Introducere
Introducere
Cei mai eficieni i mai selectivi catalizatori au fost dezvoltai
de natur. Cei care lucreaz n mediul academic sau n industrie mai au
un drum lung de urmat pentru a ajunge la o aa sofisticat capacitate
de a sintetiza catalizatori ca ai naturii. O perioad de timp destul
de mare, catalizatorii au fost preparai empiric, bazndu-se pe
cunotinele i experiena din acea perioad.
Poate c cea mai cunoscut poveste de succes n domeniul preparrii
catalizatorilor solizi prin metode empirice este catalizatorul
folosit la obinerea amoniacului, de ctre Alwin Mittasch. n
februarie 1909, el a scris n jurnalul laboratorului n care
lucra:
1) cercetarea pentru obinerea unui catalizator corespunztor
necesit experimente cu un anumit numr de elemente puse mpreun cu
numeroi aditivi;
2) substanele catalitice trebuie testate la temperaturi i
presiuni ridicate
3) sunt necesare foarte multe teste
Pentru a ajunge la catalizatoul de Fe promotat, care este
utilizat i azi, Mitasch a fcut peste 10 000 teste, testnd peste 4
000 de compoziii ale catalizatorului.
Catalizatorul este adesea, dac nu chiar ntotdeauna, inima
procesului chimic, iar strategia aleas n tehnica preparrii acestuia
este etapa cea mai important n a nelege producerea catalizatorlui.
Strategia este protejat prin lege, prin patent, care este
nregistrat i nu pot exista dou patente care s prezinte aceeai
metod. Acest fapt l-a fcut pe Richardson s spun: Prepararea
catalizatorilor este secretul obinerii activitii, selectivitii i
stabilitii dorite.
Recent, au fost dezvoltate metode noi, printre care aa numitele
metode combinatoriale. n acest sens, o gam larg de materiale au
fost sintetizate ca poteniali catalizatori i testai, iar
rezultatele au fost evaluate statistic. Aceste metodologii permit o
selecie a unui material eficient n cazul unor parametrii multipli.
Metoda combinatorial poate fi considerat o versiune modern a
metodei lui Mittasch pentru obinerea mai rapid a unor catalizatori,
cu costuri mai sczute.
Clasificarea catalizatorilor
Definirea unei mase catalitice comport cunoaterea aspectului
exterior, a texturii, a naturii i structurii chimice a fazei
active, a proprietilor sale catalitice.
Numrul extrem de mare i de variat al catalizatorilor cunoscui i
folosii n prezent face aproape imposibil ntocmirea unei clasificri
generale i complete a acestora.
Deoarece n cadrul cursului nostru vom discuta despre prepararea
catalizatorilor, ne vom opri asupra acestui criteriu de
clasificare.
Aadar, n funcie de metoda de preparare, putem face urmtoarea
clasificare:
catalizatori masici i supori conin practic un singur component
chimic.
Catalizatori suportai faza activ este introdus sau fixat pe un
solid preexistent (suportul) printr-un proces care, intrinsec,
depinde de suprafaa acestuia.
Proprietile i caracteristicile catalizatorilor
Proprietile fundamentale care definesc un catalizator sunt:
activitatea, selectivitatea i stabilitatea. Pe lng acestea, n
aplicaiile industriale sunt necesare i alte proprieti ca:
regenerabilitate, reproductibilitate, stabilitate mecanic i termic,
anumite caracteristici morfologice.
1. Activitatea
Activitatea catalitic este o mrime care exprim msura n care o
substan sau un amestec de substane de o anumit compoziie, poate
cataliza o reacie chimic. Formularea cantitativ a acestei proprieti
este deseori neunitar fie din motive formale, fie din cauza
concepiilor diferite care stau la baza interpretrii fenomenului de
cataliz.
Pentru un anumit proces chimic, activitatea catalitic depinde de
o multitudine de parametri ai procesului dar i de proprietile
fizice ale catalizatorului. Ea este funcie de concentraia
catalizatorului, a activatorilor, a reactanilor i a produilor de
reacie, a impuritilor, de temperatur, presiune, suprafaa specific a
catalizatorului, de raza medie a porilor granulei de catalizator,
de diametrul mediu al granulelor, de viteza liniar a fluxului
reactant gazos, de greutatea molecular a reactanilor i a produilor
de reacie.
Determinarea experimental a activitii catalitice funcie de un
anumit parametru se face pstrnd constante celelalte variabile
independente menionate.
O activitate ridicat este reflectat de productiviti ridicate cnd
se folosesc fie reactoare i volume de catalizator relativ mici, fie
condiii de operare blnde n special temperaturi sczute, care duce la
creterea selectivitii i stabilitii dac sunt favorabile condiiile
termodinamice.
2. Selectivitatea
Proprietatea catalizatorilor de a dirija transformarea chimic,
preferenial spre o anumit direcie, din mai multe posibile
termodinamic, se numete selectivitate.
Ca i activitatea, selectivitatea depinde de mai muli factori,
cei mai importani fiind compoziia amestecului de reacie i
temperatura.
Selectivitatea ridicat conduce la cantiti mari din produii
dorii, n condiiile n care sunt suprimate reaciile consecutive i
competitive. Aceasta nseamn c textura catalizatorului, n particular
volumul i distribuia porilor, poate fi modificat/mbuntit astfel nct
s se reduc difuzia intern, care n cazul reaciilor consecutive
reduce selectivitatea.
3. Stabilitatea
Activitatea catalizatorilor solizi este rareori constant n timp.
Fiecare catalizator prezint, ntr-o anumit reacie, o perioad de
funcionare optim.
Curba care exprim variaia n timp a activitii prezint trei
paliere caracteristice.
1- perioada de inducie, care caracterizeaz intrarea n regim
normal de funcionare, cu atingerea valorii de activitate maxim. Ea
dureaz de la cteva secunde pn la cteva zeci de ore.
2- Perioada de activitate costant, variaz de la cteva minute la
luni sau ani. Este de dorit s se extind ct mai mult n timp.
3- Perioada de dezactivare, caracteristic scderii activitii n
mod progresiv, pn la pierderea total a activitii
Un catalizator cu o bun stabilitate se va modifica foarte puin
de-a lungul timpului n condiiile n care dup utilizare se i
regenereaz. Numai n teorie exist catalizatori care rmn nealterai n
timpul reaciei. Practica ns este departe de o comportare ideal.
Motivele pentru care un catalizator poate s-i piard din
activitate, selectivitate sau stabilitatea mecanic sunt:
formarea cocsului ca urmare a unor reacii nedorite ca
hidrogenoliza, polimerizarea, ciclizarea, transferul de
hidrogen;
reactanii sau produii de reacie pot constitui pentru catalizator
otrvuri care pot ataca agenii activi sau suportul;
cristalele metalelor depuse se pot mri sau se pot regrupa. O
schimbare n structura cristalin a suportului poate cauza pierderea
triei mecanice;
adsorbia progresiv a urmelor de otrvuri n fluxul de alimentare
sau n produi poate conduce la scderea activitii.
4. Morfologia
Caracteristicile morfologice externe ale unui catalizator, ca de
ex. forma i dimensiunea granulelor, trebuie s fie astfel alese nct
s corespund procesului respectiv. Forma sferic a granulelor este de
preferat n reactoarele cu pat mobil sau pat cu fierbere, fiindc se
reduc problemele de frecare i uzur. n pat fluidizat, pulberea cu
granule sferice este de asemenea de preferat pentru limitarea
problemenor de uzur, iar granulele trebuie s aib o distribuie bine
determinat a dimensiunilor pentru a se obine o bun fluidizare.
(Fluidizarea o tehnic de contact ntre solide (granulate sau sub
form de pulbere) i gaze, fiind o operaie n care o mas de solid este
meninut ntr-o stare turbulent, prin dispersarea particulelor ntr-un
curent ascendent de gaz, care comunic masei solide cureni asemntori
fierberii unui lichid. Fluidizarea este fenomenul prin care un
strat pulverulent sau granular este adus n stare de strat fluidzat,
avnd proprieti asemntoare unui fluid unic. Prin fluidizare se
realizeaz un contact mai intim ntre gaze i particulele solide, cu
gradient termic neglijabil ntre granule, ceea ce are o importan
deosebit n procesele catalitice eterogene)
n pat fix, se pot folosi mrgelele, inelele, tabletele,
extrudatele sau fulgii. Forma i dimensiunile vor avea influen
asupra cderii de presiune asupra patului de catalizator. Astfel,
pentru un diametru echivalent optim, catalizatorii pot fi
clasificai n raport cu caderea de presiune pe care o provoac, dup
cum urmeaz:
Inele < mrgele < tablete < extrudate < sfrmturi
Cderea de presiune trebuie s fie suficient de mare nct s asigure
o distribuie uniform a fluidului reactant de-a lungul patului
catalitic, dar nu att de mare nct s cauzeze costuri mari pentru
comprimarea i reciclarea gazelor folosite.
5. Rezistena mecanic
Rezistena mecanic a catalizatorului este demonstrat prin
rezistena la sfrmare, care i d posibilitatea catalizatorului s
treac nemodificat prin toate constrngerile, voite sau accidentale,
care au loc n interiorul patului catalitic.
Rezistena mecanic este de asemenea demonstrat de rezistena
granulelor de catalizator la uzura prin sfrmare care conduce la
granulaii mai mici i care pot cauza creteri ale cderilor de
presiune pe patul catalitic. n cazul catalizatorilor sub form de
pulbere utilizai n pat fluidizat sau la fierbere, este necesar de
asemenea o bun rezisten la frecarea de perei.
6. Caracteristici termice
Fr doar i poate, trebuie s lum n considerare i conductivitatea
termic i cldura specific care caracterizeaz catalizatorii.
O conductivitate termic ridicat a masei de catalizator conduce
la reducerea gradientului de temperatur de-a lungul stratului de
granule, la fel n patul catalitic, pentru reaciile endo sau
exoterme prin mbuntirea transferului de cldur. Pentru unii
catalizatori, cldura specific are mai mare importan; o cldur
specific mare permite de exemplu catalizatorilor pentru cracarea
catalitic s transfere o cantitate mare de energie de la combustia
cocsului napoi la reacia endoterm de cracare unde poate fi
refolosit.
7. Regenerabilitatea
Aa cum s-a mai spus, numai n teorie se poate spune c un
catalizator poate fi regsit intact la sfritul unei reacii. Toi
catalizatorii mbtrnesc; iar cnd activitatea sau selectivitatea nu
mai sunt cele dorite, ei trebuie regenerai printr-un tratament care
s le refac o parte din proprietile catalitice. Cel mai ntlnit
tratament este arderea cocsului depus, dar i trecerea unui curent
de gaz este folosit, n acest fel antrennd eventualele otrvuri
depuse pe catalizator. Cnd tratamentul nu include arderea
depozitului de cocs, spunem ca se face rentinerirea acestuia.
Nu este suficient ns s facem doar o revenire la activitatea sau
selectivitatea catalizatorului, trebuie de asemenea s se menin
rezistena mecanic de-a lungul regenerrilor i rentineririlor
repetate.
8. Reproductibilitatea
Reproductibilitatea este o preocupare ndeosebi a utilizatorilor
industriali, care vor s asigure aceleai caracteristici pentru arje
succesive de catalizatori. De asemenea este o preocupare i pentru
cercettorii care vor s aplice catalizatorii obinui n laborator la
scar industrial.
Prepararea catalizatorilor n general are loc n cteva etape
complexe care depind de un mare numr de variabile, care sunt
dificil de controlat simultan.
Rezultatele care se obin sunt indispensabile n vederea unei
verificri rapide a reproductibilitii, fiind necesar s se in minte
formula dezvoltat n laborator i care s fie capabil s fie extrapolat
la o staie pilot i mai apoi la scar industrial n condiii economice
accetabile.
9. Originalitatea
Este foarte important ca un catalizator i un proces n care este
folosit catalizatorul respectiv s fie exploatat legal, cu licen.
Acest lucru este posibil dac acel catalizator este original, sau
dac aparine unui domeniu public, caz mai frecvent ntlnit. n primul
caz, catalizatorul poate fi protejat ca urmare a obinerii unui
patent; n al doilea caz, posibilele patente pot fi folosite numai
pentru eventuale mbuntiri.
10. Costurile
Chiar i cnd catalizatorii posed caracteristicile mai sus
enumerate, mai rmne totui o cerin: el trebuie s fie comparativ cu
catalizatorii deja existeni din punct de vedere al costurilor de
producie, sau cel puin costurile s nu-l fac s fie o povar prea grea
din punct de vedere economic pentru procesul n care este
utilizat.
Catalizatorul ideal i catalizatorul optim
Toate proprietile i caracteristicile dezvoltate pn acum nu sunt
independente. Cnd una dintre ele este modificat n vederea
mbuntirii, celelalte se modific i ele i nu neaprat n direcia dorit,
de mbuntire. Ca urmare, un catalizator industrial nu va fi niciodat
ideal. Din fericire, nu este neaprat nevoie ntotdeauna de un
catalizator ideal. Unele proprieti, ca de exemplu activitatea i
reproductibilitatea sunt ntotdeauna necesare, dar selectivitatea,
de exemplu, are cu totul alte nelesuri n reacii ca de exemplu
sinteza amoniacului; la fel se poate spune i despre conductivitatea
termic ntr-o reacie izoterm. Stabilitatea prezint ntotdeauna un
interes deosebit, dar datorit importanei mai mici ntr-un proces,
aceasta include mereu o regenerare a catalizatorului.
Aadar, inta nu este un catalizator ideal ci unul optim, care
poate fi definit de studiile de fezabilitate economic care includ
nu doar catalizatorul ci i restul procesului. i atunci cnd procesul
este deja stabilit iar catalizatorul din cazul respectiv trebuie s
concure cu un altul, costul nlocuirii i metoda de lucru predomin n
a gsi o formul optim.
Paii pentru obinerea formulei optime catalitice sunt:
1. pornind de la anumite specii active, n laborator, se prepar
mai nti o familie de catalizatori care pot fi folosii ntr-un anumit
proces de producie, cum ar fi o secven a unei operaii unitare, sau
una anume care este considerat a priori critic din cauza influenei
sale asupra proprietilor catalizatorului. Catalizatorii din aceast
familie iniial nu sunt alei la ntmplare, dar pe baza nelegerii
chimiei anorganice i a chimiei solidului, plus cunotine despre
catalizatori analogi, putem ajunge la obiectivul dorit.
2. Mai departe se pregtete o list a caracteristicilor
fizico-chimice ce trebuie determinate pentru diferiii catalizatori
din familia respectiv. Aceste caracteristici vor fi cele care ne
vor conduce la anumite rezultate pentru corelarea cu proprietile
mecanice i chimice sau cu condiiile de preparare.
Catalizatorii din aceast familie iniial sunt apoi testai n
experimente care permit:
a) o bun estimare a performanelor prezise, a condiiilor de
preparare i a caracteristicilor fizico-chimice.
b) o identificare a proprietilor critice pentru catalizator
(adic acele proprieti cel mai greu de obinut), ca i operaiile
unitare cheie (cele mai importante pentru performana
catalizatorului) i caracteristicile fizico-chimice de care depind
performanele catalizatorului.
O a doua serie de teste au loc mai departe pentru a clarifica
care din punctele de mai sus sunt cele mai importante, fie c este
vorba de prepararea catalizatorului fie c este vorba de performan i
caracteristici fizico-chimice.
La sfritul celei de-a doua serii, rezultatele pot fi suficient
de bune pentru urmtoarele trei obiective principale:
a) pentru a stabili unele corelaii ntre proprietile
catalizatorului, caracteristicile intrinseci ale solidului i
condiiile de preparare, aa cum se ilustreaz n figura 1;
b) pentru a se face o selecie iniial pentru ca unii dintre aceti
catalizatori s fie studiai mai meticulos iar alii eliminai din
studiu;
c) pentru a putea folosi unul din cei mai acceptabili
catalizatori pentru un studiu practic a problemelor care apar n
timpul reaciilor chimice.
n schema 1 se pot distinge urmtoarele etape:
I. S-au realizat i se realizeaz numeroase lucrri pentru a
stabili corelaii ntre proprietile fizico-chimice (2) i proprietile
catalitice (3) ale solidelor. Dei nu au fost descoperite legi
deductive riguroase ale acestei relaii problema fiind foarte
complex, corelaiile obinute joac un rol foarte important pe dou
planuri:
pe plan fundamental, ca factor de nelegere, ca urmare a legturii
lor cu cinetica sau mecanismul catalitic. Exemplele sunt numeroase:
intervenia suprafeei active, influena fenomenelor de difuzie n
structura poroas a catalizatorului, aciditatea catalizatorilor care
induc mecanisme prin intermediari ioni de carbeniu, electronii d
pentru catalizatorii metalici, moilitatea catalizatorului reelar n
catalizatorii oxizi de metale reductibile etc.
pe plan industrial, ca factor de caracterizare i previziune a
proprietilor catalitice. n acest caz, diferitele corelaii permit,
cel puin, un control al reproductibilitii i calitii unei preparri,
mai rapid dect s-ar face printr-un test catalitic.
II. S-a urmrit i se urmrete influena variabilelor de preparare
asupra proprietilor catalitice, adic chimia solidului catalitic a
trecut dintr-un stadiu empiric ntr-un stadiu explicativ avansat
prin:
o relaie direct (1) (3) care leag proprietile catalitice de
natura elementelor din sistemul periodic i cu diversele lor
combinaii i modificaii;
utilizarea proprietilor fizico-chimice printr-o relaie (1) (2)
(3), evident, cu att mai fundamental cu ct este mai corect i mai
complet.
III. O a treia etap o constituie posibilitatea ca aceste
corelaii s permit s se treac de la stadiul explicativ la stadiul
raional de elaborare a catalizatorilor.
Operaii unitare n tehnologiile de fabricare a
catalizatorilor
n prepararea catalizatorilor, un rol important asupra formrii
masei catalitice active finite l joac i etapele ulterioare metodei
chimice propriu-zise. Aceste etape vor fi parcurse n cele ce
urmeaz.
Tratamente hidrotermale
Tratamentul precipitatelor, floculatelor sau gelurilor la
temperaturi relativ sczute n soluia mum, poart numele de tratament
hidrotermal. Diferena principal ntre maturare i tratamentele
hidrotermale este dat de condiiile de operare (n principal
temperatur, presiune i timp), maturarea fiind realizat la
temperatur i presiune ambiante pentru un timp mai ndelungat.
Principalele transformri hidrotermale sunt:
Solide amorfe Solide cristaline
Cristale mici Cristale mari
Particule amorfe mici Particule amorfe mari
Faze favorizate cinetic Faze favorizate termodinamic
Geluri cu porozitate mare Geluri cu porozitate sczut
Una dintre cele mai importante transformri hidrotermale este
sinteza zeoliilor i a materialelor mezoporoase, cnd geluri amorfe
cristalizeaz n condiii hidrotermale n jurul unor ageni structurai.
Astfel, zeoliii sunt preparai prin reacia n soluie apoas, la pH
bazic, prin reacia dintre silicatul i aluminatul de sodiu. pH-ul
bazic este obinut prin utilizarea unui hidroxid alcalin i/sau a
unei baze organice ca agent structurat (template). Se formeaz un
gel prin copolicondensarea ionilor silicat i aluminat, care este
nclzit uor (100-250 oC) ntr-un sistem nchis timp de aproximativ dou
zile. Materialul obinut depinde de condiiile de sintez: temperatur,
timp, pH i agitare mecanic.
Obinerea unor zeolii nalt silicioi este facilitat de utilizarea
unor ageni structurani cum ar fi cationi amoniu cuaternari
voluminoi n locul Na+. De exemplu, tetra-n-propilamoniu [(C3H7)4N]+
este utilizat n sinteza ZSM-5. Reeaua alumosilicatic se formeaz n
jurul acestui cation voluminos care poate fi ulterior eliminat prin
descompunere termic.
Recuperarea fazei solide
Separarea fazei solide de faza lichid (soluia mum) se poate
realiza prin decantare, filtrare i centrifugare. Aceste operaii
sunt uor de realizat pentru precipitatele cristaline, dificile
pentru floculate i nu sunt aplicabile n cazul hidrogelurilor,
ntruct n cazul acestora apa este nglobat n scheletul solid
(hidrogelul conine pn la 90 % ap).
Alegerea metodei de separare depinde de dimensiunea particulelor
fazei solide: un solid cu particule mici se separ prin filtrare sau
centrifugare.
Separarea fazei solide este urmat de o etap de splare cu ap
distilat n scopul ndeprtrii complete din faza solid a soluei mume i
a impuritilor. La splarea floculatelor pot aprea probleme ntruct
ndeprtarea contraionilor conduce la revenirea floculatului n sol
(peptizare). n acest caz se poate utiliza pentru splare ap cald sau
la apa de splare se adaug amoniac care are n general dou efecte: n
primul rnd, uurnd stabilizarea precipitatului, accelereaz etapa de
decantare i, n al doilea rnd, prin adsorbia concurent amoniacul
elimin impuritile nevolatile.
Exist situaii n care ionii contaminai nu pot fi ndeprtai din
precipitate prin simpl splare, fiind necesar un schimb ionic
naintea splrii. De exemplu, ionii care contamineaz gelul de
alumo-silice sunt nlocuii prin schimb ionic cu NH4+ i Al3+ naintea
splrii.
UscareaUscarea se realizeaz, n general, la temperaturi cuprinse
ntre 100 i 200 oC, n aer. n cele ce urmeaz vom prezenta uscarea
gelurilor, dat fiind faptul c ea este nsoit de transformri
fizico-chimice i fizico-mecanice care pot modifica puternic
scheletul gelului. Astfel, n momentul uscrii, particulele
constitutive ale gelului sunt supuse unor fore capilare foarte
importante care sunt cu att mai mici cu ct diametrul porilor este
mai mare. Aceste fore de tensiune capilar tind s apropie
particulele unele de altele n timp ce legturile chimice care leag
ntre ele diferitele particule i repulsiile electrostatice datorate
eventualelor sarcini reziduale tind s rein scheletul solidului n
starea sa primitiv. n general, forele de tensiune capilar se impun
iar uscarea este nsoit de o contracie a scheletului gelului, cu att
mai important cu ct diametrul porilor este mai mic.
Produsul rezultat n urma uscrii se numete xerogel. Volumul de
pori scade; diminuarea volumului de pori i densitatea xerogelului
vor fi cu att mai mari cu ct dimensiunea porilor hirogelului sau
floculatului este mai mic.
Dac n timpul uscrii ndeprtarea umiditii este blocat de ctre
porii mici, vaporii rezultai vor crea o presiune intern mare avnd
ca rezultat distrugerea structurii gelului cu pierderea volumului
de pori i a suprafeei interne. Acest lucru poate fi evitat prin
scderea gradientului de temperatur, creterea umiditii relative a
mediului de uscare sau diminuarea debitului de aer prin stratul de
gel.
Este, bineneles, posibil s se reduc forele de tensiune capilar,
nlocuind apa cu un lichid mai puin tensioactiv (alcool, de
exemplu), rezultatul fiind o modificare mai puin profund a texturii
n timpul formrii xerogelului.
Forele de tensiune capilar pot fi complet eliminate dac apa este
sublimat sub vid la temperaturi foarte sczute (-50 la -5 oC). n
aceste condiii lichidul nghea, iar gheaa format sublimeaz. Produsul
rezultat se numete criogel.
Dac se opereaz la o temperatur mai mare dect temperatura critic
a apei (374 oC), forele de tensiune capilar sunt, de asemenea,
complet eliminate, solidul rezultat n urma uscrii fiind numit
aerogel. ntruct temperatura critic a apei este destul de ridicat,
apa poate fi nlocuit cu alcooli, sau CO2 lichid, lucrndu-se la
temperaturi superioare temperaturii critice a acestora, deci n
condiii mai blnde.
Uscarea se poate realiza nainte sau dup fasonarea
catalizatorilor. Astfel, n cazul catalizatorilor tabletai uscarea
precede fasonarea, pe cnd n cazul celor extrudai, uscarea are loc
dup fasonare.
Fasonarea catalizatorilorFasonarea catalizatorilor se poate
realiza fie nainte fie dup etapa de calcinare. Astfel, dac n etapa
de calcinare au loc modificri texturale importante, atunci
fasonarea trebuie realizat dup calcinare. Dup fasonare se poate
realiza eventual o nou calcinare n scopul obinerii unei mai bune
rezistene mecanice a catalizatorului. Dac, ns, n etapa de calcinare
nu se produc modificri texturale importante, atunci fasonarea se
poate realiza naintea calcinrii.
Dimensiunea i forma granulelor de catalizator determin rezistena
hidraulic a stratului i procesele de transfer de cldur i influeneaz
procesele de transfer a reactanilor spre suprafaa activ. Granulele
de catalizator pot avea forme neregulate sau geometrii regulate:
sfer, cilindru, inele Rashing, inele Lessing, tablete, grtare,
site, i care se pot obine prin diferite tehnici de fasonare.
Pastilarea const n aglomerarea pulberii fine de catalizator prin
comprimarea ntr-o matri, ntre dou poansoane mobile. Se consider c
tableta se aglomereaz datorit forelor intermoleculare de aderen
care acioneaz la distane foarte mici. Pulberile supuse pastilrii
trebuie s posede o bun fluiditate necesar pentru umplerea omogen a
matriei, o anumit plasticitate pentru a creea maximum de contacte
ntre granule i caliti de adezivitate care s menin pastila dup
evacuarea din matri.
Dac pulberea ce urmeaz a fi pastilat nu posed toate aceste
caliti, se pot aduga aditivi de tip:
1. lubrifiant, pentru a uura alunecarea microparticulelor
pulberii. Lubrifianii pot fi lichizi (ap, ulei mineral) sau solizi
(talc, grafit, acid stearic, stearai).
2. Liant (amidon, zaharide etc.), cu scopul de a mri
adezivitatea dintre particulele materialelor prin legturi chimice
ntre acestea.
De notat c, o condiie obligatorie pentru ca asemenea adaosuri s
poat fi folosite este ineria lor fa de reacia care trebuie
catalizat precum i stabiltatea lor n condiiile de operare. n
anumite cazuri, de exemplu, grafitul arde treptat iar pastilele se
distrug.
Extrudarea aceast metod const n a fora o past s treac printr-o
filier urmat de tierea periodic a extrudatului. Pasta folosit
trebuie s aib o anumit vscozitate: o vscozitate prea mare va
conduce la blocarea extruderului, iar una prea mic va conduce la
extrudate fr rezisten mecanic. Este, de asemeea necesar ca pasta
utilizat s fie omogen.
Pasta se obine, n general, prin umectarea pulberii de
catalizator, la care se pot aduga liani i lubrefiani. Pentru a mri
aderena particulelor materialului se poate recurge i la peptizare:
adugarea unor mici cantiti de substane care dizolv parial faza
solid i care la calcinare se descompun. De exemplu, la obinerea
Al2O3 de mare rezisten mecanic, la precipitatul de Al(OH)3 filtrat
i splat, se adaug 1-3 % HNO3 concentrat. Pasta obinut se amestec
bine, se extrude, se usuc i se calcineaz. La calcinare, azotatul de
aluminiu format sub aciunea acidului azotic, se descompune genernd
alumin care sudeaz ntre ele cristalele de alumin rezultate din
descompunerea hidroxidului de aluminiu. Un inconvenient al
peptizrii este acela c se micoreaz porozitatea catalizatorului.
Granularea const ntr-o aglomerare sub form de bile prin umezirea
progresiv a unor pulberi foarte fine (dp