Envenenamiento De Catalizadores Envenenamiento de catalizadores y proceso de limpieza de los mismos Introducción
El envenenamiento de catalizador o catalizador envenenado se refere en el sentido de que un catalizador puede ser 'envenenado' si éste reacciona con otro compuesto que vincula químicamente (similar a un inhibidor) pero no libera libera,, o quím química icamen mente te cambi cambia a al catali catalizad zador or.. Esto Esto con efcaci efcacia a reduc reduce e la utilidad del catalizador, (es decir el nmero de sitios activos) como éste no puede participar en la reacci!n con la cual se suponía para catalizar" entonces se inhibe en términos químicos, químicos, aunque e#isten sustancias, que pueden limitar o rever revertir tir tal condi condici! ci!n n de envene envenenam namien iento, to, $a molécula envenenadora,
podría ser un reactivo %&o un producto de la reacci!n principal, o podría ser una impureza de la corriente de alimentaci!n.
Desarrollo
El envenenamiento es un proceso de inhibici!n o de inactivaci!n que sure un catalizador, puesto que el catalizador pierde su actividad de reacci!n. Consideremos un elemento de la superfcie del catalizador en un entorno activo % uniorme. $os centros activos de esta superfcie pueden desactivarse de modos dierentes. or una parte, pueden desactivarse uniormemente" en otras palabras, todos los centros (los mu% activos % los pocos activos) son atacados indi indisc scri rimi mina nada dame ment nte. e. or otra otra part parte, e, pued puede e ocur ocurri rirr que que se ataq ataque uen n % desactive desactiven n preer preerentem entemente ente los centros centros ms activos. activos. $os denomina denominarem remos os ataq ataque ue homo homo*é *éne neo o de los los ce cent ntrros % ataq ataque ue pre preer eren ente te de los los ce cent ntrros, os, respectivamente. Ataque homogéneo de los centros El ataque ataque homo*é homo*éneo neo de los centr centros os corre corresp spond onde e al envene envenenam namien iento to por depo deposi sici ci!n !n ísi ísica ca sobr sobre e la supe superf rfci cie" e" tal tal como como el ensu ensuci ciam amie ient nto. o. or el contrario, el ataque preerente de los centros corresponde corresponde a la quimisorci!n quimisorci!n de peque+as cantidades de venenos. En el ataque homo*éneo de los centros hemos de considerar otro actor si la Deposici!n ísica da lu*ar a una capa porosa de espesor creciente, la actividad ha de disminuir de modo *radual a medida que el reactante va%a encontrando ma%o ma %orr difcu ifcult ltad ad para para diu diund ndir irse se a trav través és de esta esta ca capa pa crec crecie ient nte. e. $a
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moléculas presentes en el -uido (venenos) se quimisorben permanentemente sobre los centros activos, disminu%endo el nmero de éstos disponible para la reacci!n El veneno suele ser una impureza presente en la alimentación Son ejemplos típicos, la desactivación de los catalizadores de platino o níquel por quimisorción de compuestos de azufre, Envenenamiento de catalizadores ácidos (zeolitas o sílice-alúminas) por compuestos orgánicos ásicos (quinoleina, pirrol, etc)!
En ocasiones, los propios reactivos o productos pueden actuar como venenos El proceso se denomina entonces autoenvenenamiento. or eemplo, en el esquema compleo de reacciones que tienen lu*ar en el convertidor catalítico de un autom!vil, el propio mon!#ido de carbono o los hidrocarburos inquemados a eliminar actan a temperaturas baas como venenos adsorbidos sobre los centros activos, reduciendo la actividad de los catalizadores de t&d&/h en el convertidor. En este caso el autoenvenenamiento suele ser reversible, es decir, al aumentar la temperatura los compuestos en cuesti!n se desorben participando en la reacci!n principal, a la vez que liberan los centros activos del catalizador.
Este proceso reerido es la quimisorcion $a quimisorción ocurre cuando un enlace químico se orma, defnido en este caso como un intercambio de electrones. El *rado de intercambio % lo simétrico que sea dependen de los materiales involucrados. 0 menudo ha% un paralelismo con las situaciones encontradas en química de coordinaci!n. $a quimisorci!n es particularmente importante en la catlisis hetero*énea, la orma ms comn en la
industria, donde un catalizador s!lido interacciona con un -uo *aseoso, el reactivo o los reactivos, en lo que se denomina reacci!n en lecho -uido. $a adsorci!n del reactivo por la superfcie del catalizador crea un enlace químico, alterando la densidad electr!nica alrededor de la molécula reactivo % permitiendo reacciones que normalmente no se producirían en otras circunstancias. $a corrosi!n es un eemplo de ello.
En los temporales, el envenenamiento tiene lu*ar en el período en que el veneno est en contacto con el catalizador. En cuanto aquél se remueve se restaura la actividad. $a disminuci!n de ésta se debe, en la ma%oría de las ocasiones, a la uerte adsorci!n preerencial del veneno sobre la superfcie del catalizador. Con una adsorci!n sufcientemente uerte, el reactivo puede desplazarse completamente, % la superfcie total se cubre de una capa inactiva de veneno.
Resultado del envenenamiento Como resultado del envenenamiento, la actividad desciende a medida que el contenido de veneno en el catalizador aumenta. uede darse dierentes comportamientos, dependiendo de si envenenamiento es uniorme en toda la masa de catalizador o avanza pro*resivamente desde el e#terior hacia el interior. Conclusiones: E#isten dos tipos de envenenamiento catalítico, el permanente % los temporales. 1nicamente los envenenamientos temporales pueden limpiarse %a que los temporales, %a que se ha demostrado que la cantidad de veneno sufciente para detener la actividad, es a veces tan peque+a que no podría alcanzar a cubrir la superfcie total ni aun con una capa monomolecular. En su teoría de los centros activos, 2. 3. 4a%lor e#plica este hecho al considerar la superfcie irre*ular, con una actividad catalítica localizada en ciertos puntos, en cuanto ellos se cubren con el veneno, disminu%e la actividad reduciéndose prcticamente a cero. 0dems, como estos puntos son s!lo una parte peque+a de la superfcie total, la cantidad de sustancia necesaria para envenenar el catalizador es mu% peque+a.
Etileno a partir de acetileno $a 5producci!n6 de los productos químicos industriales ms importantes implica a la catlisis. or eemplo, en la reducci!n del etino a eteno, el catalizador paladio (d) es 7envenenado7 parcialmente con acetato de plomo
(88) (b(C29C::);). 3in la desactivaci!n del catalizador, el eteno producido se reducir posteriormente a etano. Cuando el paladio est fnamente dividido, un catalizador de ormas verstiles acelera reacciones de hidro*enaci!n % deshidro*enaci!n, así como en el craqueo depetr!leo. % 3uzu>i) se ven acilitadas por lacatlisis con compuestos de paladio. 0dems del paladio, cuando se dispersa sobre materiales conductores, resulta ser un e#celente electrocatalizador para lao#idaci!n de alcoholes primarios en medios alcalinos.
El níquel /ane% se usa en una *ran variedad de procesos industriales % en síntesis or*nicas, *racias a su estabilidad % *ran actividad catalítica a temperatura ambiente. 3e usa en la reducci!n de compuestos con enlaces mltiples (insaturados), como alquinos, alquenos, nitrilos, dienos, compuestos aromticos % carbonilos.
