METANOLO: sintesi industriale

La produzione industriale di metanolo a partire dall’ossido di carbonio ha avuto la sua origine in Europa ma si è rapidamente diffusa nel resto del mondo; d’altra parte i potenziali utilizzi sono molteplici, a cominciare da quello di composto di partenza per tante ulteriori sintesi su piccola e grande scala. Ecco la reazione utilizzata :

CO + 2H2 ↔ CH3OH

Considerazioni di natura termodinamica suggerirebbero di condurre la sintesi del metanolo ad una temperatura ben inferiore ai 135° C per ottenere rese industrialmente accettabili: a basse temperature però è la velocità di reazione a presentare dei limiti. Come visto a proposito della sintesi dell’ammoniaca, bisogna trovare il compromesso ottimale tra gli aspetti cinetici e quelli termodinamici.

Le migliori condizioni operative sono state individuate in una sintesi catalizzata da ZnO accompagnato Leggi tutto “METANOLO: sintesi industriale”

CATALIZZATORI: SINTESI AMMONIACA

Anche nel caso della sintesi industriale dell’ammoniaca l’azione catalitica si esplica attraverso la modifica del meccanismo di reazione.

N2 + 3 H2→ 2 NH3

Si è constatato sperimentalmente che il meccanismo non prevede un urto tetramolecolare come la stechiometria di reazione suggerirebbe: d’altra parte si tratterebbe di un evento molto improbabile. Piuttosto il meccanismo di reazione indicato in letteratura è il seguente:

H2 (g) + N2 (g) →  2 NH (g)                                                                                                                                         NH (g) + H2 (g) → NH3 (g)

in cui lo step cineticamente limitante , ovvero il più lento, è il primo.

Quello della sintesi dell’ammoniaca è un caso di catalisi eterogenea dove la scelta del catalizzatore deve anche tener conto che la reazione è di ossido-riduzione: l’azoto si riduce mentre ad ossidarsi è l’idrogeno. Leggi tutto “CATALIZZATORI: SINTESI AMMONIACA”

PROMOTORI E SUPPORTI

In gran parte dei casi i catalizzatori eterogenei non sono sostanze pure , ma miscele in cui i vari componenti hanno un ruolo specifico essenziale: tra questi componenti ricordiamo i supporti. Non tutti i catalizzatori sono supportati, non tutti i supporti sono inerti rispetto alla reazione.

La  principale funzione del supporto è di natura meccanica: molto spesso si lavora in reattori a letto fluidizzato Leggi tutto “PROMOTORI E SUPPORTI”

INVECCHIAMENTO DEI CATALIZZATORI

Il tempo di vita di un catalizzatore è estremamente variabile, proprio come molto variabili sono le condizioni scelte per  una reazione catalizzata. Per invecchiamento o disattivazione del catalizzatore intendiamo un declino delle funzioni dello stesso, in particolare una graduale perdita dell’attività e selettività, derivante da una serie di fattori, tra cui ad esempio c’è l’eventuale forte esotermicità di reazione.

Se il calore sviluppato porta al forte riscaldamento della superficie catalitica o parti di essa, possiamo aspettarci una serie di fenomeni, come deformazione della struttura porosa e variazioni nella sua struttura cristallina ovvero  sinterizzazione, che comportano una diminuzione della superficie cataliticamente attiva.

Prima del suo utilizzo un catalizzatore potrebbe aver bisogno di un processo di attivazione. Un catalizzatore nuovo potrebbe infatti paradossalmente avere una scarsa attività, Leggi tutto “INVECCHIAMENTO DEI CATALIZZATORI”

CLASSIFICAZIONE DEI CATALIZZATORI

La più importante tra le possibili distinzioni da farsi è tra catalizzatori omogenei ed eterogenei. Nel primo caso reagenti, prodotti e catalizzatore sono nella stessa fase ovvero troviamo una distribuzione uniforme del catalizzatore in tutto l’ambiente di reazione.

Nel secondo caso invece catalizzatore, reagenti e prodotti non sono nello stesso stato di aggregazione: ad esempio reagenti e prodotti si trovano in soluzione acquosa ma il catalizzatore è  solido. La questione fondamentale da comprendere è la distribuzione non  uniforme del catalizzatore, inoltre gioca un ruolo essenziale la superficie effettivamente attiva dello stesso, avendo a che fare con una reazione che avviene in corrispondenza dell‘interfase tra le particelle catalitiche e i reagenti. Leggi tutto “CLASSIFICAZIONE DEI CATALIZZATORI”