Envenenamiento De CatalizadoresEnvenenamiento de catalizadores y proceso de limpieza de los mismos

IntroduccinElenvenenamiento de catalizadoro catalizador envenenado se refiere en el sentido de que un catalizador puede ser 'envenenado' si ste reacciona con otro compuesto que vincula qumicamente (similar a un inhibidor) pero no libera, o qumicamente cambia alcatalizador. Esto con eficacia reduce la utilidad del catalizador, (es decir el nmero de sitios activos) como ste no puede participar en la reaccin con la cual se supona para catalizar; entonces se inhibe en trminos qumicos, aunque existen sustancias, que pueden limitar o revertir tal condicin de envenenamiento, La molcula envenenadora, podra ser un reactivo y/o un producto de la reaccin principal, o podra ser una impureza de la corriente de alimentacin.

DesarrolloEl envenenamiento es un proceso de inhibicin o de inactivacin que sufre un catalizador, puesto que el catalizador pierde su actividad de reaccin.Consideremos un elemento de la superficie del catalizador en un entorno activo y uniforme. Los centros activos de esta superficie pueden desactivarse de modos diferentes. Por una parte, pueden desactivarse uniformemente; en otras palabras, todos los centros (los muy activos y los pocos activos) son atacados indiscriminadamente. Por otra parte, puede ocurrir que se ataquen y desactiven preferentemente los centros ms activos. Los denominaremos ataque homogneo de los centros y ataque preferente de los centros, respectivamente.Ataque homogneo de los centrosEl ataque homogneo de los centros corresponde al envenenamiento por deposicin fsica sobre la superficie; tal como el ensuciamiento. Por el contrario, el ataque preferente de los centros corresponde a la quimisorcin de pequeas cantidades de venenos.En el ataque homogneo de los centros hemos de considerar otro factor: si laDeposicin fsica da lugar a una capa porosa de espesor creciente, la actividad ha de disminuir de modo gradual a medida que el reactante vaya encontrando mayor dificultad para difundirse a travs de esta capa creciente. La desactivacin por envenenamiento tiene lugar cuando algunas molculas presentes en el fluido (venenos) se quimisorben permanentemente sobre los centros activos, disminuyendo el nmero de stos disponible para la reaccin

El veneno suele ser una impureza presente en la alimentacin

Son ejemplos tpicos, la desactivacin de los catalizadores de platinoo nquel por quimisorcin de compuestos de azufre,

Envenenamiento de catalizadores cidos (zeolitas o slice-alminas)por compuestos orgnicos bsicos (quinoleina, pirrol, etc). En ocasiones, los propios reactivos o productos pueden actuar como venenos El proceso se denomina entonces autoenvenenamiento. Por ejemplo, en el esquema complejo de reacciones que tienen lugar en el convertidor cataltico de un automvil, el propio monxido de carbono o los hidrocarburos inquemados a eliminar actan a temperaturas bajas como venenos adsorbidos sobre los centros activos, reduciendo la actividad de los catalizadores de Pt/Pd/Rh en el convertidor. En este caso el autoenvenenamiento suele ser reversible, es decir, al aumentar la temperatura los compuestos en cuestin se desorben participando en la reaccin principal, a la vez que liberan los centros activos del catalizador.

Este proceso referido es la quimisorcionLaquimisorcinocurre cuando un enlace qumico se forma, definido en este caso como un intercambio de electrones. El grado de intercambio y lo simtrico que sea dependen de los materiales involucrados. A menudo hay un paralelismo con las situaciones encontradas enqumica de coordinacin. La quimisorcin es particularmente importante en lacatlisis heterognea, la forma ms comn en la industria, donde uncatalizadorslido interacciona con un flujo gaseoso, el reactivo o los reactivos, en lo que se denomina reaccin enlecho fluido. La adsorcin del reactivo por la superficie del catalizador crea un enlace qumico, alterando la densidad electrnica alrededor de la molcula reactivo y permitiendo reacciones que normalmente no se produciran en otras circunstancias. La corrosin es un ejemplo de ello.

En los temporales, el envenenamiento tiene lugar en el perodo en que el veneno est en contacto con el catalizador. En cuanto aqul se remueve se restaura la actividad. La disminucin de sta se debe, en la mayora de las ocasiones, a la fuerte adsorcin preferencial del veneno sobre la superficie del catalizador. Con una adsorcin suficientemente fuerte, el reactivo puede desplazarse completamente, y la superficie total se cubre de una capa inactiva de veneno.

Resultado del envenenamientoComo resultado del envenenamiento, la actividad desciende a medida que el contenido de veneno en el catalizador aumenta. Puede darse diferentes comportamientos, dependiendo de si envenenamiento es uniforme en toda la masa de catalizador o avanza progresivamente desde el exterior hacia el interior.

Conclusiones:Existen dos tipos de envenenamiento cataltico, el permanente y los temporales. nicamente los envenenamientos temporales pueden limpiarse ya que los temporales, ya que se ha demostrado que la cantidad de veneno suficiente para detener la actividad, es a veces tan pequea que no podra alcanzar a cubrir la superficie total ni aun con una capa monomolecular. En su teora de los centros activos, H. S. Taylor explica este hecho al considerar la superficie irregular, con una actividad cataltica localizada en ciertos puntos, en cuanto ellos se cubren con el veneno, disminuye la actividad reducindose prcticamente a cero. Adems, como estos puntos son slo una parte pequea de la superficie total, la cantidad de sustancia necesaria para envenenar el catalizador es muy pequea.

Etileno a partir de acetilenoLa produccin de losproductos qumicosindustriales ms importantes implica a la catlisis. Por ejemplo, en la reduccin deletinoaeteno, el catalizador paladio(Pd) es "envenenado" parcialmente conacetato de plomo (II)(Pb(CH3COO)2). Sin la desactivacin del catalizador, el eteno producido se reducir posteriormente aetano.

Cuando el paladio est finamente dividido, un catalizador de formas verstiles acelera reacciones dehidrogenacinydeshidrogenacin, as como en elcraqueodepetrleo. Un gran nmero de enlaces carbono-carbono formando reacciones enqumica orgnica(como el acoplamiento de Heck y Suzuki) se ven facilitadas por lacatlisiscon compuestos de paladio. Adems del paladio, cuando se dispersa sobre materiales conductores, resulta ser un excelente electrocatalizador para laoxidacindealcoholesprimarios en mediosalcalinos.

El nquel Raney se usa en una gran variedad de procesos industriales y ensntesis orgnicas, gracias a su estabilidad y gran actividad cataltica a temperatura ambiente.Se usa en la reduccin de compuestos con enlaces mltiples (insaturados), comoalquinos,alquenos, nitrilos,dienos, compuestos aromticosy carbonilos.