44
Introducere Cei mai eficienţi şi mai selectivi catalizatori au fost dezvoltaţi de natură. Cei care lucrează în mediul academic sau în industrie mai au un drum lung de urmat pentru a ajunge la o aşa „sofisticată” capacitate de a sintetiza catalizatori ca ai naturii. O perioadă de timp destul de mare, catalizatorii au fost preparaţi empiric, bazându-se pe cunoştinţele şi experienţa din acea perioadă. Poate că cea mai cunoscută „poveste de succes” în domeniul preparării catalizatorilor solizi prin metode empirice este catalizatorul folosit la obţinerea amoniacului, de către Alwin Mittasch. În februarie 1909, el a scris în jurnalul laboratorului în care lucra: 1) cercetarea pentru obţinerea unui catalizator corespunzător necesită experimente cu un anumit număr de 1

Prepararea catalizatorilor

  • Upload
    mp-rap

  • View
    52

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

-

Citation preview

Introducere

Introducere

Cei mai eficieni i mai selectivi catalizatori au fost dezvoltai de natur. Cei care lucreaz n mediul academic sau n industrie mai au un drum lung de urmat pentru a ajunge la o aa sofisticat capacitate de a sintetiza catalizatori ca ai naturii. O perioad de timp destul de mare, catalizatorii au fost preparai empiric, bazndu-se pe cunotinele i experiena din acea perioad.

Poate c cea mai cunoscut poveste de succes n domeniul preparrii catalizatorilor solizi prin metode empirice este catalizatorul folosit la obinerea amoniacului, de ctre Alwin Mittasch. n februarie 1909, el a scris n jurnalul laboratorului n care lucra:

1) cercetarea pentru obinerea unui catalizator corespunztor necesit experimente cu un anumit numr de elemente puse mpreun cu numeroi aditivi;

2) substanele catalitice trebuie testate la temperaturi i presiuni ridicate

3) sunt necesare foarte multe teste

Pentru a ajunge la catalizatoul de Fe promotat, care este utilizat i azi, Mitasch a fcut peste 10 000 teste, testnd peste 4 000 de compoziii ale catalizatorului.

Catalizatorul este adesea, dac nu chiar ntotdeauna, inima procesului chimic, iar strategia aleas n tehnica preparrii acestuia este etapa cea mai important n a nelege producerea catalizatorlui. Strategia este protejat prin lege, prin patent, care este nregistrat i nu pot exista dou patente care s prezinte aceeai metod. Acest fapt l-a fcut pe Richardson s spun: Prepararea catalizatorilor este secretul obinerii activitii, selectivitii i stabilitii dorite.

Recent, au fost dezvoltate metode noi, printre care aa numitele metode combinatoriale. n acest sens, o gam larg de materiale au fost sintetizate ca poteniali catalizatori i testai, iar rezultatele au fost evaluate statistic. Aceste metodologii permit o selecie a unui material eficient n cazul unor parametrii multipli. Metoda combinatorial poate fi considerat o versiune modern a metodei lui Mittasch pentru obinerea mai rapid a unor catalizatori, cu costuri mai sczute.

Clasificarea catalizatorilor

Definirea unei mase catalitice comport cunoaterea aspectului exterior, a texturii, a naturii i structurii chimice a fazei active, a proprietilor sale catalitice.

Numrul extrem de mare i de variat al catalizatorilor cunoscui i folosii n prezent face aproape imposibil ntocmirea unei clasificri generale i complete a acestora.

Deoarece n cadrul cursului nostru vom discuta despre prepararea catalizatorilor, ne vom opri asupra acestui criteriu de clasificare.

Aadar, n funcie de metoda de preparare, putem face urmtoarea clasificare:

catalizatori masici i supori conin practic un singur component chimic.

Catalizatori suportai faza activ este introdus sau fixat pe un solid preexistent (suportul) printr-un proces care, intrinsec, depinde de suprafaa acestuia.

Proprietile i caracteristicile catalizatorilor

Proprietile fundamentale care definesc un catalizator sunt: activitatea, selectivitatea i stabilitatea. Pe lng acestea, n aplicaiile industriale sunt necesare i alte proprieti ca: regenerabilitate, reproductibilitate, stabilitate mecanic i termic, anumite caracteristici morfologice.

1. Activitatea

Activitatea catalitic este o mrime care exprim msura n care o substan sau un amestec de substane de o anumit compoziie, poate cataliza o reacie chimic. Formularea cantitativ a acestei proprieti este deseori neunitar fie din motive formale, fie din cauza concepiilor diferite care stau la baza interpretrii fenomenului de cataliz.

Pentru un anumit proces chimic, activitatea catalitic depinde de o multitudine de parametri ai procesului dar i de proprietile fizice ale catalizatorului. Ea este funcie de concentraia catalizatorului, a activatorilor, a reactanilor i a produilor de reacie, a impuritilor, de temperatur, presiune, suprafaa specific a catalizatorului, de raza medie a porilor granulei de catalizator, de diametrul mediu al granulelor, de viteza liniar a fluxului reactant gazos, de greutatea molecular a reactanilor i a produilor de reacie.

Determinarea experimental a activitii catalitice funcie de un anumit parametru se face pstrnd constante celelalte variabile independente menionate.

O activitate ridicat este reflectat de productiviti ridicate cnd se folosesc fie reactoare i volume de catalizator relativ mici, fie condiii de operare blnde n special temperaturi sczute, care duce la creterea selectivitii i stabilitii dac sunt favorabile condiiile termodinamice.

2. Selectivitatea

Proprietatea catalizatorilor de a dirija transformarea chimic, preferenial spre o anumit direcie, din mai multe posibile termodinamic, se numete selectivitate.

Ca i activitatea, selectivitatea depinde de mai muli factori, cei mai importani fiind compoziia amestecului de reacie i temperatura.

Selectivitatea ridicat conduce la cantiti mari din produii dorii, n condiiile n care sunt suprimate reaciile consecutive i competitive. Aceasta nseamn c textura catalizatorului, n particular volumul i distribuia porilor, poate fi modificat/mbuntit astfel nct s se reduc difuzia intern, care n cazul reaciilor consecutive reduce selectivitatea.

3. Stabilitatea

Activitatea catalizatorilor solizi este rareori constant n timp. Fiecare catalizator prezint, ntr-o anumit reacie, o perioad de funcionare optim.

Curba care exprim variaia n timp a activitii prezint trei paliere caracteristice.

1- perioada de inducie, care caracterizeaz intrarea n regim normal de funcionare, cu atingerea valorii de activitate maxim. Ea dureaz de la cteva secunde pn la cteva zeci de ore.

2- Perioada de activitate costant, variaz de la cteva minute la luni sau ani. Este de dorit s se extind ct mai mult n timp.

3- Perioada de dezactivare, caracteristic scderii activitii n mod progresiv, pn la pierderea total a activitii

Un catalizator cu o bun stabilitate se va modifica foarte puin de-a lungul timpului n condiiile n care dup utilizare se i regenereaz. Numai n teorie exist catalizatori care rmn nealterai n timpul reaciei. Practica ns este departe de o comportare ideal.

Motivele pentru care un catalizator poate s-i piard din activitate, selectivitate sau stabilitatea mecanic sunt:

formarea cocsului ca urmare a unor reacii nedorite ca hidrogenoliza, polimerizarea, ciclizarea, transferul de hidrogen;

reactanii sau produii de reacie pot constitui pentru catalizator otrvuri care pot ataca agenii activi sau suportul;

cristalele metalelor depuse se pot mri sau se pot regrupa. O schimbare n structura cristalin a suportului poate cauza pierderea triei mecanice;

adsorbia progresiv a urmelor de otrvuri n fluxul de alimentare sau n produi poate conduce la scderea activitii.

4. Morfologia

Caracteristicile morfologice externe ale unui catalizator, ca de ex. forma i dimensiunea granulelor, trebuie s fie astfel alese nct s corespund procesului respectiv. Forma sferic a granulelor este de preferat n reactoarele cu pat mobil sau pat cu fierbere, fiindc se reduc problemele de frecare i uzur. n pat fluidizat, pulberea cu granule sferice este de asemenea de preferat pentru limitarea problemenor de uzur, iar granulele trebuie s aib o distribuie bine determinat a dimensiunilor pentru a se obine o bun fluidizare. (Fluidizarea o tehnic de contact ntre solide (granulate sau sub form de pulbere) i gaze, fiind o operaie n care o mas de solid este meninut ntr-o stare turbulent, prin dispersarea particulelor ntr-un curent ascendent de gaz, care comunic masei solide cureni asemntori fierberii unui lichid. Fluidizarea este fenomenul prin care un strat pulverulent sau granular este adus n stare de strat fluidzat, avnd proprieti asemntoare unui fluid unic. Prin fluidizare se realizeaz un contact mai intim ntre gaze i particulele solide, cu gradient termic neglijabil ntre granule, ceea ce are o importan deosebit n procesele catalitice eterogene)

n pat fix, se pot folosi mrgelele, inelele, tabletele, extrudatele sau fulgii. Forma i dimensiunile vor avea influen asupra cderii de presiune asupra patului de catalizator. Astfel, pentru un diametru echivalent optim, catalizatorii pot fi clasificai n raport cu caderea de presiune pe care o provoac, dup cum urmeaz:

Inele < mrgele < tablete < extrudate < sfrmturi

Cderea de presiune trebuie s fie suficient de mare nct s asigure o distribuie uniform a fluidului reactant de-a lungul patului catalitic, dar nu att de mare nct s cauzeze costuri mari pentru comprimarea i reciclarea gazelor folosite.

5. Rezistena mecanic

Rezistena mecanic a catalizatorului este demonstrat prin rezistena la sfrmare, care i d posibilitatea catalizatorului s treac nemodificat prin toate constrngerile, voite sau accidentale, care au loc n interiorul patului catalitic.

Rezistena mecanic este de asemenea demonstrat de rezistena granulelor de catalizator la uzura prin sfrmare care conduce la granulaii mai mici i care pot cauza creteri ale cderilor de presiune pe patul catalitic. n cazul catalizatorilor sub form de pulbere utilizai n pat fluidizat sau la fierbere, este necesar de asemenea o bun rezisten la frecarea de perei.

6. Caracteristici termice

Fr doar i poate, trebuie s lum n considerare i conductivitatea termic i cldura specific care caracterizeaz catalizatorii.

O conductivitate termic ridicat a masei de catalizator conduce la reducerea gradientului de temperatur de-a lungul stratului de granule, la fel n patul catalitic, pentru reaciile endo sau exoterme prin mbuntirea transferului de cldur. Pentru unii catalizatori, cldura specific are mai mare importan; o cldur specific mare permite de exemplu catalizatorilor pentru cracarea catalitic s transfere o cantitate mare de energie de la combustia cocsului napoi la reacia endoterm de cracare unde poate fi refolosit.

7. Regenerabilitatea

Aa cum s-a mai spus, numai n teorie se poate spune c un catalizator poate fi regsit intact la sfritul unei reacii. Toi catalizatorii mbtrnesc; iar cnd activitatea sau selectivitatea nu mai sunt cele dorite, ei trebuie regenerai printr-un tratament care s le refac o parte din proprietile catalitice. Cel mai ntlnit tratament este arderea cocsului depus, dar i trecerea unui curent de gaz este folosit, n acest fel antrennd eventualele otrvuri depuse pe catalizator. Cnd tratamentul nu include arderea depozitului de cocs, spunem ca se face rentinerirea acestuia.

Nu este suficient ns s facem doar o revenire la activitatea sau selectivitatea catalizatorului, trebuie de asemenea s se menin rezistena mecanic de-a lungul regenerrilor i rentineririlor repetate.

8. Reproductibilitatea

Reproductibilitatea este o preocupare ndeosebi a utilizatorilor industriali, care vor s asigure aceleai caracteristici pentru arje succesive de catalizatori. De asemenea este o preocupare i pentru cercettorii care vor s aplice catalizatorii obinui n laborator la scar industrial.

Prepararea catalizatorilor n general are loc n cteva etape complexe care depind de un mare numr de variabile, care sunt dificil de controlat simultan.

Rezultatele care se obin sunt indispensabile n vederea unei verificri rapide a reproductibilitii, fiind necesar s se in minte formula dezvoltat n laborator i care s fie capabil s fie extrapolat la o staie pilot i mai apoi la scar industrial n condiii economice accetabile.

9. Originalitatea

Este foarte important ca un catalizator i un proces n care este folosit catalizatorul respectiv s fie exploatat legal, cu licen. Acest lucru este posibil dac acel catalizator este original, sau dac aparine unui domeniu public, caz mai frecvent ntlnit. n primul caz, catalizatorul poate fi protejat ca urmare a obinerii unui patent; n al doilea caz, posibilele patente pot fi folosite numai pentru eventuale mbuntiri.

10. Costurile

Chiar i cnd catalizatorii posed caracteristicile mai sus enumerate, mai rmne totui o cerin: el trebuie s fie comparativ cu catalizatorii deja existeni din punct de vedere al costurilor de producie, sau cel puin costurile s nu-l fac s fie o povar prea grea din punct de vedere economic pentru procesul n care este utilizat.

Catalizatorul ideal i catalizatorul optim

Toate proprietile i caracteristicile dezvoltate pn acum nu sunt independente. Cnd una dintre ele este modificat n vederea mbuntirii, celelalte se modific i ele i nu neaprat n direcia dorit, de mbuntire. Ca urmare, un catalizator industrial nu va fi niciodat ideal. Din fericire, nu este neaprat nevoie ntotdeauna de un catalizator ideal. Unele proprieti, ca de exemplu activitatea i reproductibilitatea sunt ntotdeauna necesare, dar selectivitatea, de exemplu, are cu totul alte nelesuri n reacii ca de exemplu sinteza amoniacului; la fel se poate spune i despre conductivitatea termic ntr-o reacie izoterm. Stabilitatea prezint ntotdeauna un interes deosebit, dar datorit importanei mai mici ntr-un proces, aceasta include mereu o regenerare a catalizatorului.

Aadar, inta nu este un catalizator ideal ci unul optim, care poate fi definit de studiile de fezabilitate economic care includ nu doar catalizatorul ci i restul procesului. i atunci cnd procesul este deja stabilit iar catalizatorul din cazul respectiv trebuie s concure cu un altul, costul nlocuirii i metoda de lucru predomin n a gsi o formul optim.

Paii pentru obinerea formulei optime catalitice sunt:

1. pornind de la anumite specii active, n laborator, se prepar mai nti o familie de catalizatori care pot fi folosii ntr-un anumit proces de producie, cum ar fi o secven a unei operaii unitare, sau una anume care este considerat a priori critic din cauza influenei sale asupra proprietilor catalizatorului. Catalizatorii din aceast familie iniial nu sunt alei la ntmplare, dar pe baza nelegerii chimiei anorganice i a chimiei solidului, plus cunotine despre catalizatori analogi, putem ajunge la obiectivul dorit.

2. Mai departe se pregtete o list a caracteristicilor fizico-chimice ce trebuie determinate pentru diferiii catalizatori din familia respectiv. Aceste caracteristici vor fi cele care ne vor conduce la anumite rezultate pentru corelarea cu proprietile mecanice i chimice sau cu condiiile de preparare.

Catalizatorii din aceast familie iniial sunt apoi testai n experimente care permit:

a) o bun estimare a performanelor prezise, a condiiilor de preparare i a caracteristicilor fizico-chimice.

b) o identificare a proprietilor critice pentru catalizator (adic acele proprieti cel mai greu de obinut), ca i operaiile unitare cheie (cele mai importante pentru performana catalizatorului) i caracteristicile fizico-chimice de care depind performanele catalizatorului.

O a doua serie de teste au loc mai departe pentru a clarifica care din punctele de mai sus sunt cele mai importante, fie c este vorba de prepararea catalizatorului fie c este vorba de performan i caracteristici fizico-chimice.

La sfritul celei de-a doua serii, rezultatele pot fi suficient de bune pentru urmtoarele trei obiective principale:

a) pentru a stabili unele corelaii ntre proprietile catalizatorului, caracteristicile intrinseci ale solidului i condiiile de preparare, aa cum se ilustreaz n figura 1;

b) pentru a se face o selecie iniial pentru ca unii dintre aceti catalizatori s fie studiai mai meticulos iar alii eliminai din studiu;

c) pentru a putea folosi unul din cei mai acceptabili catalizatori pentru un studiu practic a problemelor care apar n timpul reaciilor chimice.

n schema 1 se pot distinge urmtoarele etape:

I. S-au realizat i se realizeaz numeroase lucrri pentru a stabili corelaii ntre proprietile fizico-chimice (2) i proprietile catalitice (3) ale solidelor. Dei nu au fost descoperite legi deductive riguroase ale acestei relaii problema fiind foarte complex, corelaiile obinute joac un rol foarte important pe dou planuri:

pe plan fundamental, ca factor de nelegere, ca urmare a legturii lor cu cinetica sau mecanismul catalitic. Exemplele sunt numeroase: intervenia suprafeei active, influena fenomenelor de difuzie n structura poroas a catalizatorului, aciditatea catalizatorilor care induc mecanisme prin intermediari ioni de carbeniu, electronii d pentru catalizatorii metalici, moilitatea catalizatorului reelar n catalizatorii oxizi de metale reductibile etc.

pe plan industrial, ca factor de caracterizare i previziune a proprietilor catalitice. n acest caz, diferitele corelaii permit, cel puin, un control al reproductibilitii i calitii unei preparri, mai rapid dect s-ar face printr-un test catalitic.

II. S-a urmrit i se urmrete influena variabilelor de preparare asupra proprietilor catalitice, adic chimia solidului catalitic a trecut dintr-un stadiu empiric ntr-un stadiu explicativ avansat prin:

o relaie direct (1) (3) care leag proprietile catalitice de natura elementelor din sistemul periodic i cu diversele lor combinaii i modificaii;

utilizarea proprietilor fizico-chimice printr-o relaie (1) (2) (3), evident, cu att mai fundamental cu ct este mai corect i mai complet.

III. O a treia etap o constituie posibilitatea ca aceste corelaii s permit s se treac de la stadiul explicativ la stadiul raional de elaborare a catalizatorilor.

Operaii unitare n tehnologiile de fabricare a catalizatorilor

n prepararea catalizatorilor, un rol important asupra formrii masei catalitice active finite l joac i etapele ulterioare metodei chimice propriu-zise. Aceste etape vor fi parcurse n cele ce urmeaz.

Tratamente hidrotermale

Tratamentul precipitatelor, floculatelor sau gelurilor la temperaturi relativ sczute n soluia mum, poart numele de tratament hidrotermal. Diferena principal ntre maturare i tratamentele hidrotermale este dat de condiiile de operare (n principal temperatur, presiune i timp), maturarea fiind realizat la temperatur i presiune ambiante pentru un timp mai ndelungat.

Principalele transformri hidrotermale sunt:

Solide amorfe Solide cristaline

Cristale mici Cristale mari

Particule amorfe mici Particule amorfe mari

Faze favorizate cinetic Faze favorizate termodinamic

Geluri cu porozitate mare Geluri cu porozitate sczut

Una dintre cele mai importante transformri hidrotermale este sinteza zeoliilor i a materialelor mezoporoase, cnd geluri amorfe cristalizeaz n condiii hidrotermale n jurul unor ageni structurai. Astfel, zeoliii sunt preparai prin reacia n soluie apoas, la pH bazic, prin reacia dintre silicatul i aluminatul de sodiu. pH-ul bazic este obinut prin utilizarea unui hidroxid alcalin i/sau a unei baze organice ca agent structurat (template). Se formeaz un gel prin copolicondensarea ionilor silicat i aluminat, care este nclzit uor (100-250 oC) ntr-un sistem nchis timp de aproximativ dou zile. Materialul obinut depinde de condiiile de sintez: temperatur, timp, pH i agitare mecanic.

Obinerea unor zeolii nalt silicioi este facilitat de utilizarea unor ageni structurani cum ar fi cationi amoniu cuaternari voluminoi n locul Na+. De exemplu, tetra-n-propilamoniu [(C3H7)4N]+ este utilizat n sinteza ZSM-5. Reeaua alumosilicatic se formeaz n jurul acestui cation voluminos care poate fi ulterior eliminat prin descompunere termic.

Recuperarea fazei solide

Separarea fazei solide de faza lichid (soluia mum) se poate realiza prin decantare, filtrare i centrifugare. Aceste operaii sunt uor de realizat pentru precipitatele cristaline, dificile pentru floculate i nu sunt aplicabile n cazul hidrogelurilor, ntruct n cazul acestora apa este nglobat n scheletul solid (hidrogelul conine pn la 90 % ap).

Alegerea metodei de separare depinde de dimensiunea particulelor fazei solide: un solid cu particule mici se separ prin filtrare sau centrifugare.

Separarea fazei solide este urmat de o etap de splare cu ap distilat n scopul ndeprtrii complete din faza solid a soluei mume i a impuritilor. La splarea floculatelor pot aprea probleme ntruct ndeprtarea contraionilor conduce la revenirea floculatului n sol (peptizare). n acest caz se poate utiliza pentru splare ap cald sau la apa de splare se adaug amoniac care are n general dou efecte: n primul rnd, uurnd stabilizarea precipitatului, accelereaz etapa de decantare i, n al doilea rnd, prin adsorbia concurent amoniacul elimin impuritile nevolatile.

Exist situaii n care ionii contaminai nu pot fi ndeprtai din precipitate prin simpl splare, fiind necesar un schimb ionic naintea splrii. De exemplu, ionii care contamineaz gelul de alumo-silice sunt nlocuii prin schimb ionic cu NH4+ i Al3+ naintea splrii.

UscareaUscarea se realizeaz, n general, la temperaturi cuprinse ntre 100 i 200 oC, n aer. n cele ce urmeaz vom prezenta uscarea gelurilor, dat fiind faptul c ea este nsoit de transformri fizico-chimice i fizico-mecanice care pot modifica puternic scheletul gelului. Astfel, n momentul uscrii, particulele constitutive ale gelului sunt supuse unor fore capilare foarte importante care sunt cu att mai mici cu ct diametrul porilor este mai mare. Aceste fore de tensiune capilar tind s apropie particulele unele de altele n timp ce legturile chimice care leag ntre ele diferitele particule i repulsiile electrostatice datorate eventualelor sarcini reziduale tind s rein scheletul solidului n starea sa primitiv. n general, forele de tensiune capilar se impun iar uscarea este nsoit de o contracie a scheletului gelului, cu att mai important cu ct diametrul porilor este mai mic.

Produsul rezultat n urma uscrii se numete xerogel. Volumul de pori scade; diminuarea volumului de pori i densitatea xerogelului vor fi cu att mai mari cu ct dimensiunea porilor hirogelului sau floculatului este mai mic.

Dac n timpul uscrii ndeprtarea umiditii este blocat de ctre porii mici, vaporii rezultai vor crea o presiune intern mare avnd ca rezultat distrugerea structurii gelului cu pierderea volumului de pori i a suprafeei interne. Acest lucru poate fi evitat prin scderea gradientului de temperatur, creterea umiditii relative a mediului de uscare sau diminuarea debitului de aer prin stratul de gel.

Este, bineneles, posibil s se reduc forele de tensiune capilar, nlocuind apa cu un lichid mai puin tensioactiv (alcool, de exemplu), rezultatul fiind o modificare mai puin profund a texturii n timpul formrii xerogelului.

Forele de tensiune capilar pot fi complet eliminate dac apa este sublimat sub vid la temperaturi foarte sczute (-50 la -5 oC). n aceste condiii lichidul nghea, iar gheaa format sublimeaz. Produsul rezultat se numete criogel.

Dac se opereaz la o temperatur mai mare dect temperatura critic a apei (374 oC), forele de tensiune capilar sunt, de asemenea, complet eliminate, solidul rezultat n urma uscrii fiind numit aerogel. ntruct temperatura critic a apei este destul de ridicat, apa poate fi nlocuit cu alcooli, sau CO2 lichid, lucrndu-se la temperaturi superioare temperaturii critice a acestora, deci n condiii mai blnde.

Uscarea se poate realiza nainte sau dup fasonarea catalizatorilor. Astfel, n cazul catalizatorilor tabletai uscarea precede fasonarea, pe cnd n cazul celor extrudai, uscarea are loc dup fasonare.

Fasonarea catalizatorilorFasonarea catalizatorilor se poate realiza fie nainte fie dup etapa de calcinare. Astfel, dac n etapa de calcinare au loc modificri texturale importante, atunci fasonarea trebuie realizat dup calcinare. Dup fasonare se poate realiza eventual o nou calcinare n scopul obinerii unei mai bune rezistene mecanice a catalizatorului. Dac, ns, n etapa de calcinare nu se produc modificri texturale importante, atunci fasonarea se poate realiza naintea calcinrii.

Dimensiunea i forma granulelor de catalizator determin rezistena hidraulic a stratului i procesele de transfer de cldur i influeneaz procesele de transfer a reactanilor spre suprafaa activ. Granulele de catalizator pot avea forme neregulate sau geometrii regulate: sfer, cilindru, inele Rashing, inele Lessing, tablete, grtare, site, i care se pot obine prin diferite tehnici de fasonare.

Pastilarea const n aglomerarea pulberii fine de catalizator prin comprimarea ntr-o matri, ntre dou poansoane mobile. Se consider c tableta se aglomereaz datorit forelor intermoleculare de aderen care acioneaz la distane foarte mici. Pulberile supuse pastilrii trebuie s posede o bun fluiditate necesar pentru umplerea omogen a matriei, o anumit plasticitate pentru a creea maximum de contacte ntre granule i caliti de adezivitate care s menin pastila dup evacuarea din matri.

Dac pulberea ce urmeaz a fi pastilat nu posed toate aceste caliti, se pot aduga aditivi de tip:

1. lubrifiant, pentru a uura alunecarea microparticulelor pulberii. Lubrifianii pot fi lichizi (ap, ulei mineral) sau solizi (talc, grafit, acid stearic, stearai).

2. Liant (amidon, zaharide etc.), cu scopul de a mri adezivitatea dintre particulele materialelor prin legturi chimice ntre acestea.

De notat c, o condiie obligatorie pentru ca asemenea adaosuri s poat fi folosite este ineria lor fa de reacia care trebuie catalizat precum i stabiltatea lor n condiiile de operare. n anumite cazuri, de exemplu, grafitul arde treptat iar pastilele se distrug.

Extrudarea aceast metod const n a fora o past s treac printr-o filier urmat de tierea periodic a extrudatului. Pasta folosit trebuie s aib o anumit vscozitate: o vscozitate prea mare va conduce la blocarea extruderului, iar una prea mic va conduce la extrudate fr rezisten mecanic. Este, de asemeea necesar ca pasta utilizat s fie omogen.

Pasta se obine, n general, prin umectarea pulberii de catalizator, la care se pot aduga liani i lubrefiani. Pentru a mri aderena particulelor materialului se poate recurge i la peptizare: adugarea unor mici cantiti de substane care dizolv parial faza solid i care la calcinare se descompun. De exemplu, la obinerea Al2O3 de mare rezisten mecanic, la precipitatul de Al(OH)3 filtrat i splat, se adaug 1-3 % HNO3 concentrat. Pasta obinut se amestec bine, se extrude, se usuc i se calcineaz. La calcinare, azotatul de aluminiu format sub aciunea acidului azotic, se descompune genernd alumin care sudeaz ntre ele cristalele de alumin rezultate din descompunerea hidroxidului de aluminiu. Un inconvenient al peptizrii este acela c se micoreaz porozitatea catalizatorului.

Granularea const ntr-o aglomerare sub form de bile prin umezirea progresiv a unor pulberi foarte fine (dp