Jaké jsou kroky při výrobě formaldehydu?
Většina organických sloučenin, ať už jednoduchých nebo komplexních, může být vyrobena mnoha způsoby. Pouze nákladově nejvýhodnější z nich lze použít pro komerční výrobu. Produkce formaldehydu využívá jednu ze dvou katalytických metod zahrnujících methanol (CH30H): mírná oxidace nebo dehydrogenace. Použitým katalyzátorem může být směs molybdenu a oxidu železa nebo alternativně stříbro. Katalyzátor molybdenu vyžaduje pro udržení reakce teplotu přibližně 480 až 750 ° F (250 až 400 ° C), zatímco stříbro vyžaduje mnohem vyšší teplotu (650 ° C).
Zdá se, že výroba formaldehydu za použití silného oxidačního činidla představuje třetí možnost. Tato cesta však není vhodná, protože samotný požadovaný aldehyd by byl v nebezpečí oxidace za vzniku karboxylové kyseliny - v tomto případě kyseliny mravenčí (HCOOH). Jedním z rysů jak mírné oxidační, tak dehydrogenační metody je sdílení, je potřeba pokračujícího tepla pro udržení procesu. Zdá se, že to nepřiměřeně zvyšuje náklady na výrobu formaldehydu. Oba procesy jsou exotermické, nicméně - což znamená, že každá reakce vydává teplo - je činí oba soběstačné.
Použití katalyzátoru na bázi molybdenu a oxidu železa vyžaduje průchod směsi methanolu a par smíchaných se vzduchem přes katalyzátor. Stechiometricky - nebo, pokud jde o množství chemických reakčních složek a produktů - rovnice pro to je 2 CH 3 OH + 02 → HCHO + 2 H 2 O + Δ. Řecké písmeno "delta" znamená teplo. I když se část tohoto tepla používá k udržení reakčního procesu, některé z nich lze použít pro jiné účely, například pro elektrárny poháněné elektrárnami. I když se produkce oxidativního formaldehydu občas používá, je méně běžná než metoda dehydrogenace.
Jedním běžným katalyzátorem používaným v dehydrogenačním procesu výroby formaldehydu je stříbro, i když stříbro může zčásti reagovat oxidační cestou. Stejně jako v případě oxidačního katalyzátoru na bázi oxidu molybdenu a železa se páry methanolu kombinují se vzduchem a vedou přes katalyzátor - samotný kov existuje v granulované krystalické formě. Reakce molybdenu i stříbra probíhají na parním kotli. Výsledné páry, které obsahují formaldehydový produkt plus nezreagované methanolové páry, se pak kondenzují a čistí. V případě dehydrogenačního procesu zbývající odpadní plyn obsahuje vodík; plyn se spaluje za účelem výroby páry, která napájí kotel.
Reakční rovnicí pro dehydrogenační proces je CH30H → HCHO + H2. Dalšími katalyzátory, které mohou být použity místo stříbra jako dehydrogenačního činidla, jsou chromitan měďnatý a octan paladnatý. Pro jeho úspěšné fungování jsou vyžadovány zvláštní podmínky. Forma heterogenního katalyzátoru, octan palladnatý, působí jako látka „fázového přenosu“. To znamená, že se chová podobně jako detergent, což umožňuje přenos reaktantu mezi dvěma nemísitelnými fázemi - jednou vodnou, jednou organickou.