Mitkä ovat formaldehydin tuotannon vaiheet?

Useimmat orgaaniset yhdisteet, olivatpa ne yksinkertaisia ​​tai monimutkaisia, voidaan valmistaa useilla tavoilla. Vain kustannustehokkaimpia näistä voidaan käyttää kaupalliseen tuotantoon. Formaldehydin tuotannossa käytetään yhtä kahdesta katalyyttisestä menetelmästä, joihin liittyy metanolia (CH3H): lievä hapetus tai dehydraus. Käytetty katalyytti voi olla molybdeenin ja rautaoksidin seos tai vaihtoehtoisesti hopea. Molybdeenikatalyytin reaktion ylläpitäminen vaatii noin 480-750 ° C: n lämpötilan, kun taas hopea vaatii paljon korkeamman lämpötilan (250 ° C).

Saattaa tuntua siltä, ​​että formaldehydin tuotanto voimakkaalla hapettimella olisi kolmas vaihtoehto. Tämä reitti ei kuitenkaan ole sopiva, koska haluttu aldehydi itse vaarantuisi hapettuessaan muodostaen karboksyylihapon – tässä tapauksessa muurahaishapon (HCOOH). Yksi ominaisuus sekä miedolla hapettimella että dehydrausmenetelmillä on yhteinen tarve jatkaa lämpöä prosessin ylläpitämiseksi. Tämä saattaa tuntua nostavan kohtuuttomasti formaldehydituotannon valmistuskustannuksia. Molemmat prosessit ovat kuitenkin eksotermisiä-mikä tarkoittaa, että jokainen reaktio tuottaa lämpöä-mikä tekee niistä molemmat omavaraisia.

Molybdeeni- ja rautaoksidikatalyytin käyttäminen edellyttää metanolin ja höyryjen seoksen kuljettamista ilman kanssa katalyytin yli. Stoikiometrisesti – tai kemiallisten reagoivien aineiden ja tuotteiden määrinä – tämän yhtälö on 2 CH3OH + O2 → HCHO + 2 H2O + Δ. Kreikan kirjain “delta” tarkoittaa lämpöä. Vaikka osa tästä lämmöstä käytetään reaktioprosessin ylläpitämiseen, osa siitä voidaan käyttää muihin tarkoituksiin, kuten voimalaitosturbiinien voimalaitokseen. Vaikka joskus käytetään oksidatiivista formaldehydituotantoa, se on harvinaisempaa kuin dehydrausmenetelmä.

Yksi yleinen katalyytti, jota käytetään formaldehydin tuotannon dehydrausprosessissa, on hopea, vaikka hopea voi reagoida osittain hapettumisreitin kautta. Kuten hapettavan, molybdeeni-rautaoksidikatalyytin tapauksessa, metanolihöyryt yhdistetään ilman kanssa ja johdetaan katalyytin yli-metalli itsessään on rakeisessa kiteisessä muodossa. Sekä molybdeeni- että hopeareaktiot tapahtuvat höyrykattilan päällä. Tuloksena olevat höyryt, jotka sisältävät formaldehydituotetta ja reagoimattomia metanolihöyryjä, tiivistetään ja puhdistetaan. Dehydrausprosessin tapauksessa jäljelle jäävä jätekaasu sisältää vetyä; kaasu poltetaan höyryn tuottamiseksi, joka syöttää kattilaa.

Dehydrausprosessin reaktioyhtälö on CH3H → HCHO + H2. Muita katalyyttejä, joita voidaan käyttää hopean sijasta vedynpoistoaineena, ovat kuparikromiitti ja palladiumasetaatti. Sen onnistunut toiminta edellyttää erityisehtoja. Heterogeenisen katalyytin muoto, palladiumasetaatti toimii “faasinsiirtoaineena”. Tämä tarkoittaa sitä, että se käyttäytyy paljon kuin pesuaine, jolloin reagenssia voidaan siirtää kahden sekoittumattoman faasin välillä – yksi vesipitoinen ja yksi orgaaninen.