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U.D.C.A 2014
REACTIVACION Y
REUTILIZACION DE
CATALIZADORES
Edwin Gabriel Peña
Oscar Mauricio Pérez
César Andrés Rodríguez
Utilidad
 Muchas veces un catalizador se define como una sustancia que
acelera la velocidad de una reacción química y que...
¿Cómo se desactivan los
catalizadores?
La regeneración del catalizador va a depender,
fundamentalmente, del mecanismo que ...
Adsorción
Química
Bloqueo de
centro activo
Cambios de
superficie
Reacciones
parasitas
Envenenamiento
sustancias que
dismin...
Envenenamiento
• Carbón en catalizadores de la industria petrolera.
• Reversible por combustión.Depositados
• Azufre sobre...
Equilibrio de veneno
Declinación de la actividad del
veneno
Veneno
reactantes
Veneno
superficie
Si la fuerza de adsorción ...
Sinterización
 Es un fenómeno de degradación térmica.
 Desactivación del catalizador por pérdida del
área específica.
 ...
Ensuciamiento
 Deposición física de especies
procedentes de la fase fluida sobre la
superficie del catalizador
 Pérdida ...
Catalizadores Redox
Catalizador de tres vías
Estructura del catalizador
 Temperaturas superiores a 700°C
platino, paladio, rodio
Catalizador trifuncional
Reactivación
Térmica
Combustión
500°C
Impurezas
Redispercion
del metal
Formación de
clusters
Quím...
Clusters metálicos
Complejos moleculares
Enlaces M-
M
Estructuras cerradas
Triangulares
o de mayor
tamaño
Cluster signific...
Clusters metálicos
Fluidos super criticos
Reacciones catalíticas
heterogéneas
 La realización de reacciones catalizadas por sólidos
en condiciones supercríticas mo...
Desactivación del catalizador
 La desactivación de catalizadores por deposición de coque,
especialmente significativa en ...
 La desactivación del catalizador es debido a
la baja volatilidad de los productos del coque
que se forman a una baja den...
Puede llevarse a cabo por extracción del residuo
carbonoso con un disolvente supercrítico,
aunque una vez formados un coqu...
 Se utiliza CO2 supercrítico
 Aumenta la selectividad
 Se remueve un 80% de coque
Catalizadores Acido-Base
Regeneración de Zeolitas
 Esto en gran medida depende del proceso a
catalizar.
 Estudio de mecanismos de desactivación
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Tipos de Regeneración de
Zeolitas
 Hay varias formas para regenerar las zeolitas:
 Regeneración por fluidos (gases o líq...
Esquemático de regeneración
Ejemplo procesos industriales
Catalizadores Homogéneos
Reciclado de Líquidos iónicos
 Por su alto costo es indispensable su
recuperación.
 Baja solubilidad frente a solventes ...
Bibliografía
Asencio, I. R. (2008, Julio 24). RECICLADO DE CATALIZADORES DE AUTOMÓVILES ANÁLISIS DE LAS
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Reactivacion y reutilizacion de catalizadores

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Reactivacion y reutilizacion de catalizadores

  1. 1. U.D.C.A 2014 REACTIVACION Y REUTILIZACION DE CATALIZADORES Edwin Gabriel Peña Oscar Mauricio Pérez César Andrés Rodríguez
  2. 2. Utilidad  Muchas veces un catalizador se define como una sustancia que acelera la velocidad de una reacción química y que se regenera cíclicamente en la misma.  Esta definición 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 catalítica permanezca siempre constante, ya que después de un cierto tiempo en funcionamiento, el cual puede variar desde unos pocos segundos a varios años 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 económicamente inviable.  Además, la selectividad del catalizador puede reducirse antes de que se produzca un cambio apreciable en la actividad, lo que en muchas ocasiones es más importante, ya que hace ineficiente la función 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.
  3. 3. ¿Cómo se desactivan los catalizadores? La regeneración del catalizador va a depender, fundamentalmente, del mecanismo que haya causado la pérdida de la actividad.
  4. 4. Adsorción Química Bloqueo de centro activo Cambios de superficie Reacciones parasitas Envenenamiento sustancias que disminuyen la actividad del catalizador y que se encuentran en los reactantes o se producen en la reacción.
  5. 5. Envenenamiento • Carbón en catalizadores de la industria petrolera. • Reversible por combustión.Depositados • Azufre sobre cobre, níquel y platino. • Depende del equilibrio del veneno su eliminación.Quimisorbidos • Reacciones no deseables disminuyen la selectividad. • Fe, Ni, V en el petróleo, aumentan la deshidrogenación.Selectivos • SO2, aire y agua en platino-alumina. • Al aumentar la temperatura se presentan fusiones localizadas. Estables • Los agregados de los depósitos forman impedimento en la difusión, bloqueando los poros.Difusion
  6. 6. Equilibrio de veneno Declinación de la actividad del veneno Veneno reactantes Veneno superficie Si la fuerza de adsorción del compuesto es baja, la actividad se restaurará cuando el veneno se elimine de los reactantes. Si el material adsorbido está adherido firmemente, el envenenamiento es más permanente. El mecanismo parece consistir en un recubrimiento de los centros activos, que de otra manera podrían adsorber moléculas reaccionantes.
  7. 7. Sinterización  Es un fenómeno de degradación térmica.  Desactivación del catalizador por pérdida del área específica.  Crecimiento de cristales en la fase catalítica, o bien pérdida del área del soporte por derrumbamiento. Es un proceso que tiene lugar a elevadas temperaturas, superiores a 500ºC, y generalmente se acelera en presencia de vapor de agua.  Puede ser irreversible.
  8. 8. Ensuciamiento  Deposición física de especies procedentes de la fase fluida sobre la superficie del catalizador  Pérdida de actividad por bloqueo de los centros activos del catalizador y por disminución del radio efectivo de los poros donde tiene lugar la reacción catalítica deseada.  En aquellos casos en los que el grado de ensuciamiento es elevado, produciéndose depósitos pesados, se puede llegar a la desintegración de las partículas del catalizador e incluso al taponamiento de los espacios vacíos del reactor.
  9. 9. Catalizadores Redox
  10. 10. Catalizador de tres vías
  11. 11. Estructura del catalizador  Temperaturas superiores a 700°C platino, paladio, rodio
  12. 12. Catalizador trifuncional Reactivación Térmica Combustión 500°C Impurezas Redispercion del metal Formación de clusters Química Medios ácidos Débiles de tipo orgánico Fosfatos, sulfatos y óxidos Formación de complejos Fluidos supercríticos Ácidos Acetico, Oxalico y Citrico EDTA poco utilizado por el residuo que genera P, Fe, Zn, Cr, Pb, Ni y Cu.
  13. 13. Clusters metálicos Complejos moleculares Enlaces M- M Estructuras cerradas Triangulares o de mayor tamaño Cluster significa “racimo” Oxidación y posterior reducción
  14. 14. Clusters metálicos
  15. 15. Fluidos super criticos
  16. 16. Reacciones catalíticas heterogéneas  La realización de reacciones catalizadas por sólidos en condiciones supercríticas modifica múltiples variables del proceso con relación a las mismas reacciones llevadas a cabo en fase gas o líquida, generalmente con un efecto positivo sobre varios parámetros de reacción (velocidad, selectividad, desactivación, etc.).
  17. 17. Desactivación del catalizador  La desactivación de catalizadores por deposición de coque, especialmente significativa en catalizadores o soportes ácidos, se reduce o anula cuando se opera en condiciones supercríticas, debido a la mayor solubilidad de los hidrocarburos pesados que actúan como precursores del coque, evitándose así la deposición sobre los centros activos y el bloqueo del acceso a la estructura porosa del catalizador.
  18. 18.  La desactivación 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 subcriticas  Pt/AL2O3  La buena difusividad en FSC facilita además la eliminación de posibles venenos del catalizador desde el interior de sus poros.
  19. 19. Puede llevarse a cabo por extracción del residuo carbonoso con un disolvente supercrítico, aunque una vez formados un coque evolucionado a partir de las moléculas precursoras resulta difícil la eliminación completa del mismo. Regeneración
  20. 20.  Se utiliza CO2 supercrítico  Aumenta la selectividad  Se remueve un 80% de coque
  21. 21. Catalizadores Acido-Base
  22. 22. Regeneración de Zeolitas  Esto en gran medida depende del proceso a catalizar.  Estudio de mecanismos de desactivación catalítica de zeolitas (quimisorción en sitios catalíticos=impurezas)  Entendiendo lo anterior, se procede a la regeneración de los sitios catalíticos de la zeolita.
  23. 23. Tipos de Regeneración de Zeolitas  Hay varias formas para regenerar las zeolitas:  Regeneración por fluidos (gases o líquidos)  Regeneración por tratamiento térmico.  Regeneración asistida con microondas.  Regeneración Electroquímica.
  24. 24. Esquemático de regeneración
  25. 25. Ejemplo procesos industriales
  26. 26. Catalizadores Homogéneos
  27. 27. Reciclado de Líquidos iónicos  Por su alto costo es indispensable su recuperación.  Baja solubilidad frente a solventes orgánicos.  Sales inorgánicas eliminadas con lavados sucesivos.  Para líquidos iónicos solubles en agua se utiliza una destilación fraccionada.  Usos de CO2 supercrítico como fluido de extracción.  Extracción por difusión y baja solubilidad.  Procedimientos verdes.
  28. 28. Bibliografía Asencio, I. R. (2008, Julio 24). RECICLADO DE CATALIZADORES DE AUTOMÓVILES ANÁLISIS DE LAS TÉCNICAS ACTUALES Y PROPUESTAS DE FUTURO. I Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos. REDISA. Brito, b. (2004). Simulación de Desactivación y Regeneración de Reactores catalíticos. J. Rincon, I. A. (2008). Tratamiento de residuos - Reciclado de catalizadores de automoviles. Mexico: Universidad de castilla - La Mancha. López, R. M. (2005). Catalizadores para mejorar el ambiente. Madrid: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica. CSIC. Mara, V. L. (2010). Catalisis. Instituto tecnologico de los mochis. Molina, R. M. (2011). Hacia el desarrollo sostenible:Líquidos Iónicos como catalizadores para la transposición de Beckmann y reacciones de formación de enlaces C-C. Valencia: Universidad Politécnica de Valencia. http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6449/05Ka05de06.pdf?sequence=5 http://joseluismesarueda.com/documents/TEMA_2_002.pdf

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