede definirse como una sustancia capaz de hacer que un sistema químico alcance más rápidamente su estado de equilibrio, sin alterar las propiedades de dicho equilibrio ni consumirse durante el proceso.

Los catalizadores deben tener las siguientes características:

a. No debe ser ni reactivo ni producto, por lo tanto no aparecerá en la ecuación global de la reacción química.

b. Son eficaces incluso si existe en muy pequeñas cantidades en el sistema químico.

c. Se recupera al final del proceso en el mismo estado en el que se ha introducido, es decir, que podría volver a utilizarse de nuevo.

d. No altera las variables termodinámicas del proceso, porque el catalizador ni aporta ni consume energía del sistema; no cambia ni ∆H ni ∆G ni ∆S de la reacción.

e. Un proceso que no sea espontáneo no será favorecido por la presencia de un catalizador.

f. Acelera por igual la reacción directa e inversa. El catalizador conduce la reacción más rápidamente al estado de equilibrio por ambos sentidos.

g. En general, los catalizadores son específicos, es decir, aceleran sólo una reacción concreta y no el resto.

La desactivación de los catalizadores, es un proceso físico o químico que disminuye la actividad de un catalizador. Una medida cuantitativa de la desactivación se evalúa a través de la caracterización física y química tanto del catalizador desactivado y nuevo o fresco con el objeto de conocer las causas de dicha desactivación.

Dependiendo del proceso y carga a tratar el ciclo de vida del catalizador puede variar de unos pocos segundos o minutos a algunos años, puede ser selectivo o no, reversible o irreversible. Cuando es reversible, el catalizador puede reactivarse mediante una generación; en el caso contrario, debe reemplazarse. En lo sucesivo se denominara “desactivación” a todos los tipos posibles de perdida de actividad catalítica y, a la sustancia que llamara veneno.

Tipos de desactivadores:

Envenenamiento

Causado cuando compuestos presentes en las corrientes de procesos bloquean o modifican la naturaleza de la fase activa. En el envenenamiento por bloqueo la toxicidad del veneno depende de la energía libre y entalpía de adsorción del veneno. La energía libre define la constante de adsorción (KP) y la entalpía se relaciona a la fuerza con que el veneno se une al sitio activo.

Cuando un veneno bloquea una fracción de los sitios, es posible utilizar las ecuaciones LHHW para modelar sus efectos:

La causa del envenenamiento es, generalmente, alguna impureza en la corriente de alimentación; pero en algunas ocasiones puede ser un producto de la reacción. Los venenos pueden clasificarse de acuerdo a las siguientes características:

1. Moléculas con un heteroátomo reactivo hacia los sitios activos; uno de los más comunes es el azufre.

2. Moléculas con múltiples enlaces que pueden actuar como posibles venenos; por ejemplo hidrocarburos insaturados.

3. Compuestos metálicos.

Ventaja Desventaja

En el envenenamiento, la fuerza de enlace entre el veneno y el catalizador es muy fuerte y este puede desactivarse definitivamente. Cuando la unión veneno-catalizador es débil, el veneno puede convertirse en otro tipo de compuesto no toxico y podría revertir la desactivación.

Sinterizacion (envejecimiento)

Es la perdida de actividad catalítica debida a la perdida de área superficial activa como resultado de la exposición prolongada a temperaturas de fase gaseosa elevada.

Causada por el crecimiento o aglomeración de los microcristales (que conforman la alta dispersión del catalizador). El re arreglo estructural que se observa en la sinterización lleva a un decremento en el número de sitios activos, que se detecta como una disminución del área activa en el catalizador.

Tipos de sinterización:

Crecimiento de las partículas metálicas (en algunos casos partículas oxidadas).

No es ilógico pensar que la movilidad de las partículas de fase activa dependen de la temperatura. E indudablemente está relacionada con la temperatura de fusión del material.

En el proceso de sinterización son importantes las temperaturas Hütting y Tamman

Temperatura Hütting Temperatura donde átomos y defectos en la superficie del metal se vuelven móviles

Temperatura Tamman Temperatura en la cual los átomos en el seno de un sólido presentan cierta movilidad.

La sinterización se presenta aproximadamente a temperaturas en el intervalo de 1/3-1/2 de la temperatura de fusión del metal o fase activa. Es decir cerca de la temperatura Hütting o Tamman,

Sinterización del soporte: también ocurre una sinterización, cuando se sobre pasa la temperatura en la cual una fase cristalográfica es estable.

Desde este punto de vista, el soporte pierde rápidamente el área y entonces la fase activa se “acomoda” donde puede.

Ventaja

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