Kokie yra formaldehido gamybos etapai?

Dauguma organinių junginių, tiek paprastų, tiek sudėtingų, gali būti gaminami įvairiais būdais. Tik ekonomiškai naudingiausi iš jų gali būti naudojami komercinei gamybai. Formaldehido gamyboje naudojamas vienas iš dviejų katalizinių metodų, kuriuose naudojamas metanolis (CH3OH): švelnus oksidavimas arba dehidrogenavimas. Naudojamas katalizatorius gali būti molibdeno ir geležies oksido mišinys arba sidabras. Molibdeno katalizatoriui reikalinga maždaug 480–750 °F (250–400 °C) temperatūra, kad palaikytų reakciją, o sidabrui reikia daug aukštesnės 1200 °F (650 °C) temperatūros.

Gali atrodyti, kad formaldehido gamyba naudojant stiprų oksidatorių būtų trečioji galimybė. Tačiau toks būdas netinka, nes pačiam norimam aldehidui kiltų pavojus oksiduotis ir susidarytų karboksirūgštis – šiuo atveju skruzdžių rūgštis (HCOOH). Vienas iš silpnų oksidacinių ir dehidrogenavimo metodų bruožų yra nuolatinio šilumos poreikis palaikyti procesą. Gali atrodyti, kad tai pernelyg padidina formaldehido gamybos sąnaudas. Tačiau abu procesai yra egzoterminiai, tai reiškia, kad kiekviena reakcija išskiria šilumą, todėl jie abu yra savarankiški.

Naudojant molibdeno ir geležies oksido katalizatorių, per katalizatorių reikia praleisti metanolio ir garų, sumaišytų su oru, mišinį. Stechiometriškai – arba kalbant apie cheminių reagentų ir produktų kiekius – lygtis yra 2 CH3OH +O2 → HCHO + 2 H2O + Δ. Graikiška raidė „delta“ reiškia šilumą. Nors dalis šios šilumos sunaudojama reakcijos procesui palaikyti, dalį jos galima panaudoti kitiems tikslams, pavyzdžiui, maitinti jėgainių turbinas. Nors kartais naudojama oksidacinio formaldehido gamyba, ji yra mažiau paplitusi nei dehidrogenavimo metodas.

Vienas paplitęs katalizatorius, naudojamas formaldehido gamybos dehidrinimo procese, yra sidabras, nors sidabras iš dalies gali reaguoti oksidacijos būdu. Kaip ir oksidacinio, molibdeno-geležies oksido katalizatoriaus atveju, metanolio garai sujungiami su oru ir praeina per katalizatorių – pats metalas yra granuliuoto kristalinio pavidalo. Tiek molibdeno, tiek sidabro reakcijos vyksta virš garo katilo. Tada susidarę garai, kuriuose yra formaldehido produkto ir nesureagavusio metanolio garų, kondensuojami ir išgryninami. Dehidrinimo proceso atveju likusios ištekančios dujos apima vandenilį; dujos deginamos, kad susidarytų garas, kuris maitina katilą.

Dehidrinimo proceso reakcijos lygtis yra CH3OH → HCHO + H2. Papildomi katalizatoriai, kurie gali būti naudojami vietoj sidabro kaip dehidrogenavimo agento, yra vario chromitas ir paladžio acetatas. Sėkmingam jo veikimui reikalingos specialios sąlygos. Heterogeninio katalizatoriaus forma paladžio acetatas veikia kaip „fazių pernešimo“ agentas. Tai reiškia, kad jis elgiasi panašiai kaip ploviklis, leidžiantis reagentui pernešti tarp dviejų nesimaišančių fazių – vienos vandeninės, kitos – organinės.