Quais são as etapas da produção de formaldeído?
A maioria dos compostos orgânicos, simples ou complexos, pode ser produzida de várias maneiras. Somente os mais econômicos deles podem ser usados para produção comercial. A produção de formaldeído emprega um dos dois métodos catalíticos que envolvem metanol (CH3OH): oxidação leve ou desidrogenação. O catalisador usado pode ser uma mistura de molibdênio e óxido de ferro ou, alternativamente, prata. Um catalisador de molibdênio requer uma temperatura de cerca de 250-400 ° C (480-750 ° F) para sustentar a reação, enquanto a prata requer uma temperatura muito mais alta de 650 ° C (1200 ° F).
Pode parecer que a produção de formaldeído usando um oxidante forte constitua uma terceira opção. Essa via não é adequada, no entanto, como o próprio aldeído desejado estaria em risco de sofrer oxidação, para formar um ácido carboxílico - neste caso, ácido fórmico (HCOOH). Uma característica compartilhada pelos métodos oxidativo leve e desidrogenação é a necessidade de calor contínuo para sustentar o processo. Isso pode parecer proibitivo aumentar o custo de fabricação da produção de formaldeído. Porém, ambos os processos são exotérmicos - o que significa que cada reação libera calor - tornando-os ambos autossustentáveis.
O uso de um catalisador de molibdênio e óxido de ferro requer a passagem de uma mistura de metanol e vapores misturados com o ar sobre o catalisador. Estequiometricamente - ou, falando em termos de quantidades de reagentes e produtos químicos -, a equação para isso é 2 CH 3 OH + O 2 → HCHO + 2 H2O + Δ. A letra grega "delta" significa calor. Embora parte desse calor seja usado para manter o processo de reação, parte dele pode ser usado para outros fins, como turbinas de usinas de energia. Embora a produção oxidativa de formaldeído seja ocasionalmente usada, é menos comum que o método de desidrogenação.
Um catalisador comum usado no processo de desidrogenação da produção de formaldeído é a prata, embora a prata possa reagir, em parte, pela via oxidativa. Como é o caso do catalisador oxidativo de óxido de ferro e molibdênio, os vapores de metanol são combinados com o ar e passam pelo catalisador - o próprio metal existe na forma granular e cristalina. As reações de molibdênio e prata ocorrem em uma caldeira a vapor. Os vapores resultantes, que contêm o produto formaldeído mais vapores de metanol não reagidos, são então condensados e purificados. No caso do processo de desidrogenação, o gás efluente restante inclui hidrogênio; o gás é queimado para produzir vapor, que alimenta a caldeira.
A equação da reação para o processo de desidrogenação é CH 3 OH → HCHO + H2. Catalisadores adicionais que podem ser empregados no lugar da prata como agente desidrogenante são cromita de cobre e acetato de paládio. Condições especiais são necessárias para uma operação bem-sucedida. Uma forma de catalisador heterogêneo, o acetato de paládio atua como um agente de "transferência de fase". Isso significa que ele se comporta como um detergente, permitindo a transferência de reagente entre duas fases imiscíveis - uma aquosa e outra orgânica.