processos cataliticos-aula 01

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Processos Catalíticos Industriais
Prof. Vanessa Monteiro
A U L A 1
Contrato didático
UNIDADE 01:
1. Catalisadores sólidos: propriedades, 
preparação e caracterização.
UNIDADE 02:
2. Aspectos básicos sobre catálise. 
Contrato didático
UNIDADE 03:
3. Cinética e projeto de reatores heterogêneos 
catalíticos.
UNIDADE 04:
4. Cinética e projeto de reatores heterogêneos não 
catalíticos.
Contrato didático
AVALIAÇÕES:
AV1- 04/10
AV2-29/11
AV3- Lista –valor 10- entrega: 
AV4-13/12
SEGUNDA CHAMADA AV1 E AV2-06/12
Contrato didático
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CATALISE
Histórico
1° utilização fabricação de vinho, queijo e pão.
1835- Berzelius : sugere pequenas quantidades de uma substância pode
afetar transformações devido a uma força catalítica.
1894- Oswald : definição de catalisadores (substâncias que podem
acelerar as transformações químicas sem serem consumidas
(NOBEL1909)
1911- sabatier: Conceito de formação de compostos instáveis
intermediários na superfície do catalisador (NOBEL 1912)
1915-Langmuir: Teoria da adsorção química (NOBEL 1932)
1925-Taylor: centros ativos
1936: Cracking Catalítico
Após 1950: Boulart;Bond;Bruwell;stone;Pines;sinfelt;Ziegler e Natta:
desenvolvimento dos processos catalíticos, base da moderna indústria
química e petroquímica.
CATALISE
Importância:
 Processos catalíticos com grade relevância 
industrial e econômica:
- Refino de derivados de petróleo e petroquímica-
zeolitas
- Desidrogenação- Cr2O3/Al2O3; Fe2O3/ZnO
- Oxidação- Pd suportado; Pt-Pd ; Ag-suportado ; 
V2O5 Suportado
70% dos processos nas industrias químicas e 
petroquímicas são processos catalíticos 
A catalise é um fenômeno de contato e pode ser classificada em dois
tipos:
1- catalise Homogênea
2- catalise Heterogênea
CATALISE
CATALISE
Na catalise homogênea, os reagentes e o catalisador estão em uma
mesma fase, que em geral será a fase liquida. Há dois tipos principais de
catalise homogênea: as catalises acida e alcalina
Na catalise heterogênea, o catalisador encontra-se em geral em uma fase
diferente daquela em que estão reagentes e produtos Em sua maioria os
catalisadores industriais são heterogêneos
CATALISE
Na catalise heterogênea:
Na catalise heterogênea, a primeira etapa de reação consiste de uma
adsorção (em que há ligação de moléculas do reagente à superfície do
catalisador) As espécies adsorvidas (átomos e íons) são muito reativas
As moléculas são adsorvidas nos sítios ativos na superfície do
catalisador.
ADSORÇÃO ≠ ABSORÇÃO ( PERMEABILIDADE QUE UM
LIQUIDO TEM DE INTERAGR COM UMA MOLÉCULA)
CATALISE
Na catalise heterogênea, a primeira etapa de reação consiste de uma
adsorção (em que há ligação de moléculas do reagente à superfície do
catalisador) As espécies adsorvidas (átomos e íons) são muito reativas
As moléculas são adsorvidas nos sítios ativos na superfície do
catalisador.
ADSORÇÃO ≠ ABSORÇÃO ( PERMEABILIDADE QUE UM
LIQUIDO TEM DE INTERAGR COM UMA MOLÉCULA)
CATALISE
TWC- Catalisador automotivo (Three way Catalysis)
Ele possui 3 vias: uma atua oxido de nitrogênio; oxido de enxofre e 
hidrocarbonetos não queimados (NOx;SOx; HC).
Entrada: Mistura de Nox; Sox; HC
Saida: CO2; O2; H2O.
CATALISADOR
Um catalisador é uma espécie que afeta a velocidade de uma 
reação sem sofrer ‘variação química’ permanente. Ou seja, sem 
que suas propriedades, características e quantidades sejam 
alteradas de maneira definitiva. Por exemplo, na reação de 
decomposição de ozônio 
O catalisador atua fornecendo um mecanismo alternativo para a 
reação. No exemplo em questão, esta função é desempenhada 
pelo cloro na forma de Cl. 
O catalisador atua também reduzindo o pico de energia de ativação. Assim 
sendo, a forma adequada de expressar a reação de decomposição de O3 é
CATALISADOR
Os catalisadores são consumidos em uma etapa do mecanismo, e restaurados em 
uma etapa posterior do mesmo arranjo.
CATALISADOR
Tipo de catalisadores:
Os catalisadores na mesma fase são chamados de catalisadores
homogêneos, enquanto aqueles em diferentes fases são chamados
catalisadores heterogêneos.
CATALISADOR
Tipo de catalisadores sólidos:
Podem ter também os catalisadores mássicos e os suportados.
• Catalisadores Mássicos –são aqueles onde toda a sua massa é
constituída por substâncias ativas. Ex: MoO3, Bi2O3 usado na
desidrogenação oxidativa das olefinas. Podem ser do tipo Metálicos
e não metálicos
• Catalisadores suportados- São os de maior utilização industrial, neste
modelo a fase ativa é dispersa em um suporte de elevada porosidade,
resistência mecânica e área superficial, podendo ser ativo ou inativo
do ponto de vista catalítico. Ex: Pt- alumina clorada na reforma da
nafta
CATALISADOR
Tipo de catalisadores sólidos:
.
Quanto maior a superfície de contato do níquel, mais eficiente é a sua 
atuação, pois ele adsorve mais moléculas de hidrogênio. É por isso que 
ele é usado na forma de pó.
Tipo de catalisadores sólidos:
suportado
.
CATALISADOR
CATALISADOR
Características de um catalisador- importantes:
1- Resistencia mecânica
2- Fluidez
3-Superficie de contato
4-Densidade
“ quanto maior a área superficial maior a reatividade menor a resistência
mecânica , menor densidade, maior fluidez e maior regularidade na
estrutura.”
CATALISADOR
Característica de um catalisador- importantes:
Exemplo um catalisador tipo bola. Como seria a resistência, fluidez...
Exemplo 02- e um catalisador suportado?
CATALISADOR
O tamanho do reator está diretamente relacionado com o tipo de
catalisador a ser utilizado. Porque?
Devido ao tempo de contato- devido a cinética.
Influenciando no número de sítios ativos
“ deve haver no reator um equilíbrio entre a força de fluidização e a
força da gravidade para diminuir a pressão e evitar a quebra do
catalisador”
1) Atividade – uma grande atividade implica diretamente em obter uma velocidade de
reação elevada, ou seja, mols de produto formado por volume de catalisador por hora;
também pode ser expresso como freqüência de rotação (moléculas do reagente
transformadas por sitio ativo, na unidade de tempo). Normalmente um bom catalisador deve
combinar elevadas atividade e produtividade.
2) Seletividade – uma boa seletividade permite obter um bom rendimento do produto
desejado e impedir a formação dos indesejáveis. Ser seletivo é direcionar a reação para o
mecanismo de interesse e conseguir obter maior quantidade do produto formado, podendo
ser expressa em mols de produto desejado por mol de reagente convertido. A alta
seletividade reduz o custo de separação, purificação e tratamento dos rejeitos.
Propriedades de um catalisador- importantes:
CATALISADOR
3) Estabilidade – uma boa estabilidade do catalisador está relacionada com a
quantidade de produto químico processado durante sua vida útil. Atualmente,
sabe-se que o catalisador permanece inalterado apenas teoricamente, pois, na
realidade durante a sua utilização industrial ocorrem diminuições da atividade e
seletividade, ocasionadas pelos seguintes fenômenos:
CATALISADOR
Propriedades de um catalisador- importantes: