Quali sono i passaggi nella produzione di formaldeide?
La maggior parte dei composti organici, semplici o complessi, possono essere prodotti in diversi modi. Solo il più conveniente di questi può essere utilizzato per la produzione commerciale. La produzione di formaldeide impiega uno dei due metodi catalitici che coinvolgono metanolo (CH 3 OH): lieve ossidazione o deidrogenazione. Il catalizzatore usato può essere una miscela di molibdeno e ossido di ferro o, in alternativa, argento. Un catalizzatore al molibdeno richiede una temperatura di circa 250-400 ° C (480-750 ° F) per sostenere la reazione, mentre l'argento richiede una temperatura molto più elevata di 650 ° C (1200 ° F).
Potrebbe sembrare che la produzione di formaldeide usando un forte ossidante costituirebbe una terza opzione. Tale percorso non è adatto, tuttavia, poiché l'aldeide desiderata stessa sarebbe in pericolo di subire ossidazione, per formare un acido carbossilico - in questo caso, acido formico (HCOOH). Una caratteristica che accomuna sia il lieve ossidante che i metodi di deidrogenazione è la necessità di continuare il calore per sostenere il processo. Ciò potrebbe sembrare aumentare in modo proibitivo il costo di produzione della produzione di formaldeide. Entrambi i processi sono tuttavia esotermici - il che significa che ogni reazione emana calore - rendendoli entrambi autosufficienti.
L'uso di un catalizzatore di molibdeno e ossido di ferro richiede il passaggio di una miscela di metanolo e vapori miscelati con aria sul catalizzatore. Stechiometricamente - o, parlando in termini di quantità di reagenti e prodotti chimici - l'equazione per questo è 2 CH 3 OH + O 2 → HCHO + 2 H 2 O + Δ. La lettera greca "delta" sta per calore. Sebbene parte di questo calore venga utilizzato per mantenere il processo di reazione, parte di esso può essere utilizzato per altri scopi, come l'alimentazione di turbine di impianti. Mentre la produzione di formaldeide ossidativa viene occasionalmente utilizzata, è meno comune del metodo di deidrogenazione.
Un catalizzatore comune utilizzato nel processo di deidrogenazione della produzione di formaldeide è l'argento, sebbene l'argento possa reagire, in parte, attraverso la via ossidativa. Come nel caso del catalizzatore ossidativo, ossido di molibdeno-ferro, i vapori di metanolo vengono combinati con l'aria e passano sopra il catalizzatore - il metallo stesso esiste in forma granulare e cristallina. Entrambe le reazioni di molibdeno e argento avvengono su una caldaia a vapore. I vapori risultanti, che contengono il prodotto di formaldeide più i vapori di metanolo non reagiti, vengono quindi condensati e purificati. Nel caso del processo di deidrogenazione, il gas effluente rimanente include idrogeno; il gas viene bruciato per produrre vapore, che alimenta la caldaia.
L'equazione di reazione per il processo di deidrogenazione è CH 3 OH → HCHO + H 2 . Catalizzatori aggiuntivi che possono essere impiegati al posto dell'argento come agente deidrogenante sono il cromite rame e il palladio acetato. Sono necessarie condizioni speciali per il suo corretto funzionamento. Una forma di catalizzatore eterogeneo, acetato di palladio funge da agente di "trasferimento di fase". Ciò significa che si comporta in modo molto simile a un detergente, consentendo il trasferimento del reagente tra due fasi immiscibili: una acquosa e una organica.