CAT LISE Principios

CATÁLISE
HETEROGÊNEA:
Princípios

Prof. Dr. Ary da Silva Maia
PPGQ – Programa de Pós-graduação em Química
UFPB – UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

CATÁLISE HETEROGÊNEA
• Etapas individuais da catálise heterogênea:
– Etapas puramente físicas e etapas puramente químicas.

Figura 1 – Perfil de um processo de
Catálise
Heterogênea (Gás/Sólido).
Industrial Catalysis. A Practical
Approach. 2nd Ed. Hagen, J.
Wiley-VCH, Weiheim, Germany,
(2006)

17 -–Difusão
Difusão
3 –5 Adsorção
– Dessorção
2dos
4dos
6-–Difusão
–Reação reagentes Difusão produtos dosdos dos química reagentes dos produtos através reagentes através produtos nana da da superfície da superfície camada para camada para superfície dentro fora do limite limite interna dos catalisador. do dos até poros. até catalisador. poros. dos oa meio superfície poros. gasoso. do catalisador. 2

CATÁLISE HETEROGÊNEA
• Etapas individuais da catálise heterogênea:
– Etapas puramente físicas:
• 1, 2, 6 e 7 – Todas as etapas difusivas.

– Etapas químicas:
• 3 e 5 – Etapas de adsorção e dessorção.
• 4 – Etapa reacional.

– Etapa limitante – aquela que por sua lentidão influencia na velocidade final do processo.
• A taxa de reação efetiva (ref) pode ser influenciada por:
–
–
–
–

Natureza da camada limitante.
Densidade “bulk” do catalisador.
Estrutura porosa do catalisador.
Taxa de transporte na difusão na camada limitante, etc.

• Admitindo-se que uma das etapas físicas (1,2,6 ou 7) seja relevante a avaliação é considerada como sendo macrocinética.
• Caso somente as etapas químicas (3,4 ou 5) sejam relevantes a avaliação é considerada como sendo microcinética (Estudo do mecanismo das reações).
3

CATÁLISE HETEROGÊNEA
• Etapas individuais da catálise heterogênea:
– Avaliação da concentração dos reagentes como função da posição:
Figura 2 – Concentração dos
Reagentes vs. Coordenadas de posição.
Industrial Catalysis. A Practical
Approach. 2nd Ed. Hagen, J.
Wiley-VCH, Weiheim, Germany,
(2006)

• Avaliação da razão Taxa de Reação / Taxa