Vilka är stegen för produktion av formaldehyd?
De flesta organiska föreningar, antingen enkla eller komplexa, kan produceras på ett antal sätt. Endast det mest kostnadseffektiva av dessa kan användas för kommersiell produktion. Formaldehydproduktion använder en av två katalytiska metoder som involverar metanol (CH30H): mild oxidation eller dehydrogenering. Den använda katalysatorn kan vara en blandning av molybden och järnoxid, alternativt silver. En molybden-katalysator kräver en temperatur på cirka 480-750 ° F (250-400 ° C) för att upprätthålla reaktionen, medan silver kräver den mycket högre temperaturen på 1200 ° F (650 ° C).
Det kan tyckas att formaldehydproduktion med ett starkt oxidationsmedel skulle utgöra ett tredje alternativ. Den vägen är emellertid inte lämplig, eftersom den önskade aldehyden i sig skulle vara i fara att genomgå oxidation för att bilda en karboxylsyra - i detta fall myrsyra (HCOOH). Ett kännetecken för både det milde oxidativa och dehydreringsmetoderna är behovet av fortsatt värme för att upprätthålla processen. Detta kan tyckas oöverkomligt öka kostnaderna för tillverkning av formaldehydproduktion. Båda processerna är exoterma - men det betyder att varje reaktion avger värme - vilket gör dem båda självsäkra.
Användning av en molybden- och järnoxidkatalysator kräver att en blandning av metanol och ångor blandas med luft över katalysatorn. Støkiometriskt - eller, uttryckt i mängder kemiska reaktanter och produkter - är ekvationen för detta 2 CH 3 OH + O 2 → HCHO + 2 H 2 O + Δ. Den grekiska bokstaven "delta" står för värme. Även om en del av detta värme används för att upprätthålla reaktionsprocessen, kan en del av det användas för andra ändamål, såsom kraftverksturbiner. Medan oxidativ formaldehydproduktion ibland används är det mindre vanligt än dehydrogeneringsmetoden.
En vanlig katalysator som används i dehydrogeneringsprocessen vid formaldehydproduktion är silver, även om silver kan delvis reagera via den oxidativa vägen. Som är fallet med den oxidativa, molybden-järnoxidkatalysatorn, kombineras metanolångorna med luft och passerar över katalysatorn - själva metallen finns i granulär, kristallin form. Både molybden- och silverreaktioner äger rum över en ångpanna. De erhållna ångorna, som innehåller formaldehydprodukten plus oreagerade metanolångor, kondenseras och renas därefter. I fallet med dehydrogeneringsprocessen inkluderar den kvarvarande avloppsgas väte; gasen bränns för att producera ånga, vilket matar pannan.
Reaktionsekvationen för dehydrogeneringsprocessen är CH30H → HCHO + H2. Ytterligare katalysatorer som kan användas i stället för silver som dehydrerande medel är kopparkromit och palladiumacetat. Särskilda villkor krävs för att den ska lyckas. En form av heterogen katalysator, palladiumacetat fungerar som ett "fasöverföringsmedel". Detta innebär att det beter sig som ett tvättmedel, vilket tillåter överföring av reaktant mellan två oblandbara faser - en vattenhaltig, en organisk.