Principais tipos de distribuição de catalisador.
Os catalisadores de casca de ovo são frequentemente usados em processos de catálise heterogénea de importância industrial, como síntese de acetato de vinilo [1] ou hidrogenação seletiva de acetileno [2]. Estas são reações altamente exotérmicas que ocorrem de acordo com uma complexa rede de reações (reações paralelas e consecutivas). Sob os aspectos da engenharia de reação, deve-se ter em mente que a atividade e a seletividade podem ser significativamente influenciadas pela difusão em poros, dependendo da espessura da casca ativa. Utilizando catalisadores de casca de ovo, por exemplo na hidrogenação seletiva de acetileno, a seletividade para o produto alvo etileno pode ser aumentada evitando a hidrogenação consecutiva de etileno para etano.
(...) À escala laboratorial, os catalisadores de casca de ovo são frequentemente usados na forma triturada para reduzir os custos causados pelo consumo de catalisador e correntes de alimentação. Deve-se notar que, por essa abordagem, não apenas a geometria do catalisador é destruída, mas também a casca ativa; assim, o transporte de massa e o transporte térmico condutivo e convectivo são alterados. Para realizar testes catalíticos significativos, é necessário testar os catalisadores em sua forma original com um invólucro intacto.
Reator TEMKIN original (a), e reator TEMKIN avançado (b).
(...) Com base nesses factos, Temkin e Kulkova [5] desenvolveram um novo sistema de reatores, o chamado reator TEMKIN. Este princípio do reator é caracterizado por um arranjo estruturado do leito fixo. Nesse caso, os grânulos de catalisador e os grânulos inertes são dispostos alternadamente num tubo como um colar de pérolas. Como a largura do espaço entre a parede do reator e o catalisador é pequena, isso causa um bom escoamente e circulação incidente na superfície do catalisador e melhores propriedades de transporte de massa e calor. A difusão axial pode ser evitada devido à sequência alternada de grânulos de catalisador e grânulos inertes (...). Além disso, o potencial de geração de pontos quentes é reduzido pela ausência de contato direto entre os grânulos de catalisador.
Representações de uma seção do reator TEMKIN avançado, mostrando a (a) concentração de acetileno no primeiro módulo, (b) velocidade do gás (c) seletividade diferencial de etano na carcaça ativa.
(...) Arvindan et al. [8] patenteou um projeto de reator otimizado para a triagem de catalisador de catalisadores esféricos de casca de ovo de Pd-Au / SiO2 para síntese de acetato de vinila em 2006. A [Figura] mostra a construção do reator TEMKIN avançado. Os grânulos de catalisador são dispostos em cavidades individuais, que são conectadas entre si por canais estreitos. Molas são usadas para colocar os grânulos de catalisador no meio de uma cavidade, através da qual um intervalo estreito é formado entre o catalisador e a parede do reator, causando uma alta velocidade do gás de reação próximo ao catalisador.
_____Fonte: M. Kuhn M. Lucas P. Claus, Advanced TEMKIN Reactor: Testing of Industrial Eggshell Catalysts on the Laboratory Scale, Chem. Ing. Tech.86(11), 2014, 1925–1932