Cărbunele activ - preparare și utilizare drept suport pentru catalizatori

Cuprins referat Cum descarc?

1. Generalitati 3
2. Proprietatile unui suport catalitic 3
3. Reactii in care este utilizat carbunele activ drept suport catalitic 4
4. Carbunele activ utilizat drept suport pentru catalizatori 5
5. Carbunele activ obtinut din carbune bituminos 7
6. Reactiile catalitice ale metanolului pe suport de carbune activ 8
7. Hidrodesulfurarea tiofuranului 11
8. Dispersia fazei active 13
9. Concluzii 17
Bibliografie 17

Extras din referat Cum descarc?

1. Generalitati
Carbunele activ, denumit si carbune activat sau carbune medicinal, se poate obtine dintr-o varietate de tipuri de carbuni prelucrati, rezultand un material cu volum si pori mici care genereaza o suprafata mare de adsorbtie a multor compusi nedoriti in reactiile chimice. 
Multe dintre procesele chimice utilizate in prezent in industria chimica folosesc catalizatori depusi pe un suport, deoarece acestia genereaza o suprafata interna mai mare, dar si inertie si versatilitate mare. Aceste caracteristici fac din carbunele activ un suport ideal pentru o gama larga de catalizatori precum:
- catalizatori de tip metal pretios (Au, Pt, Pd, Ir, Ru, Rh etc);
- catalizatori de tip metal de baza (Co, Cu, Zn, Fe).
Figura 1, Procesul de obtinere al suportului de carbune activ
Catalizatorii pe baza de metale pretioase pot utiliza drept suport carbunele activ, aceasta combinatie fiind utilizata in cadrul industriei farmaceutice si in cadrul obtinerii substantelor fine, carbunele activ avand un rol cheie de purtator pentru metalele pretioase in aceaste aplicatii, crescand eficienta procesului catalitic de impregnare si reducand timpul de realizare a procesului. Suporturile pe baza de carbune activ prezinta un procent ridicat al puritatii, filtrabilitatii, iar porozitatea acestora variaza in functie de domeniul de utilizare. 
2. Proprietatile unui suport catalitic
Un suport pentru catalizatori trebuie sa aibe anumite caracteristici generale, cum ar fi: 
- sa fie inert;
- proprietati mecanice adecvate (rezistenta la uzura, duritate, rezistenta la compresiune, rezistenta la rupere)
- stabilitate sub conditiile de reactie;
- sa fie poros;
- sa fie optim din punct de vedere al dimensiunii porilor;
- sa aibe un volum optim al porilot;
- sa prezinte o forma corespunzatoare domeniului de aplicabilitate;
- sa fie optim din punct de vedere al functionalitatii suprafetei.
Carbonul trebuie sa indeplineasca aceste criterii pentru a fi utilizat in majoritatea aplicatiilor in care se utilizeaza catalizatori.
Cinetica si filtrabilitatea se realizeaza prin controlul distributiei marimii particulelor. O dimensiune mai mare a particulelor da o cinetica mai buna intre reactanti si catalizatorul utilizat, iar o marime prea mica a particulelor va da o filtrare rapida, dar va ingusta caracteristicile suspensiei.
Activitatea catalitica optima este mentinuta de o cantitate mare de pori de dimensiune medie, aceasta dand beneficii in ceea ce priveste suprafata disponibila pentru dispersia catalizatorului, transportul rapid al reactantilor in si din pori si eventual adsorbtia de produsi secundari nedoriti. Minimizarea reactiilor secundare se poate realiza daca carbunele activ are o puritate inalta, acest lucru fiind necesar pentru a preveni formarea reactiilor secundare sau otravirea catalizatorului.
Un rol de mare importanta al suporturilor pe baza de carbune activ este reprezentat de minimizarea pierderilor de metal. Catalizatorul depus pe suportul de carbune activ trebuie sa aibe o putere mare de macinare pentru a preveni dezintegrarea stratului de catalizator, fiind nevoie si de o duritate inalta, rezultand astfel o abraziune scazuta pentru a evita subtierea catalizatorului, astfel incat are loc minimizarea pierderilor de metale pretioase.
Eliminarea efectiva a otravirii catalizatorului va duce la extinderea duratei de viata a acestuia, obtinand astfel valori ridicate ale randamentului. Activitatea inalta a suportului este data de suprafata mare pe care o are carbunele activ la care predomina mezoporii. In aceasta situatie catalizatorul metalic in forma de "coaja de ou" este in principal dispersat pe partea exterioara a particulei de carbon.
Carbunele activ are o compozitie diferita a porilor in functie de materia prima din care este obtinut. In figura 1 se pot observa diferentele ce se stabilesc intre volumele porilor carbunelui activ in functie de provenienta lui. 
Figura 2, Volumul porilor carbunelui activ in functie de materia prima din care este obtinut
3. Reactii in care este utilizat carbunele activ drept suport catalitic
Cele mai importante reactii chimice in care sunt utilizate suporturile de carbune activ sunt urmatoarele:
- hidrogenarea; 
- alchilarea reactiva / alchilarea amoniacului;
- separari carbon -  oxigen / azon;
- hidrodehalogenarea;
- decarbonilarea;
- disproportionarea;
- dehidrogenarea;
- oxidarea;
- dehidrohalogenarea;
- debenzilarea;
- sinteza hidroxilaminelor;
- electrocataliza.
Suporturile catalitice pentru metalele de baza pot fi utilizate la indulcirea hidrocarburilor. Procesul de indulcire a hidrocarburilor se bazeaza pe extractia catalitica a mercaptanilor din produsele rafinate. Un suport catalitic dezvoltat special pentru indulcirea hidrocarburilor se regaseste sub forma de granule de carbune activ (GAC). Datorita suprafetei interne mari, acestea au o deosebita importanta pentru catalizator, ducand la convertirea eficienta a mercaptanilor in disulfuri.

Fisiere in arhiva (1):

 Carbunele activ - preparare si utilizare drept suport pentru catalizatori.docx

Bibliografie

-  CABOT, Activated carbon for catalyst support, 2018;
-  H. Juntgen, Activated carbon as catalyst support -  A review of new research results, Science Direct, 1986;
-  Oxbow activated carbon, Activated carbon for catalyst;
-  www.wikipedia.org/wiki/C%C4%83rbune_activ.