Kādi ir formaldehīda ražošanas posmi?

Lielāko daļu organisko savienojumu, neatkarīgi no tā, vai tie ir vienkārši vai sarežģīti, var ražot vairākos veidos. Komerciālai ražošanai var izmantot tikai visrentablāko no tiem. Formaldehīda ražošanā izmanto vienu no divām katalītiskām metodēm, kas ietver metanolu (CH3OH): vieglu oksidēšanu vai dehidrogenēšanu. Izmantotais katalizators var būt molibdēna un dzelzs oksīda maisījums vai alternatīvi sudraba maisījums. Molibdēna katalizatoram ir nepieciešama aptuveni 480-750 ° F (250-400 ° C) temperatūra, lai uzturētu reakciju, turpretim sudrabam ir nepieciešama daudz augstāka temperatūra 1200 ° F (650 ° C).

Var šķist, ka formaldehīda ražošana, izmantojot spēcīgu oksidētāju, būtu trešā iespēja. Tomēr šis ceļš nav piemērots, jo pašam vēlamajam aldehīdam draud oksidēšanās, veidojot karbonskābi — šajā gadījumā skudrskābi (HCOOH). Viena no vieglajām oksidatīvām un dehidrogenēšanas metodēm ir nepieciešamība turpināt siltumu, lai uzturētu procesu. Šķiet, ka tas pārmērīgi palielina formaldehīda ražošanas izmaksas. Tomēr abi procesi ir eksotermiski, kas nozīmē, ka katra reakcija izdala siltumu, padarot tos abus pašpietiekamus.

Izmantojot molibdēna un dzelzs oksīda katalizatoru, virs katalizatora jālaiž metanola un tvaiku maisījums, kas sajaukts ar gaisu. Stehiometriski vai, runājot par ķīmisko reaģentu un produktu daudzumu, vienādojums ir 2 CH3OH +O2 → HCHO + 2 H2O + Δ. Grieķu burts “delta” apzīmē siltumu. Lai gan daļa no šī siltuma tiek izmantota reakcijas procesa uzturēšanai, daļu no tā var izmantot citiem mērķiem, piemēram, iekārtu turbīnu darbināšanai. Lai gan dažkārt tiek izmantota oksidatīvā formaldehīda ražošana, tā ir retāk sastopama nekā dehidrogenēšanas metode.

Viens no izplatītākajiem katalizatoriem, ko izmanto formaldehīda ražošanas dehidrogenēšanas procesā, ir sudrabs, lai gan sudrabs daļēji var reaģēt, izmantojot oksidācijas ceļu. Tāpat kā oksidatīvā, molibdēna-dzelzs oksīda katalizatora gadījumā, metanola tvaiki tiek apvienoti ar gaisu un tiek izvadīti pāri katalizatoram – pats metāls pastāv granulētā, kristāliskā formā. Gan molibdēna, gan sudraba reakcijas notiek virs tvaika katla. Iegūtie tvaiki, kas satur formaldehīda produktu un nereaģējušos metanola tvaikus, tiek kondensēti un attīrīti. Dehidrogenēšanas procesa gadījumā atlikušajā izplūdes gāzē ir ūdeņradis; gāze tiek sadedzināta, lai iegūtu tvaiku, kas baro katlu.

Dehidrogenēšanas procesa reakcijas vienādojums ir CH3OH → HCHO + H2. Papildu katalizatori, ko var izmantot sudraba vietā kā dehidrogenēšanas līdzekli, ir vara hromīts un pallādija acetāts. Tā veiksmīgai darbībai ir nepieciešami īpaši nosacījumi. Neviendabīga katalizatora forma pallādija acetāts darbojas kā “fāzes pārneses” līdzeklis. Tas nozīmē, ka tas uzvedas līdzīgi kā mazgāšanas līdzeklis, ļaujot pārvietot reaģentu starp divām nesajaucamām fāzēm – vienu ūdens, otru organisko.