Emergencias Industriales Proyecto: ANÁLISIS DE RIESGOS PARA LA INDUSTRIA DE PROCESO. PROCESO. Producción de formaldehído: Seguridad. 31/10/2011 Manejo de Emergencias y Acción contra Desastre. Pro f . GARM GARM ENDIA P. Henr y E. E.
Integrantes: Nombre y Apellido
C.I.
Nota:
Contenido. 1. Introducción. 2. Descripción del Proceso de Producción. 2.1. Formaldehído. 2.2. Propiedades del Formaldehído. 2.3. Usos y aplicaciones. 2.4. Obtención del Formaldehído. 2.4.1.
Proceso con catalizador de plata.
2.4.2.
Proceso con catalizadores con óxidos de metales.
3. Seguridad. 1. Introducción. 2. Disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo. 3. Manipulación de sustancias peligrosas. 4. Principales riesgos de la industria. 5. Seguridad en las instalaciones de servicios. 6. Plan de emergencia interior. 7. Protección contra incendios. 8. Equipos de protección individual (EPI). 9. Bibliografía.
2. Descripción del Proceso de Producción. 2.1. Formaldehído
El formaldehído, HCHO, también conocido como formalina, formol, aldehído fórmico, metanal, es el primer miembro de las series de los adehídos alifáticos. Es uno de los químicos orgánicos más importantes utilizado hoy en día en una gran cantidad de actividades y aplicaciones.
Ángulo enlace OCH 121° Ángulo enlace HCH 118° El formaldehído fue preparado por primera vez por el químico ruso A.M. Butlerov en 1859 como el producto de una tentativa, al parecer poco afortunada, para sintetizar el glicol metilenico por hidrólisis del diacetato de metileno. Aunque Butlerov no supo que no había obtenido el formaldehído, su descripción de las propiedades físicas y químicas del compuesto, incluyendo el aislamiento del paraformaldehido y la síntesis de la hexametilenotetramina son indudablemente obra suya. A.W. Hofmann sintetizó el formaldehído deliberadamente en 1868 por la reacción del metanol y el aire en presencia de un catalizador de platino (al poner en contacto una corriente de aire cargada de alcohol metílico con un espiral de platino incandescente). En 1886 Loew inventó el método de obtención con catalizador de cobre, y en 1910 Blank patentó el procedimiento del catalizador de plata. La producción industrial comenzó en Alemania en 1888 y en los EEUU en 1901. Sin embargo la producción se hizo solamente en escala limitada antes que aparecieran las resinas fenólicas comerciales en 1910. Desde hace varios años se fabrican cantidades crecientes de formaldehído por la oxidación del gas natural y de los hidrocarburos alifáticos inferiores. A la temperatura ordinaria el formaldehído es un gas incoloro, inflamable, de olor muy irritante. Es soluble en el agua y los disolventes orgánicos usuales, pero insoluble en el éter de petróleo.
En la práctica, este compuesto se suministra bajo la forma de soluciones acuosas a concentraciones diversas (37-50% en peso). Son líquidos incoloros, de olor picante, miscibles con agua. Contienen alcohol metílico (hasta un 15 %) y trazas de ácido fórmico y ácido acético.. Peso molecular
30.03
Punto de fusión
- 92ºC
Punto de ebullición (760 mm Hg) Densidad (20 ºC) Densidad de vapor
-19.5 ºC 1.09 (g/cm3) 1.075
Tensión de vapor - 88 ºC
10 mm
- 70.6 ºC
40 mm
- 57.3 ºC
100 mm
- 33 ºC
400 mm
Límite de explosividad (%vol) en aire Límite inferior
7%
Límite superior
73 %
Temperatura de auto ignición
300 -430 ºC
Puesto que el formaldehído puro es un gas a las temperaturas ordinarias y no puede manejarse fácilmente en ese estado, se comercializa principalmente en forma de solución acuosa (por lo general con 37% de HCHO en peso) y del polímero sólido hidratado, para-formaldehído (CH2O)n.H2O. 2.2. Propiedades del Formaldehído 2.2.1. Propiedades químicas del formaldehído
El formaldehído es un compuesto extremadamente reactivo. Se polimeriza muy fácilmente, incluso en frío, dando polímeros insolubles que enturbian las soluciones acuosas. Para evitar este inconveniente se les añaden estabilizantes, particularmente alcohol metílico.
Los oxidantes reaccionan enérgicamente con el formol. La mayoría de las reacciones de oxidación conducen a la formación de ácido fórmico, y la oxidación completa da lugar a anhídrido carbónico y agua. A pesar de su fuerte reactividad, es un compuesto relativamente estable. El calor no lo descompone sensiblemente más que por encima de 300 ºC, con formación de óxido de carbono e hidrógeno. Esta descomposición está favorecida por ciertos catalizadores Formaldehído anhídro
A las temperaturas ordinarias, el formaldehído puro es un gas incoloro que posee olor fuertemente picante y muy irritante para las mucosas de los ojos, nariz y garganta. Podemos encontrarlo en estado gaseoso a presión atmosférica desde los –19,2ºC. Es un gas inflamable siendo su calor de combustión a 25ºC es de 561,5 KJ/mol y su temperatura de ignición 430ºC. Mezclado con el aire es explosivo, a 20ºC los límites entre los que el formaldehído mezclado con el aire explota son 7% y 72% en volumen. Es incoloro, sofocante e irritante. Este gas se polimeriza a temperaturas ordinarias, en estado puro no se polimeriza entre los 80ºC y los 100ºC comportándose como un gas ideal. El formaldehído gaseoso se disuelve fácilmente en agua, con la cual, reacciona para formar una mezcla en equilibrio del monohidrato disuelto, metanodiol, y una serie de hidratos polímeros de peso molecular bajo, que tienen una fórmula del tipo HO (CH2O)nH. El gas es fácilmente soluble en alcoholes, glicoles, amidas y otros disolventes polares, con lo que forma solvatos. A temperaturas bajas se condensan en un líquido transparenta y móvil, que con el tiempo se convierte en un polímero sólido reversible: el polioximetileno. Cuando se calienta el líquido hasta la temperatura ordinaria en un tubo cerrado, se polimeriza rápidamente con producción de 15 Kcal/mol. Se lo encuentra en estado líquido entre los –118ºC y los –20ºC. A menores temperaturas se solidifica formando una pasta blanca. Es menos denso que el agua (0,8153 gr/cm3 a –20ºC y 0,9172 gr/cm3 a –80ºC). También se polimeriza en este estado siendo este proceso afectado por la presencia de humedad y pequeñas cantidades de ácido fórmico. A bajas temperaturas es miscible en cualquier proporción con solventes no polares como el tolueno, cloroformo, etc. Los solventes polares como ciertos alcoholes, aminas o ácidos, catalizan la polimerización del formaldehído o reaccionan con él para formar glicoles y sus derivados. El gas completamente anhídro en cierto modo estable a la presión atmosférica a temperaturas de 80/100 C; pero a temperaturas más bajas se polimeriza poco a poco. La polimerización es fuertemente acelerada por indicios de compuestos polares, como ácidos, álcalis y agua, A
temperaturas de 400 C o más, se descompone químicamente con velocidad apreciable, en monóxido de carbono e hidrógeno. En general, los solvatos del formaldehído son químicamente reversibles y la composición reacciona como una solución de formaldehído Solución de formaldehído
Las propiedades del formaldehído acuoso dependen de que en el estado disuelto esté polimerizado e hidratado. Puesto que suele manejarse como solución la composición y las propiedades del sistema formaldehído-agua tiene especial importancia. Las investigaciones realizadas han demostrado que el formaldehído disuelto es esencialmente una mezcla en equilibrio. Sin embargo, el espectro de absorción ultravioleta indica que hay pequeñas cantidades del monómero no hidratado en algunas condiciones de temperatura y concentración. Es estado de equilibrio depende de la concentración y temperatura. En concentraciones del 2% o menos el formaldehído está prácticamente de glicol metilénico, en concentraciones mayores, la solución contiene proporciones crecientes de polímeros hidratados, y aumenta el grado de polimerización al aumentar la concentración del formaldehído disuelto. La rapidez con que se alcanza el equilibrio, después de un cambio de temperatura o concentración, es pequeña a temperaturas bajas y exige más de dos días a 0C . Las soluciones concentradas (más de 30% de HCHO) tienen que conservarse calientes si se quiere evitar la precipitación. Los alcoholes, como el metanol aumentan la estabilidad de la solución, por la formación de hemiacetales. La presión parcial del formaldehído en equilibrio con la solución es baja y es una función de la concentración del glicol de la concentración del glicol metilénico más que del contenido total del formaldehído. Las moléculas de formaldehído están en un grado considerables asociadas al estado gaseoso y la presión parcial del gas puede considerarse cono la presión de descomposición del hidrato disuelto. Estos factores explican el hecho de que las soluciones de formaldehído pueden concentrarse por evaporación al vacío a temperatura baja, mientras que la destilación a presión y temperatura elevada hace posible obtener destilados concentrados partiendo de soluciones diluidas. Por destilación a presiones ordinarias sin rectificación, el residuo en el destilador está siempre algo más concentrado que la solución destilada. La condensación fraccionada de los vapores de solución en ebullición da como resultado un aumento de formaldehído en el vapor no condensado, ya que el agua es el componente menos volátil de la mezcla. El formaldehído monomérico físicamente disuelto (CH2O) está solo presente en soluciones acuosas a concentraciones de hasta el 0,1% en peso. Las soluciones de formaldehído en agua contienen formaldehído en la forma de glicoles (Oligómeros del metilenglicol) de acuerdo a la siguiente reacción de polimerización: HOCH2OH + n CH2O
HO(CH2O)n+1H
Metilenglicol + Formaldehído
Oligómeros del metilenglicol
Si la solución se encuentra a temperatura y presión ambiente, dentro de los glicoles el metilenglicol (HOCH2OH) es el que se en encuentra en mayor proporción (Nótese que el metilenglicol es una molécula de formaldehído a la que se le ha adicionado una molécula de agua) y los glicoles de mayor número de moléculas de formaldehído incorporadas se encuentran en menor proporción. El siguiente gráfico ilustra lo recién explicado.
La barra a la cual le corresponde “ n = 1 “ indica que en una solución acuosa al 40% en peso de formaldehído a 35ºC , el 26,8% del peso de formaldehído agregado al agua se encuentra como metilenglicol, HOCH2OH. La barra a la cual le corresponde “ n = 2 “ indica que en una solución acuosa al 40% en peso de formaldehído a 35ºC , el 19,4% del peso de formaldehído agregado al agua se encuentra como HO(CH2O)2H. El formaldehído es sumamente activo y se combina químicamente con casi todos los tipos de compuestos orgánicos, con excepciones de las parafinas. Puede emplearse en forma de monómero anhídro, solución o polímeros con resultados equivalentes. Por reducción el formaldehído se convierte en metanol, la oxidación da ácido fórmico o gas carbónico. La reacción de Cannizzaro en solución acuosa da ácido fórmico y metanol en proporción equimolares:
2 HCHO + H2O
HCOOH + CH3OH
Esta reacción es acelerada por los álcalis que explica el aumento gradual en la acidez de las soluciones comerciales en almacenamiento prolongado. El formaldehído reacciona consigo mismo en condensación del tipo de aldol para dar los hidroxialdehídos inferiores, hidroxicetonas y hexosas. Esta reacción es autocatalítica y es favorecida por condiciones alcalinas. El general, las principales reacciones químicas del formaldehído con otros compuestos implican la formación de derivados de metilol o metileno. Las policondensaciones conducen a la formación de resinas de peso molecular elevado en las cuales las moléculas del otro reactivo están enlazadas por los grupos metilenos. Los catalizadores alcalinos favorecen la formación de derivados del metilol, mientras que los ácidos suelen favorecer la producción de metileno. Los derivados del metilol son probablemente los productos primarios de la reacción, pero en muchos casos son muy activos y sufren reacciones de condensación para formar derivados metilénicos incluso en condiciones alcalinas. Con catalizadores ácidos, el formaldehído y los alcoholes, los glicoles y los compuestos alifáticos polihidroxilados reaccionan para dar formales (éteres de metileno), mientras que en condiciones neutras o alcalinas se producen hemiacetales inestables. El formaldehído reacciona con los halogenuros de hidrógeno y los alcoholes para dar éteres a-halométicos. Otros compuestos alifáticos con átomos de hidrógeno activos forman también derivados del metilol con catalizadores alcalinos. El fenol y muchos sustituidos forman compuestos del metilol (alcoholes fenólicos), que sufren una policondensación para dar resinas de fenol - formaldehído. El grupo metilol entra en las posiciones orto y para sobre el núcleo bencénico; si estas posiciones están bloqueadas no pueden producirse las condensaciones nucleares ordinarias. Los catalizadores ácidos conducen a una policondensación inmediata y en general no permiten el aislamiento de los derivados del metilol sencillos, que es a menudo posible se emplea álcalis. El amoníaco y las aminas se condensan fácilmente con el formaldehído para dar derivados de metilenos sencillos o cíclicos, pero las aminas terciarias no reaccionan. La reacción de Mannich implica la condensación de amoníaco, una amina primaria o una amina secundaria, por lo general en forma de clorohidrato con formaldehído y un compuesto que posee uno o varios átomos activos de hidrógeno. Cuando se calienta el formaldehído con aminas o sales de amonio en condiciones ácidas, se reducen los productos primarios de metilaminas: NH4Cl + 2 HCHO CH3NH2.HCl + 2 HCHO
CH3NH2.HCl + HCOOH (CH3)2NH.HCl + HCOOH
(CH3)2NH.HCl + 2 HCHO
(CH3)3N.HCl + HCOOH
Las amidas dan derivados de metilol relativamente estables en condiciones alcalinas. Las metilureas o ureas por condensación producen resinas de urea-formaldehído. La melamina reacciona de manera análoga a la urea y da derivados de polimetilol y resinas. Los hidrocarburos no saturados y aromáticos reaccionan con el formaldehído en presencia de ácidos fuertes. La reacción con oleofinas suele dar como resultado la formación de 1,3-glicol o un alcohol no saturado en forma de éster o formal. 2.3. Usos y aplicaciones del formaldehído
El uso que se le da al formaldehído puede ser dividido en tres grandes grupos: Fabricación de resinas
La mayor parte de la producción de formaldehído a sido destinada a la fabricación de resinas, en Alemania esta aplicación representaba en 1980/81 el uso del 40% (200.000 tn/año) de la producción (500.000 tn/año) y en Argentina en 1999 el 85% (33.000 tn/año) de la producción. Estas resinas son usadas como adhesivos para la fabricación de elementos de madera unidos que comprenden tablas de aglomerado, tablas de fibras, y madera terciada. Las resinas de fenol-formaldehído son usadas como componentes para el moldeo. Sus
propiedades térmicas y eléctricas permite que sean usadas en componentes eléctricos y e automóviles. La fabricación de madera terciada es el mayor mercado para las resinas de fenolformaldehído. Las resinas de urea-formaldehído son también usadas como componentes de moldeo y como
componentes húmedos que otorgan resistencia al papel. La fabricación de tablas de aglomerado es el mayor mercado para las resinas de urea-formaldehído. Las resinas de melamina-formaldehído son usadas como láminas decorativas, componentes para
moldeo de utensilios usados para comer. Aplicaciones de las resinas
1. Melamínicas: fórmica 2. Fenólica: terciados 3. Ureica: placas Como materia prima para otros productos
El Instituto Petroquímico Argentino clasifica los productos químicos como básicos, intemedios y finales. El formaldehído es clasificado como un producto intermedio, pues es usado como materia prima para la fabricación de diversos productos, siendo los mas importantes las resinas antes mencionadas. Sin embargo existen otros productos fabricados a partir del formaldehído dentro de los cuales se encuentran los siguientes:
1,4 Butenodiol: Se fabrica a partir del formaldehído y del acetileno, y se lo utiliza para producir
tetrahidrofurano (THF) que es usado para producir elastómeros de poliuretano. Sin embargo, este uso del formaldehído se ve amenazado por procesos alternativos para producir butenodiol que no lo necesitan como materia prima. Resinas de acetatos: Son producidas a partir del formaldehído anhídro, y son plásticos usados por
sobre todo en la industria automotriz. Fertilizantes: Estos productos pueden ser líquidos concentrados, soluciones líquidas o sólidos. Paraformaldehído: El formaldehído gaseoso puedes ser generado a partir del paraformaldehído
calentándolo. Es usado en la fabricación de resinas con bajo contenido de agua. También es usado en la fabricación de resinas de fenol-formaldehído, urea-formaldehído y melamina-formaldehído. NTA y EDTA: Son componentes de detergentes modernos fabricados a partir del formaldehído. Otros: Colorantes, papel, material fotográfico, productos para embalsamar, perfumes, vitaminas y
drogas. En la industria textil, se emplea el formaldehído para mejorar la resistencia a arrugarse y la resistencia a encogerse de los tejidos de rayón por tratamiento en condiciones ácidas. En la industria papelera, el formaldehído encuentra aplicación para aumentar la tenacidad bajo la acción de la humedad, la resistencia a encoger, la resistencia a las grasas, y también para aumentar la resistencia al agua de los papeles de revestido de alimentos. En la industria fotográfica, el formaldehído endurece e insolubiliza la superficie de las películas y los papeles sensibilizados. Uso directo Como desinfectante: desinfección de hospitales e industrias alimenticias (Ej: criadero de pollos). Como conservante: En la industria de la cosmética.
El tratamiento de la madera con formaldehído gaseoso seco en condiciones ácidas proporcionan un grado elevado de resistencia al encogimiento, pero la acción del catalizador ácido hace que la madera se vuelva quebradiza. El cuero y las pieles pueden curtirse por la acción del formaldehído en presencia de sales amortiguadoras, que mantienen una neutralidad aproximada. También es empleado como bactericida, fungicida y agente de embalsamamiento, y desodorante.
2.4. Obtención de formaldehído
El formaldehído ha sido fabricado y continúa siendo fabricado a partir del metanol. Al final de la segunda guerra mundial en Estados Unidos se producía el 20% del formaldehído en fase gaseosa por oxidación no catalítica del propano y del butano. Este proceso producía un amplio espectro de co-productos que requerían un costoso proceso de separación por lo que el proceso a partir del metanol es preferido. La mayoría del formaldehído comercializado es producido a partir del metanol y el aire. Como la mezcla aire metanol es inflamable en una concentración de metanol que varía del 6% a 25% o del 9% al 37% en volumen de acuerdo a la presión y temperatura en la que se encuentre la mezcla. En la producción de formaldehído a partir del metanol, la materia prima es el gas de síntesis que se obtiene del metano.
CH4 + H2O
CO + 3 H2
3 CH4 + CO2 + 2 H2
4 CO + 8 H2
2 H2 + CO CH2OH + ½ O2 CH3OH
CH3OH HCHO + H2O HCHO + H2
El proceso puede ser llevado a cabo de dos maneras: Por sobre el límite superior (con exceso de metanol en la mezcla aire metanol). Estos procesos se llevan a cabo con catalizadores de plata. Por debajo del límite inferior (con exceso de aire). Estos procesos se llevan a cabo con catalizadores de óxidos de metales, generalmente catalizadores de acero - óxido de molibdeno. A continuación se desarrollan estas dos maneras de obtener formaldehído y se mencionan algunas variantes dentro de cada una de ellas.
2.4.1. Proceso con catalizador de plata.
En las primeras plantas de la fabricación de formaldehído el metanol era oxidado por medio del uso de catalizadores de cobre, que han sido casi completamente reemplazados por catalizadores de plata. La reacción catalítica de oxidación ocurre a presión atmosférica y a una temperatura que ronda entre los 600ºC y 650ºC y puede ser representada por dos reacciones que ocurren simultáneamente. CH2OH + ½ O2 CH3OH
HCHO + H2O DH = -156 KJ HCHO + H2 DH = 85 KJ
Entre el 50% y el 60% es formado por la primera reacción, que es exotérmica, y el resto por la segunda reacción, que es endotérmica. En resultado neto de ambas reacciones es una reacción exotérmica. El monóxido y dióxido de carbono y el ácido fórmico son subproductos causados por otras reacciones.
Proceso de obtención de formaldehído a partir d el metanol con catalizador de plata.
En el proceso hay pérdidas físicas y pequeñas cantidades de metanol en el producto final por lo que el rendimiento global del metanol varía entre el 86% y 90% en peso. Es decir del metanol que ingresa a la planta entre un 86% a un 90% en peso del mismo se transforma en formaldehído. Se genera una mezcla de alimentación soplando aire en un recipiente con metanol calentado, generando así gases que se mezclan luego con vapor de agua. La mezcla pasa por un
sobrecalentador yendo luego hasta el catalizador de plata donde se produce la reacción antes mencionada. La mezcla de gases que sale del reactor contiene formaldehído, metanol, hidrógeno, gases inertes provenientes del aire y otros subproductos en menor proporción. La mezcla es rápidamente enfriada en un generador de vapor de agua y luego en un intercambiador de calor con agua. Posteriormente ingresa por la parte inferior de una torre de absorción. En la torre de absorción el formaldehído y el metanol pasan al agua que fluye en contracorriente, separándose de los gases inertes del aire, hidrógeno y otros que se encuentran en pequeñas proporciones. La mezcla líquida formada por el formaldehído junto con el metanol en agua es o enviada a una torre de destilación fraccionada (rectificación) donde el metanol es recuperado para ser reutilizado en el reactor y se obtiene el formaldehído en solución acuosa a una concentración del 55% en peso. Esta es enfriada en un intercambiador de calor con circulación de agua y luego atraviesa un equipo de intercambio iónico donde se limita el ácido fórmico residual a las admisibles, especificadas por el productor. El catalizador de plata tiene una vida útil satisfactoria, de tres a ocho meses y luego de esta, el catalizador puede ser recuperado. Este es fácilmente contaminado por el azufre. La reacción ocurre en condiciones esencialmente adiabáticas con un gran aumento de la temperatura en la superficie de entrada del catalizador. El control del la temperatura es predominantemente por balance térmico en la forma de exceso de metanol o exceso de vapor de agua, o ambos, en la alimentación. Si la planta busca obtener un producto entre el 50% y el 55% de formaldehído y no más del 1,5% de metanol, la cantidad de vapor de agua que puede agregarse a la mezcla es limitada. El gas eliminado en la torre de absorción contiene un 20% (en moles) de hidrógeno y tiene un alto poder calorífico (2420 Kj/m3). Con el incremento del costo de los combustibles y el incremento de la importancia del medio ambiente, este gas es quemado con dos propósitos: generación de vapor y la eliminación de emanaciones de compuestos orgánicos y de monóxido de carbono a la atmósfera. El formaldehído acuoso corroe los aceros al carbono, pero el formaldehído en fase gaseosa no. Por lo tanto todas las partes de los equipos en contacto con soluciones calientes de formaldehído deben estar fabricadas con aceros inoxidables. Teóricamente el reactor y los equipos anteriores pueden estar fabricados de acero al carbono, pero en la práctica son usadas aleaciones para proteger el catalizador, que es muy sensible a la contaminación de los metales
Variantes de este proceso
1. Si un producto diluido (conteniendo de 40% al 45% de formaldehído y de 1% a 1,5% de metanol) es aceptable, entonces el vapor en la mezcla de alimentación puede ser aumentado de manera tal que la relación metanol aire siga siendo superior a la del límite superior de inflamabilidad y todo el metanol presente reacciona formando formaldehído, de esta manera no se requiere de la torre de destilación lográndose significativos ahorros en energía (pués la torre de destilación necesita ser calentada con vapor) y en la inversión requerida para instalar la planta. 2. Otra vairante del proceso es reutilizar el gas eliminado en la torre de absorción enviándolo al reactor. Este adicional de gas junto con vapor provee la masa necesaria para el balance térmico evitando la combustión del metanol sin necesidad de exceso de metanol y todo el metanol reaccionará en el catalizador para formar formaldehído. Con este proceso se obtiene un producto con un 50% de formaldehído y 1% de metanol sin necesidad de la torre de destilación. 3. La recuperación del metanol puede ser obviada en un sistema de oxidación de dos etapas donde por ejemplo, parte del metanol es transformado en un catalizador de plata, el producto es enfriado, se agrega exceso de aire, y el metanol restante es transformado en un catalizador con oxidos de ciertos metales. En este caso el primer catalizador (de plata ) trabaja por sobre el límite de inflamabilidad superior y el segundo catalizador (de óxidos de metales) trabaja por debajo del límite inferior de inflamabilidad gracias al exceso de aire. 2.4.2. Proceso con catalizadores con óxidos de metales.
La oxidación del metanol a formaldehído con catalizador de pentóxido de vanadio fue el primero de estos catalizadores y fue patentado en 1921, seguido en 1933 por la patente de un catalizador de acero - óxido de molibdeno, el cual es el más usado actualmente. Estos catalizadores han sido mejorados por el agregado de óxido de otros metales y métodos de activación y preparación. En 1952 fue puesta en operación la primera planta usando un catalizador de acero - óxido de molibdeno. Se estima que el 70% de la capacidad productiva instalada usa este catalizadores formados por óxidos de metales. A diferencia con el proceso con catalizador de plata, todo el formaldehído es obtenido por medio de reacciones exotérmicas a presión atmosférica y a una temperatura entre los 300ºC y los 400ºC. Con un apropiado control de la temperatura una conversión del metanol mayor a un 99% puede ser mantenida. Los subproductos no deseados son monóxido de carbono y ácido fórmico. En el proceso hay pérdidas físicas y pequeñas cantidades de metanol en el producto final por lo que el rendimiento global del metanol varía entre el 88% y 92% en peso, levemente superior al que se puede obtener en un proceso con catalizadores de plata.
Proceso de obtención de formaldehído a partir d el metanol con catalizadores de óxidos de metales.
El metanol es vaporizado y mezclado con aire y gas eliminado de la torre de absorción ingresando luego en el reactor donde atraviesa los tubos del catalizador, es aquí donde se produce la reacción química. El calor liberado en la reacción es utilizado para evaporar el fluído de transmisión de calor, luego este es condensado para generar vapor. De esta forma se controla la temperatura del reactor. El producto abandona el reactor por la parte inferior de este, es enfriado antes de ingresar a la torre de absorción por la parte inferior de esta. La concentración final de formaldehído en el producto es controlada por el caudal de agua que ingresa a la torre de absorción por la parte superior de esta. Se llega a obtener un producto con una concentración de formaldehído superior al 55% y menos del 1% de metanol. El ácido fórmico es removido por intercambio de iones. La ausencia de una torre de recuperación de metanol es una ovbia ventaja sobre el método convencional con catalizador de plata. Los catalizadores con óxidos de metales tienen una vida útil que varía entre 12 y 18 meses. Son, comparados con los catalizadores de plata más resistentes a los contaminantes. Se requiere con estos, cambios menos frecuentes pero el tiempo necesario para cambiarl os es mayor. Contrariamente con lo que sucede en una planta que usa catalizadores de plata, no se justifica económicamente incinerar el gas liberado en la torre de absorción para generar vapor. Este gas está esencialmente compuesto por nitrógeno y oxígeno con componentes combustibles (dimetileter, monóxido de carbono, formaldehído y metanol) que representan solo un pequeño
porcentaje del total. Sin embargo, las presiones que sufren las empresas por mantener el medio ambiente hacen necesaria su incineración. Desarrollo de nuevos procesos.
Ha habido grandes esfuerzos de investigación para el desarrollo de nuevos procesos de obtención de formaldehído, estos esfuerzos no han aún generado tecnologías aplicables industrialmente por ninguno de los métodos que a continuación se comentan: 1. Obtención del formaldehído a partir del metano por oxidación parcial. Lo que motiva el estudio de este proceso es la posibilidad de bajar los costos de las materias primas dado que se evitaría el proceso de obtener el metanol que se obtiene del metano. 2. Obtención de formaldehído por deshidrogenación del metanol el cual produce formaldehído anhídrido o altamente concentrado. Para ciertos usuarios de formaldehído, la minimización de agua en la alimentación reduce los costos totales de energía, generación de efluentes y pérdidas al proveer condiciones más deseables de reacción.
