Quelles sont les étapes de la production de formaldéhyde?
La plupart des composés organiques, simples ou complexes, peuvent être produits de différentes manières. Seuls les plus rentables de ceux-ci peuvent être utilisés pour la production commerciale. La production de formaldéhyde utilise l'une des deux méthodes catalytiques faisant appel au méthanol (CH 3 OH): une oxydation douce ou une déshydrogénation. Le catalyseur utilisé peut être un mélange de molybdène et d'oxyde de fer, ou bien d'argent. Un catalyseur au molybdène nécessite une température d'environ 250 à 400 ° C (480-750 ° F) pour maintenir la réaction, tandis que l'argent nécessite une température beaucoup plus élevée de 650 ° C (1200 ° F).
Il pourrait sembler que la production de formaldéhyde à l'aide d'un oxydant puissant constituerait une troisième option. Cependant, cette voie ne convient pas, car l'aldéhyde souhaité risquerait lui-même de subir une oxydation pour former un acide carboxylique - en l'occurrence, l'acide formique (HCOOH). Une des caractéristiques communes aux méthodes d'oxydation douce et de déshydrogénation est la nécessité de maintenir la chaleur pour maintenir le processus. Cela pourrait sembler augmenter de manière prohibitive le coût de fabrication de la production de formaldéhyde. Les deux processus sont toutefois exothermiques - chaque réaction dégageant de la chaleur, ce qui les rend tous deux autonomes.
L'utilisation d'un catalyseur à base d'oxyde de fer et de molybdène nécessite le passage d'un mélange de méthanol et de vapeurs mélangées avec de l'air sur le catalyseur. Stoechiométriquement - ou, en termes de quantités de réactifs chimiques et de produits -, l'équation est 2 CH 3 OH + O 2 → HCHO + 2 H 2 O + Δ. La lettre grecque "delta" signifie chaleur. Bien qu'une partie de cette chaleur soit utilisée pour maintenir le processus de réaction, une partie de celle-ci peut être utilisée à d'autres fins, telles que l'alimentation de turbines d'installation. Bien que la production de formaldéhyde par oxydation soit utilisée occasionnellement, elle est moins courante que la méthode de déshydrogénation.
Un catalyseur couramment utilisé dans le processus de déshydrogénation de la production de formaldéhyde est l'argent, bien que l'argent puisse réagir, en partie, par le biais de la voie d'oxydation. Comme c'est le cas avec le catalyseur oxydant à base d'oxyde de fer et de molybdène, les vapeurs de méthanol sont combinées avec de l'air et passées sur le catalyseur - le métal lui-même existe sous forme cristalline granulaire. Les réactions du molybdène et de l'argent ont lieu sur une chaudière à vapeur. Les vapeurs résultantes, contenant le produit à base de formaldéhyde et les vapeurs de méthanol n'ayant pas réagi, sont ensuite condensées et purifiées. Dans le cas du processus de déshydrogénation, le gaz effluent restant comprend de l'hydrogène; le gaz est brûlé pour produire de la vapeur qui alimente la chaudière.
L'équation de réaction pour le processus de déshydrogénation est CH 3 OH → HCHO + H 2 . Des catalyseurs supplémentaires pouvant être utilisés à la place de l'argent en tant qu'agent de déshydrogénation sont le chromite de cuivre et l'acétate de palladium. Des conditions spéciales sont requises pour son bon fonctionnement. L'acétate de palladium, une forme de catalyseur hétérogène, joue le rôle d'agent de «transfert de phase». Cela signifie qu’il se comporte comme un détergent, permettant ainsi le transfert du réactif entre deux phases non miscibles - une phase aqueuse et une phase organique.