Disattivazione del catalizzatore: effetti, motivi e soluzioni
La disattivazione del catalizzatore rappresenta uno dei principali problemi nell’ambito della catalisi industriale, sia omogenea che eterogenea. Si tratta della perdita progressiva dell’attività catalitica nel corso del tempo. Questo fenomeno può essere attribuito a diverse cause, che possono essere di natura chimica, meccanica o termica.
Cause
La disattivazione del catalizzatore può essere causata da diversi fattori, tra cui l’avvelenamento, la contaminazione, la degradazione termica, la formazione di composti indesiderati, reazioni tra le fasi e frantumazione. L’avvelenamento, ad esempio, comporta la perdita di attività a causa dell’assorbimento di impurità presenti nel flusso di alimentazione, riducendo così il numero di siti attivi disponibili per le reazioni catalitiche. Questo processo può essere reversibile o irreversibile, a seconda della forza del legame di adsorbimento. La deposizione fisica di sostanze sui siti attivi dei catalizzatori, come nel caso della deposizione di carbonio nei catalizzatori utilizzati nell’industria petrolchimica, può anche causare una rapida disattivazione.
Meccanismo
La disattivazione di un catalizzatore può avvenire attraverso diverse modalità, ad esempio con la formazione di sottoprodotti della reazione che si depositano sulla sua superficie, o con la decomposizione o ulteriore reazione dei prodotti, generando sostanze che disattivano la superficie del catalizzatore.
Soluzioni e reazioni
In presenza di disattivazione del catalizzatore, è possibile adottare diverse strategie per ripristinarne l’efficienza. Ad esempio, nel caso di deposizione di carbonio, la rigenerazione può essere effettuata attraverso l’ossidazione del carbonio ad alte temperature, tramite l’insufflazione di aria per convertirlo in monossido o biossido di carbonio. Tuttavia, è importante considerare che le alte temperature a cui opera il catalizzatore possono causare modifiche strutturali o sinterizzazione.
Nell’industria chimica, sono riportate diverse reazioni rappresentative, i relativi catalizzatori impiegati e i veleni che possono disattivarli. Ad esempio, nel cracking degli idrocarburi, vengono impiegati catalizzatori a base di ossido di alluminio su silice o zeoliti, ma possono essere soggetti all’azione di basi organiche e idrocarburi, che ne compromettono l’efficacia.
Per saperne di più sulla disattivazione del catalizzatore e sulle strategie per affrontare questo problema, ti invitiamo a visitare il sito [Chimica.Today](https://chimica.today/chimica-generale/catalisi-omogenea-di-importanza-industriale).Come avviene la catalisi eterogenea nei processi chimici
La catalisi eterogenea gioca un ruolo fondamentale in numerosi processi chimici, tra cui l’idrogenazione, la deidrogenazione, la produzione di gas di sintesi e molti altri processi importanti nell’industria chimica.
I metodi di catalisi eterogenea coinvolgono l’uso di metalli pesanti come il nichel, il platino, il palladio, insieme a composti di zolfo, fosforo, arsenico, zinco, mercurio, piombo e altri elementi. Ad esempio, nella sintesi dell’ammoniaca, il ferro e il rutenio agiscono da catalizzatori in presenza di ossigeno, acqua, monossido di carbonio e altri composti.
Altri processi, come la sintesi di Fischer-Tropsch, coinvolgono l’impiego di cobalto, ferro e composti quali H2S, NH3 e metalli carbonili. L’ossidazione dell’etene a ossido di etilene richiede l’intervento dell’argento come catalizzatore.
Inoltre, la catalisi eterogenea è fondamentale nell’ossidazione di CO e idrocarburi, dove sono impiegati platino, palladio e una varietà di altri composti.
Questi processi chimici dimostrano l’importanza della catalisi eterogenea e dei catalizzatori specifici nella produzione di numerosi composti chimici di importanza industriale. Per saperne di più sui processi di catalisi eterogenea e sull’importanza dei catalizzatori specifici, puoi consultare le risorse fornite da Chimica Today.