REACTIVACION Y REUTILIZACION DE CATALIZADORES

U.D.C.A 2014REACTIVACION Y REUTILIZACION DE CATALIZADORESEdwin Gabriel Pea Oscar Mauricio PrezCsar Andrs RodrguezUtilidadMuchas veces un catalizador se define como una sustancia que acelera la velocidad de una reaccin qumica y que se regenera cclicamente en la misma. Esta definicin puede hacernos pensar que el catalizador no cambia con el tiempo y que permanece inalterable, no obstante, porque se regeneren no se puede decir que su capacidad cataltica permanezca siempre constante, ya que despus de un cierto tiempo en funcionamiento, el cual puede variar desde unos pocos segundos a varios aos dependiendo del tipo del catalizador, la actividad del mismo se ve reducida hasta llegar a niveles en los cuales continuar con el proceso puede ser econmicamente inviable.Adems, la selectividad del catalizador puede reducirse antes de que se produzca un cambio apreciable en la actividad, lo que en muchas ocasiones es ms importante, ya que hace ineficiente la funcin del catalizador. En estos casos en los que la actividad del catalizador, su selectividad, o ambas, decaen, el catalizador debe ser renovado o bien, en los casos en los que sea posible, regenerado. Cmo se desactivan los catalizadores?La regeneracin del catalizador va a depender, fundamentalmente, del mecanismo que haya causado la prdida de la actividad.

Envenenamientosustancias que disminuyen la actividad del catalizador y que se encuentran en los reactantes o se producen en la reaccin.

EnvenenamientoEquilibrio de veneno

Declinacin de la actividad del venenoSi la fuerza de adsorcin del compuesto es baja, la actividad se restaurar cuando el veneno se elimine de los reactantes.Si el material adsorbido est adherido firmemente, el envenenamiento es ms permanente.El mecanismo parece consistir en un recubrimiento de los centros activos, que de otra manera podran adsorber molculas reaccionantes.SinterizacinEs un fenmeno de degradacin trmica. Desactivacin del catalizador por prdida del rea especfica.Crecimiento de cristales en la fase cataltica, o bien prdida del rea del soporte por derrumbamiento.

Es un proceso que tiene lugar a elevadas temperaturas, superiores a 500C, y generalmente se acelera en presencia de vapor de agua. Puede ser irreversible.EnsuciamientoDeposicin fsica de especies procedentes de la fase fluida sobre la superficie del catalizador Prdida de actividad por bloqueo de los centros activos del catalizador y por disminucin del radio efectivo de los poros donde tiene lugar la reaccin cataltica deseada. En aquellos casos en los que el grado de ensuciamiento es elevado, producindose depsitos pesados, se puede llegar a la desintegracin de las partculas del catalizador e incluso al taponamiento de los espacios vacos del reactor.

Catalizadores Redox

Catalizador de tres vas

Estructura del catalizadorTemperaturas superiores a 700C

platino, paladio, rodioCatalizador trifuncional

cidos Acetico, Oxalico y CitricoEDTA poco utilizado por el residuo que generaP, Fe, Zn, Cr, Pb, Ni y Cu.Clusters metlicos

Cluster significa racimoOxidacin y posterior reduccinClusters metlicos

Fluidos super criticos

Reacciones catalticas heterogneasLa realizacin de reacciones catalizadas por slidos en condiciones supercrticas modifica mltiples variables del proceso con relacin a las mismas reacciones llevadas a cabo en fase gas o lquida, generalmente con un efecto positivo sobre varios parmetros de reaccin (velocidad, selectividad, desactivacin, etc.).Desactivacin del catalizadorLa desactivacin de catalizadores por deposicin de coque, especialmente significativa en catalizadores o soportes cidos, se reduce o anula cuando se opera en condiciones supercrticas, debido a la mayor solubilidad de los hidrocarburos pesados que actan como precursores del coque, evitndose as la deposicin sobre los centros activos y el bloqueo del acceso a la estructura porosa del catalizador.La desactivacin del catalizador es debido a la baja volatilidad de los productos del coque que se forman a una baja densidad y la baja solubilidad del coque en la mayoria de los solventes por debajo de las condiciones subcriticasPt/AL2O3La buena difusividad en FSC facilita adems la eliminacin de posibles venenos del catalizador desde el interior de sus poros.

Puede llevarse a cabo por extraccin del residuo carbonoso con un disolvente supercrtico, aunque una vez formados un coque evolucionado a partir de las molculas precursoras resulta difcil la eliminacin completa del mismo.

RegeneracinSe utiliza CO2 supercrticoAumenta la selectividadSe remueve un 80% de coque

Catalizadores Acido-Base

Regeneracin de ZeolitasEsto en gran medida depende del proceso a catalizar.Estudio de mecanismos de desactivacin cataltica de zeolitas (quimisorcin en sitios catalticos=impurezas)Entendiendo lo anterior, se procede a la regeneracin de los sitios catalticos de la zeolita.Tipos de Regeneracin de ZeolitasHay varias formas para regenerar las zeolitas:Regeneracin por fluidos (gases o lquidos)Regeneracin por tratamiento trmico.Regeneracin asistida con microondas.Regeneracin Electroqumica.

Esquemtico de regeneracin

Ejemplo procesos industriales

Catalizadores Homogneos

Reciclado de Lquidos inicosPor su alto costo es indispensable su recuperacin.Baja solubilidad frente a solventes orgnicos.Sales inorgnicas eliminadas con lavados sucesivos.Para lquidos inicos solubles en agua se utiliza una destilacin fraccionada.Usos de CO2 supercrtico como fluido de extraccin.Extraccin por difusin y baja solubilidad.Procedimientos verdes.

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