Wat zijn de stappen in de productie van formaldehyde?
De meeste organische verbindingen, zowel eenvoudig als complex, kunnen op een aantal manieren worden geproduceerd. Alleen de meest kosteneffectieve hiervan kunnen worden gebruikt voor commerciële productie. De productie van formaldehyde maakt gebruik van een van twee katalytische methoden waarbij methanol (CH30H) betrokken is: milde oxidatie of dehydrogenering. De gebruikte katalysator kan een mengsel van molybdeen en ijzeroxide zijn, of alternatief zilver. Een molybdeenkatalysator vereist een temperatuur van ongeveer 480 - 750 ° F (250 - 400 ° C) om de reactie te handhaven, terwijl zilver de veel hogere temperatuur van 1200 ° F (650 ° C) vereist.
Het lijkt erop dat de productie van formaldehyde met een sterk oxidatiemiddel een derde optie zou zijn. Die route is echter niet geschikt, omdat het gewenste aldehyde zelf gevaar loopt oxidatie te ondergaan om een carbonzuur te vormen - in dit geval mierenzuur (HCOOH). Eén kenmerk van zowel het deel van de milde oxidatieve als de dehydrogeneringsmethoden is de behoefte aan voortdurende warmte om het proces te ondersteunen. Dit lijkt misschien de productiekosten van de productie van formaldehyde onbetaalbaar te verhogen. Beide processen zijn echter exotherm - wat betekent dat elke reactie warmte afgeeft - waardoor ze beide zelfvoorzienend zijn.
Het gebruik van een molybdeen- en ijzeroxidekatalysator vereist dat een mengsel van methanol en dampen gemengd met lucht over de katalysator wordt geleid. Stoichiometrisch - of, in termen van hoeveelheden chemische reactanten en producten - is de vergelijking hiervoor 2 CH 3 OH + O 2 → HCHO + 2 H20 + Δ. De Griekse letter "delta" staat voor warmte. Hoewel een deel van deze warmte wordt gebruikt om het reactieproces te handhaven, kan een deel ervan worden gebruikt voor andere doeleinden, zoals het aandrijven van plantenturbines. Hoewel de productie van oxidatieve formaldehyde af en toe wordt gebruikt, is dit minder gebruikelijk dan de dehydrogeneringsmethode.
Een veel voorkomende katalysator die wordt gebruikt in het dehydrogeneringsproces van de productie van formaldehyde is zilver, hoewel zilver gedeeltelijk kan reageren via de oxidatieve route. Zoals het geval is met de oxidatieve, molybdeen-ijzeroxidekatalysator, worden de methanoldampen gecombineerd met lucht en over de katalysator geleid - het metaal zelf bestaat in korrelige, kristallijne vorm. Zowel molybdeen- als zilverreacties vinden plaats boven een stoomketel. De resulterende dampen, die het formaldehydeproduct plus niet-gereageerde methanoldampen bevatten, worden vervolgens gecondenseerd en gezuiverd. In het geval van het dehydrogeneringsproces omvat het resterende effluentgas waterstof; het gas wordt verbrand om stoom te produceren, die de ketel voedt.
De reactievergelijking voor het dehydrogeneringsproces is CH30H → HCHO + H2. Additionele katalysatoren die kunnen worden gebruikt in plaats van zilver als het dehydrogeneringsmiddel zijn koperchromiet en palladiumacetaat. Speciale voorwaarden zijn vereist voor een succesvolle werking. Een vorm van heterogene katalysator, palladiumacetaat fungeert als een "fase-overdracht" middel. Dit betekent dat het zich sterk gedraagt als een wasmiddel, waardoor de overdracht van reactant tussen twee niet-mengbare fasen mogelijk is - een waterige, een organische.