Inactivación de catalizadores por coquización

Fouling

Genéricamente el fouling se define como la acumulación de material no deseado sobre una superficie. Para un catalizador el fouling se presenta cuando algún material presente en el reactor (reactivos, productos o intermediarios de reacción) se deposita sobre el sitio catalítico.

(Rogelio Cuevas García, 2008).

La forma más común de fouling se presenta con materiales carbonosos que entonces se conoce como coque. El “coking” es una forma de “fouling”. La deposición de carbono sobre un catalizador se presenta de varias formas: incluyendo compuestos policíclicos de alto peso molecular, grafito, agregados poliméricos y carburos de metal.

Fig 1. pirenoFig 2. Estructura molecular del grafito

(Rogelio Cuevas García, 2008).

Coquización

Este tipo de desactivación se considera que pertenece al tipo de desactivación por fouling, ya que se define como la acumulación de material no deseado sobre una superficie de un catalizador.

Fig 3. Modelo conceptual de la coquización.

(García Herrera, J. C., 2014)

Etapas que se presentan en el proceso de coquización

El carbono puede: (1) quimisorberse fuertemente formando una monocapa o

absorberse físicamente en multicapas, bloqueando el acceso a los sitios activos,

(2) encapsular totalmente una partícula activa y desactivarla totalmente,

(3) bloquear el micro o mesoporo restringiendo la difusión, y (4) en el caso más extremo la alta acumulación de carbono

podría fracturar el material soportado.

(García Herrera, J. C., 2014)

Regeneración

La regeneración de catalizadores coquizados se basa en el calentamiento de los mismos a temperatura moderada a una atmósfera con cierto contenido en oxígeno con el fin de producir la combustión o quema del coque depositado, permitiendo así, que la superficie activa del catalizador quede libre para actuar de nuevo.

(Alayón, A. B. 2009).

Estudio cinético de la desactivación por coque

El inicio de los estudios de desactivación se presentó en los catalizadores con deposición de coque. En 1955 voorhies A. presenta la siguiente correlación empírica:

Dónde: Cc= concentración de carbón en el catalizador. A y n = constantes de correlación t= tiempo en operación

(Voorhies, A., Jr,, ind. Eng. Chem., 37, 318, 1945.)

Referencias

Voorhies Jr, A. (1945). Carbon formation in catalytic cracking. Industrial & Engineering Chemistry, 37(4), 318-322.

Dr. Rogelio Cuevas García, (2008). Desactivación de catalizadores, Toluca, V.A.L.L.E. universidad tecnológica

García Herrera, J. C. (2014). Procesos fenton y foto-fenton para el tratamiento de aguas residuales de laboratorio microbiológico empleando Fe2O3 soportado en nanotubos de carbono.

Alayón, A. B. (2009). Simulación de desactivación y regeneración de reactores catalíticos. Matemáticas, Ciencia y Tecnología, 25.