Формальдегид (химическая формула СН2O) представляет собой бесцветный газ с резким запахом, который играет ключевую роль в современной химической промышленности. Это вещество служит основным сырьём для синтеза широкого спектра продуктов: от полимеров и синтетических смол до химических волокон, красителей, взрывчатых веществ и этиленгликоля. Наиболее известной и распространённой формой является его водный раствор с концентрацией 37%, который носит название формалин.
Основные методы производства
В промышленности формальдегид получают преимущественно двумя технологическими путями.
1. Окисление метана
Первый способ основан на неполном окислении метана или его гомологов. Этот процесс проводят в газовой фазе, используя воздух или технический кислород. Реакция происходит при высокой температуре (около 500 °C) и атмосферном давлении в присутствии специальных катализаторов, которые ускоряют превращение.
2. Каталитическое дегидрирование метанола
Второй, более распространённый метод, — это каталитическое окислительное дегидрирование метанола. Здесь применяются два основных типа катализаторов:
- Серебряные катализаторы: используются в виде губчатого серебра, серебряных сеток или серебра, нанесённого на крупнопористые носители (например, пемзу). Процесс идёт при высоких температурах.
- Железомолибденовые катализаторы: этот вариант считается более эффективным. Реакция протекает при более низких температурах (220–370 °C) и позволяет достичь конверсии метанола за один проход до 99%.
Технология получения и очистки
После прохождения через реактор газообразные продукты реакции охлаждают до 120–140 °C, а затем направляют в абсорбер, где формальдегид поглощается водой. В результате получается формалин, который содержит около 10% непрореагировавшего метанола. Интересно, что присутствие метанола играет важную стабилизирующую роль — он предотвращает самопроизвольную полимеризацию формальдегида. Выход целевого продукта при таком процессе составляет 82–84%.
Для получения концентрированных растворов формальдегида формалин дополнительно подвергают процессу ректификации (разделительной дистилляции), что позволяет повысить чистоту и концентрацию конечного продукта.