UNIDADIII Catalisis-3.1 3.2-Equipo1.Pptx do
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Jueves 18/03/2010
De Lira Cruz Alejandra
Serralta Macías José de Jesús
Mejía Ruelas Moisés
Equipo 1
Catálisis
Catalizador
Entidad que cambia la velocidad de una reacción química
tomando parte íntimamente de ella pero sin llegar a ser un
producto.
Catalizador
A B C
Catálisis
Tipos de catalizadores
CATALIZADORES
HOMOGÉNEOS
ÁCIDO BASE
SALES METÁLICAS
COMPUESTOS COORDINADOS
GASEOSOS
HETEROGÉNEOS
METALES
OXIDOS METÁLICOS SEMICONDUCTORES
SALES METÁLICAS
ÓXIDOS METÁLICOS AISLADORES (ÁCIDOS Y BASES)
BIFUNCIONALES
Propiedades
1. El catalizador aparece químicamente inalterado al
final de la reacción
2 H2O2 (aq) 2 H2O (aq) + O2 (g)
H3O+ + H2O2 H3O2
+ + H2O
H3O2+ + Br- HOBr + H2O
HOBr + H2O2 H3O+ + O2 + Br-
Catálisis
2. Una pequeña cantidad de catalizador es suficiente
para producir una reacción considerable.
Al agregar trazas de Pt finamente dividido a una
mezcla gaseosa de H2-O2, se produce una explosión
violenta.
Propiedades
Catálisis
3. El catalizador no inicia la reacción: sólo acelera una
reacción que se producía lentamente. Aumentan la
velocidad de reacción de 10 a 1012 veces.
La mezcla H2-O2 en la ausencia de catalizador no es un
equilibrio.
Propiedades
Catálisis
4. El catalizador afecta la cinética de la reacción pero no
afecta la termodinámica de la reacción.
SI Afecta NO Afecta
k directa G, H y S
k inversa K equilibrio
Energía de activación
Propiedades
Catálisis
Característicos
• Actividad
• Selectividad
• Estructura porosa
• Propiedades químicas
• Propiedades físicas
• Regeneración
• Precio y disponibilidad de materias primas
De Predicción • Geométrico
• Electrónico
De Influencia
• Estructura porosa
• Acción cooperativa (efecto bifuncional)
Preparación
Catalizadores:
* Másicos
* Soportados
Métodos de Preparación:
Precipitación o formación de geles
Impregnación de soportes
Preparación
Catálisis
Contaminación
Catálisis
Hidro-
desulfuración
Ca
taliza
do
res e
n p
roc
eso
s
de
pu
rifica
ció
n
Eliminación de Co
Eliminación de
hidrocarburos
Eliminación de NOx
>
Catálisis
Eliminación de Co
Sistema Fase Activa Soporte
Conversión de CO
con vapor de agua a
alta temperatura
Fe2O3 + Cr2O3 ----
Conversión de CO
con vapor de agua a
baja temperatura
CuO + ZnO + Al2O3 ----
Hidrogenación de
óxidos de carbono a
metano
Ni Al2O3
SiO2
Catálisis
Sistema Fase Activa Soporte
Combustión total de
hidrocarburos y CO en
vehículos de motor
Pt + Pd Al2O3
Monolítico
Combustión total de
hidrocarburos
CuO + MnO2 Granulados
Monolíticos
Entramados Combustión total de
hidrocarburos
Pt
Eliminación de
hidrocarburos
Catálisis
Sistema Fase Activa Soporte
Descomposición de
óxidos de nitrógeno
Pd ó Pt Al2O3
Monolítico
Descomposición de
óxidos de nitrógeno
Pt + Ni Al2O3
Descomposición de
óxidos de nitrógeno
CuO + Cr2O3
----
Descomposición de
óxidos de nitrógeno
CuO Al2O3
Eliminación de NOx
Catálisis
Sistema Fase Activa Soporte
Hidrodesulfuración y
denitrogenación de
hidrocarburos
CoO + MoO2 Al2O3
Hidrodesulfuración y
demetalización de
hidrocarburos líquidos
NiO + MoO2(sulfuros)
Al2O3
Hidrodesulfuración,
denitrogenación y
saturación de
hidrocarburos
Ni – W (sulfuros)
Al2O3
SiO2 - Al2O3
Eliminación de azufre
en corrientes gaseosas
ZnO (reactante) ----
Hidro-
desulfuración
Catálisis
Catálisis
Grado de adsorción La adsorción se denomina como la interacción de la
superficie del catalizador, con los compuestos o
reactantes que intervienen en la reacción química.
Compuesto A
Catalizador
Catálisis
Temperatura
Ca
ntid
ad
ad
sorb
ida
Adsorción
química
Adsorción
física
Condiciones:
• Equilibrio
• Temp. constante
Catálisis
Selectividad de un catalizador
La selectividad es una medida de la extensión a la cual el catalizador
acelera una reacción específica para formar uno o más de los
productos deseados. Varía usualmente con la presión, temperatura,
composición de los reactantes, extensión de la conversión y
naturaleza del catalizador, y por lo cual se debe hablar de la
selectividad de una reacción catalizadora bajo condiciones
específicas.
La selectividad se define como el porcentaje de reactante consumido
que forma los productos deseados. El rendimiento es un término usado
industrialmente que se refiere a la cantidad de producto que se forma
por cantidad de reactante que se consume en la operación global
del reactor.
Catálisis
Forma de contacto
Es común el empleo del catalizador en forma de lecho
empacado con partículas de tamaños moderados, de
manera que ocurra el contacto de este con la fase fluida que
contiene los reactantes; aquí el tamaño de partícula
empleado influencia en gran medida la eficiencia con la que
opera el catalizador y una medida de esto es a través del
factor de efectividad (η) y del modulo de thiele(Φ).
Catálisis
En donde (V/SA) representa la relación Volumen/área externa del
catalizador para cualquier tipo de geometría que se emplee. Se
considera una buena relación volumen/área aquella que conduzca a
valores del factor de efectividad (η) cercanos a uno, lo cual se logra con
tamaños de partícula pequeños, que minimicen efectos difusionales y
aprovechen toda el área efectiva para la reacción.
Con la aplicación de esta forma de contacto se desarrollan estructuras
catalíticas, que permiten el empleo de los catalizadores sólidos de una
manera más versátil, facilitando su manipulación.
Catálisis
Desde la década de los setenta se ha venido desarrollando gran variedad de
empaques catalíticos compuestos de resinas de intercambio por medio de
los métodos, fabricando formas geométricas sencillas (Cilindros, tabletas,
etc.) evolucionando a formas mas complejas como empaques estructurados
tipo panel.
Las ventajas que se obtienen son:
La estructura actúa simultáneamente como empaque y catalizador.
Proporciona bajas caídas de presión
Permite obtener altas aéreas superficiales externas
Fácil manejo del catalizador
Catálisis
Autor Método Forma Aplicación
Spes (1969) EP Cilindro, cubo,
plato
Hidrólisis de
acetato de metilo
Chaptlis (1976) BP Varios Deshidratación de
TBA
Fichigami (1990) EP Tabletas Hidrólisis de
acetato de metilo
Gottieb (1993) BP Anillos Raschig Síntesis MTBE
Palmer (1993) PP panel Hidrólisis de
acetato de metilo
Tennison (1997) BP Anillos Raschig Síntesis MTBE
Smith (1981) BP Anillos, tabletas Producción de
oxigenados
Kunz (1995) PP Anillos Raschig Síntesis de MTBE
Sundmacher (1994,
1996)
BP, PP Anillos Raschig Sítesis de MTBE
Resumen de estructuras catalíticas.
Catálisis
Un catalizador para obtener
hidrógeno a partir de etanol
Carbón activado
Catálisis
Bibliografía
1. Blanco J. L. Ricardo(1976). CATÁLISIS, FUNDAMENTOS Y
APLICACIONES INDUSTRIALES: Editoriales Trillas, S. A., México D. F.
Catálisis
Información del video
Descomposición del agua oxigenada en agua y oxígeno.
Son dos probetas con concentraciones:
La probeta de la derecha está al 3%
La probeta de la izquierda se encuentra al 30%
Para poder visualizar las burbujas que se forman, se añade detergente líquido.
Como la reacción es muy lenta, se acelera con un catalizador Yoduro de Potasio.
El catalizador se adiciona a las dos probetas
Al aumentar la concentración, aumenta la velocidad de reacción.
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