Catalizadores En Fase Solida

2.2.-PROPIEDADES DEL CATALIZADOR EN FASE SOLIDA
La gran importancia de la catálisis (homogénea y heterogénea) en la práctica industrial.
* 60% de los productos químicos se sintetizan por procesos catalticos
* 70% de los procesos químicos de fabricación son cataliticos
Más de 99% de la producción mundial de gasolinaocurre atraves del craqueo catalítico de fraciones del petróleo y deotras reacciones catalíticas
Mas del 90% de los proceos industriales nuevos son catalíticos

CARACTERISTICAS DE AS REACCIONES CATLITICAS HETEROGENEAS
* El catalizador es un sólido y los reactivos gases y o líquidos.
* Ocurre en sistemas de reacciones polifásicos
* La reacción se produce en interface
* La estructura y composición superficial de los solidos adquiere un avoitalimportancia para su actuación como catalizadores

IMPORTANCIA DE LOS PROCESOS CATALÍTICOS
HETEROGÉNEOS A NIVEL INDUSTRIAL

REACTIVOS | PRODUCTO | CATALIZADOR TÍPICO |
Crudo de petróleoSO2, O2N2, H2NH3, O2CO, H2CO, H2C2H4VC3H6, NH3, O2o-Xileno, O2n-Butano, O2 | CombustiblesÁcido sulfúricoAmoníacoÁcido nítricoMetanolCombustibles líquidosPolietilenoFormaldehídoAcrilonitriloAnhídridoftálicoAnhídrido maleico | Pt/sílice-alúmina, Pt/alúmina, metal/zeolitaV2O5FePt-RhCu-ZnOFe-CoAgFe-MoBi-MoV2O5V2O5 |

COMPARACIÓN ENTRE PROCESOS DE CATÁLISIS HETEROGÉNEA
PROCESOS DE CATÁLISIS HETEROGÉNEA

* Elevada actividad, ya que el número de centros activos que puede exponerse a los reactivos por unidad de volumen de reactor es más elevado.

* Temperatura de operación no está limitada por lascaracterísticas del disolvente, lo que permite incrementar la velocidad de reacción

* Facilidad de separación de productos y catalizador ya que las fases son diferente

EJEMPLO DE UNA REACCIÓN HETEROGÉNEA CATALÍTICA

* Oxidación de CO a CO2 sobre un catalizador
Pt/Al2O3

CO(g) + 1/2O 2(g) CO2 (g)
* CO(g) + Pts CO-Pts
* O2(g) + Pts 2O-Pts* CO-Pts + O-Pts CO -Pt + Pts
* CO2 –Pts CO2 (g) + Pts

Importancia de los procesos de adsorción y desorción de las especies sobre los centros activos, y de la cinética de estas etapas
* El número de moléculas de reactivo convertidas a productos en un intervalo de tiempo (velocidad de reacción) depende del número de centros activos disponibles
* Debe maximizarse el númerode centros activos accesibles a los reactivos mediante la dispersión de las especies activas (cristalitos de pequeño tamaño sobre un soporte con una elevada superficie específica)

CATALIZADORES SOPORTADOS

* Una fase activa
* Un promotor
* Un portador o soporte

Un catalizador sólido (soportado) suele estar conformado por 3 componentesSOPORTE

Su función es facilitar la dispersión y estabilidad de la fase catalítica activa
* Debe tener una elevada área superficial, una adecuada distribución de tamaños de poro y una buena estabilidad térmica.
* La alúmina (Al2O3) es el soporte comercial más empleado

SOPORTE | SUPERFICIEESPECÍFICA, m2 g-1 | VOLUMEN DE POROS,cm3 g-1 | TAMAÑO DE POROS,Nm |KieselguhrZeolitasSíliceAlúminaCarbón activo | 4,2500-1500100-300200-600500-1000 | 1,140,5-0,80,40,4-0,50,6-0,8 | 0,6-20,4-1,83-206-402.200 |

PROMOTOR
Los promotores pueden clasificarse en dos grandes grupos:

* Modifican las propiedades del soporte o de la fase activa
* No son imprescindibles en la formulación del catalizador

Los promotores pueden clasificarse en dos grandes grupos:

Texturales
* Facilitanla preparación de las fases catalíticas dispersas y
* permiten mantener el estado altamente disperso en las
* condiciones de reacción (BaO, MgO)
* Incrementan la estabilidad térmica (La2O3, CeO2)

Químicos
* Mejoran la actividad y selectividad de la fase catalítica (K2O)

FASE ACTIVA
* Su función es catalizar una determinada reacción química
* Las fases activas...