OXIDACION PARCIAL DE METANOL A FORMALDEHIDO

OXIDACION PARCIAL DE METANOL A FORMALDEHIDO

INTRODUCCION.

La mayor parte del formaldehdo que se fabrica a nivel mundial, es producido va deshidrogenacin y oxidacin cataltica del metanol en fase de vapor, mediante el proceso que utiliza plata metlica como catalizador. Este proceso es preferido frente al que utiliza xidos metlicos, porque ofrece menores costos de capital y de produccin, por tanto la ventaja econmica es mayor.

IDEA Y JUSTIFICACION DEL PROYECTO.-

Toda la demanda de formaldehdo que se generaba en el pas, anteriormente era cubierta en su totalidad por la importacin.

Actualmente dicha demanda es cubierta parcialmente por Laboratorios el Rosario, que es una planta pequea que opera en nuestro departamento y ha logrado captar un buen porcentaje del mercado a nivel nacional; sin embargo la dependencia en cuanto a materia prima , tecnologa, e insumos, sigue siendo desfavorable para el desarrollo de la misma y favorable para otros pases de los cuales se depende para su funcionamiento.

Es por esta razn, que se hace imperiosa la necesidad de llenar el vaco existente y crear tecnologa propia desarrollando ya sea, la fabricacin de un catalizador nacional de igual calidad y menor precio, que no modifique el rendimiento de la produccin de formaldehdo, o reactivando el catalizador que ya fue empleado, para utilizarlo nuevamente , lo que implica un menor costo.

ANTESCEDENTES TEORICOS.-

La oxidacin parcial de metanol a formaldehdo en fase de vapor, es favorecida por el catalizador de plata metlica (Ag.), a una temperatura aproximada de 450 a 650 ( C), de acuerdo a la siguiente reaccin:

CH3OH + O2 < == > HCHO + H2O (POM)

Adems de esta reaccin se tienen que tomar en cuenta otras que pueden ocurrir en forma paralela, las cuales son:

CH3OH + 3/2 O2 < == > CO2 + 2H2O (COM)

CH3OH < == > C O + 2H2 (DM)

CH3OH < == > HCHO + H2 (DH)

ANALISIS TERMODINAMICO.-

El anlisis termodinmico se realiza en la parte de anexos.

4. OBJETIVOS.-

Estudiar y analizar la reaccin de metanol a formaldehdo con plata metlica (Ag.) (catalizador proporcionado por Laboratorios el Rosario).

Preparar catalizadores propios ( en base a Ag.).

Preparar catalizadores propios ( en base a Fe2O3/MoO3).

Realizar pruebas con los catalizadores preparados.

Analizar los resultados obtenidos en base a:

- Conversin

- Rendimiento

- Desactivacin

- Selectividad

5. METODOLOGIA.-

Los mtodos que se emplearn para la preparacin del catalizador son los siguientes:

Preparacin del catalizador (Ag/Al2O3) por el mtodo de impregnacin.-

El mtodo de impregnacin es muy simple, se basa en la incorporacin de fases activas a soportes, y se efecta a presin de vaco y a temperatura constante en el rotavapor. Para la preparacin del catalizador de plata sobre almina, utilizaremos oxido de Aluminio de granulometra conocida, el cul ser introducido en el rotavapor. Luego se proceder a preparar la solucin de nitrato de plata (AgNO3), de concentracin conocida, de tal forma que alcance el contenido prefijado de Ag que se desea alcanzar en el catalizador final. La solucin de nitrato de plata juntamente con las partculas de almina se sometern a calentamiento lento y sistemtico, de tal forma que se libere el exceso de agua en el rotavapor,. Por tanto para obtener una distribucin homognea de la fase activa, es decir de la Plata; el secado por evaporacin se efectuar muy lentamente, de esta manera el catin se depositar en el interior del poro uniformemente y las posibilidades de obtener un buen catalizador sern mayores, ya que al ser la velocidad de secado ms lenta, la evaporacin ocurre en el menisco del poro y la deposicin de la Plata ocurre en el fondo del mismo. Evitando as la precipitacin de la sal que originara una distribucin no homognea de la fase activa, que es lo que ocurre cuando la velocidad de secado es muy rpida.

Para obtener una mnima velocidad de secado, la temperatura dentro del rotavapor debe mantenerse en 70 C, (que es la mxima recomendada); mientras el bao de agua esta en ebullicin, es decir a 100C.

Luego efectuaremos la calcinacin de los precursores, a la temperatura de calcinacin seleccionada, para evitar la interaccin de la fase activa con la superficie del soporte.

Para obtener el componente activo o Plata metlica, se hace necesaria la reduccin del producto calcinado con hidrgeno; a una temperatura de reduccin fijada previamente para lograr un buen catalizador.

Preparacin del catalizador (Ag. porosa) por el mtodo de extraccin de Aluminio.-

Este mtodo consiste en producir un catalizador poroso mediante la extraccin de un componente. En este caso, prepararemos un catalizador poroso de Plata, mediante la extraccin del Aluminio, que se encuentra en la aleacin metlica formada por ambos componentes. Por lo tanto, preparamos inicialmente la disolucin de uno de los componentes en el otro, formando as la aleacin Aluminio-Plata.

La disolucin de ambos metales es del tipo Raney y se efecta, fundiendo ambos metales a elevadas temperaturas, la Plata funde tericamente a 1040C (a 900C comienza a ponerse pastosa) , y el Aluminio funde a 660C (aunque su xido lo hace a mas de 1000C). Para obtener la aleacin debemos fundir a ms de 1000C, en un crisol de un material resistente.

Despus que ambos se homogeneizan, se deja enfriar rpidamente la mezcla, una vez fra, se selecciona una fraccin de tamaos de partcula y se aade hidrxido de sodio (NaOH) o sosa custica, para atacar nicamente al aluminio, y extraerlo as de la mezcla, de tal manera que quede el catalizador de Plata con orificios porosos, incrementando as su superficie activada. Esto ocurre segn la reaccin:

Al + OH < == > Al(OH)4 + 3/2 H2

Despus de que transcurre esta reaccin el catalizador poroso de Ag se lava para eliminar el sodio con el agua destilada.

Preparacin del catalizador (Fe2O3/MoO3) por el mtodo de impregnacin.-

Este mtodo utiliza soporte de slica para el Fe y Mo. La slica se obtiene por calcinacin durante dos horas a 1200C. Luego se efecta la impregnacin con soluciones acuosas de Fe(NO3)3 9H2O - (NH4)6Mo7O24 4 H2O en presencia de cido ctrico. As se prepara el catalizador con diferentes porcentajes de Fe /Mo en relacin molar de 2. Luego se procede al secado y calcinacin .

Mtodo que utiliza (Ag. pura) como catalizador.-

Para el anlisis del trabajo en cuestin, y por la falta de tiempo este mtodo ser el ms factible para su realizacin ya que se dispone de Ag. metlica proporcionada por Laboratorios el Rosario. Y la tcnica es ms sencilla porque no se tiene que preparar el catalizador, ya que se utiliza Ag al 99.9% de pureza en forma de agujetas, que se colocarn sobre una rejilla, contenida dentro del reactor y encima de la misma se colocara el empaque de vidrio previamente molido y tamizado. La altura de empaque ser calculada as como el peso de catalizador que ser empleado.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.-

Una vez molido y tamizado el vidrio en # de malla -5 + 8, se introduce al reactor encima de la rejilla que contiene las agujetas de plata metlica, (que se encuent