Área Superficial del Soporte del Catalizador vs Volumen de Poro: ¿Qué Importa Más para los Catalizadores de FCC, HDS y Reformado?
Área Superficial vs Volumen de Poro del Portador de Catalizador: ¿Qué Importa Más para los Catalizadores FCC, HDS y de Reformado? Si compras o especificas un portador de catalizador de alúmina, cada hoja de datos te proporciona dos números: el área superficial BET en m2/g y el volumen de poro en mL/g. La mayoría de los ingenieros asumen que más grande es mejor para ambos. Esa suposición es incorrecta. Para los catalizadores FCC, HDS y de reformado, un parámetro domina la actividad y el otro domina la vida útil. Elegir el compromiso equivocado puede reducir a la mitad la duración del ciclo del catalizador. Esta guía desglosa la química, la medición y la respuesta específica para cada familia principal de catalizadores.
Extrudados de portador de catalizador de gamma-alúmina (1.6 mm trilobular) - la forma más común para catalizadores de hidroprocesamiento en refinerías.
Por qué el Área Superficial y el Volumen de Poro Son los Dos Números que Definen un Portador de Catalizador
Un catalizador heterogéneo es un sólido poroso en el que la fase activa (un metal, un sulfuro metálico, un sitio ácido) se dispersa a través de una superficie interna. El soporte - el portador poroso - hace dos cosas: le da a la fase activa un lugar para sentarse y crea la red de difusión que permite la entrada de reactivos y la salida de productos. Los números que describen esa red porosa son el área superficial y el volumen de poro, además de la distribución del tamaño de poro que los conecta.
La mayoría de los compradores miran un CoA y ven dos números - 280 m2/g BET y 0.6 mL/g volumen de poro - y los tratan como igualmente importantes. No lo son. Los dos parámetros se compensan entre sí a través de la morfología del precursor y la historia de la calcinación, y el equilibrio correcto depende completamente de la reacción para la que el catalizador está diseñado para acelerar. Un catalizador que maximiza el área superficial para FCC es incorrecto para HDS de residuos, y viceversa. Un catalizador que maximiza el volumen de poro para la hidrocracking en lecho de lodo es incorrecto para el reformado de nafta.
Este artículo recorre la química de cómo el área superficial y el volumen de poro se generan en portadores de gamma-alúmina derivados de pseudo-boehmita, los métodos de medición BET y BJH, los compromisos específicos para cada aplicación para las tres familias de catalizadores más grandes (FCC, HDS, reformado), y las reglas de ingeniería empíricas que te permiten elegir un grado de una hoja de datos sin esperar a las pruebas piloto.
La Química: Cómo la Pseudo Boehmita se Convierte en un Portador de Catalizador
Casi todos los portadores de catalizador comerciales comienzan como pseudo boehmita (también llamada pseudo-boehmita o PB), un oxihidróxido de aluminio parcialmente cristalino con la fórmula AlOOH·nH2O donde n es típicamente de 1.0 a 1.5. La pseudo boehmita se produce neutralizando aluminato de sodio con ácido (típicamente nítrico, clorhídrico, sulfúrico o sulfato de aluminio) a pH y temperatura controlados. El gel que precipita se envejece, se filtra, se lava y se seca - o se seca por pulverización en un polvo de flujo libre.
Lo que hace que la pseudo boehmita sea especial para los portadores de catalizador es su mesoporosidad. Cuando el gel seco se calcina a 450 a 600 grados C, las capas de boehmita se deshidratan y el retículo cristalino se reorganiza en gamma-alúmina (γ-Al2O3), que es el soporte estándar para los catalizadores FCC y HDS. La estructura de los poros es una herencia directa del hábito cristalino de la boehmita parental: las caras (010) y (100) del cristalito de boehmita forman las paredes de los mesoporos, y los espacios inter-cristalitos forman la red de mesoporos.
Cómo la calcinación controla el área superficial y el volumen de poro
La temperatura de calcinación es la palanca más poderosa para intercambiar el área superficial por el volumen de poro. El mecanismo es la sinterización térmica: a medida que la temperatura aumenta, los cristalitos más pequeños se fusionan en otros más grandes, y el área superficial total disminuye mientras que el tamaño promedio de los poros crece.
Temperatura de Calcinación Área Superficial BET Volumen de Poro Tamaño Medio de Poro
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