بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تولید فرمالدئید به عنوان یک مح صول شیمیایی پرم صرف در زمینه های مختلف صنعتی ، پز شکی وک شاورزی مورد توجه ا ست .تولید انبوه فرمالدئید با ا ستفاده از فرآیند صنعتی تبدیل کاتالی ستی متانول به فرمالدئید می سر گردیده وطی دو فرآیند انجام می گیرد . فرآیند اول دهیدروژناسیون کاتالیستی متانول به فرمالدئید ، وفرآیند دوم اکسیداسیون کاتالیستی متانول به فرمالدئید می باشد . فرآیند صنعتی اکسیداسیون متانول به فرمالدئید به علت سهولت طراحی پروسه صنعتی و کم هزینه بودن آن حائز اهمیت است .
لذا آزمایشات با هدف مطالعه این فرآیند به کمک کاتالیست مس ونقره انجام گرفت .ابتدا کاتالیست cu/sio2 و کاتالیستهای ساخته شده بعد از انجام مراحل خشک کردن به کمک جریان هیدروژن احیاء شدند. آزمایشات تحت شرایط مختلف از نظر دما، دبی جریان گاز اکسیدان - اکسیژن - ، غلظت اکسیدان ، دبی ماده اولیه - متانول - انجام می شود وهمچنین اثر ا ضافه شدن مقدار آب به خوراک متانول با ا ستفاده از سی ستم ق سمت راکتوری انجام گرفت ومرحله به مرحله بهبود شرایط اعمال شد ، تا بهترین شرایط که در آن مناسب ترین کاتالیست یعنی Ag/Sio2 %15 ، بهترین راندمان را دارد ، حاصل شد در تمام مراحل آزمایش آنالیز نمونه های سنتزشده از طریق فرآیند کاتالیستی به وسیله دستگاه کروماتوگرافی گازی انجام گرفته است .
-1مقدمه
فرمالدئید درسال 1859 میلادی بوسیله باتلرو کشف شد. اولین بار در سال 1867 میلادی دانشمند آلمانی به نام هوفمن موفق به ساخت فرمالدئید شد و در سال 1908 میلادی شرکت آی جی فاربن ایندا ستریز، آنرا به میزان تجارتی تولید و به بازار عرضه کرد.ولی تولید آن از قرن حاضر آغاز شده است. هزینه کم تولید خلوص بالا و توانایی شرکت درانجام واکنشهای شیمیایی متنوع فرمالدئید را به مهمترین ماده شیمیایی صنعتی و تحقیقاتی تبدیل کرده است.از نظر تاریخی فرمالدئید پیوسته ازمتانول تولید شده است.
در طی دهه های بعد از جنگ جهانی دوم ، در حدود %20 از فرمالدئید تولید شده در ایالات متحده آمریکا بوسیله واکنش اکسیداسیون فاز گاز غیر کاتالیستی پروپان و بوتان تولید می شده است.این اکسیداسیون غیر گزینش پذیر، یک طیف گسترده از محصولات جانبی تولید می نماید.تبدیل هیدروکربنهای با وزن مولکولی پایین با یک سیستم پیچیده جداسازی در یک دستگاه نیاز به انرژی با شدت زیاد دارد که با افزایش قیمت سوختها از نظر اقت صادی مقرون به صرفه نمی با شد.لذا تکمیل رو شهای تبدیل که کاملتر و گزینش پذیر تر عمل کنند اح ساس می شد و از این رو تولید فرمالدئید از متانول ترجیح داده می شود.
در تلا شهای انجام گرفته بعدی برای تولید فرمالدئید ، تولید آن بوسیله یک فرآیند مفید اکسیداسیون متان به فرمالدئید مورد توجه قرار گرفت.در این زمینه محدوده گ سترده ای از شرایط انجام فرآیند و کاتالی ستها مطالعه شد. اما نتایج موفقیت آمیز و قابل قبول در زمینه تولید صنعتی آن حا صل ن شد.تولید فرمالدئید از مونوک سید کربن و هیدروژن از نظر شرایط عملیاتی ، اعمال دما و ف شار غیر ممکن است.در سال 1966 فرآیند تولید فرمالدئید بوسیله اکسیداسیون دی متیل اتر از نظر صنعتی در ژاپن مورد مطالعه و کاربرد قرار گرفت. ولی در مدت زمان کوتاهی کنار گذاشته شد.امروزه تمامی فرمالدئید تجارتی در جهان از فرآیند تبدیل کاتالیستی متانول بوسیله کاتالیستهای فلزی و یا کاتالیستهای اکسید فلزی با مخلوطی ازبخار آب و هوا تولید می شود.
-2مشتقات فرمالدئید
فرمالدئید به صورت مشتقات پلی فرمالدئید و تری اکسان و تترا اکسان در دسترس است.پلی فرمالدئید یا پارا فرم یک مخلوط جامد از پلیمر های خطی پلی اکسی متیلن گلیکولها با زنجیره های با طول کم HO - CH2O - nH ،می باشد.پلی فرمالدئید از تبخیر محلول حاوی % 50 فرمالدئید در شرایط خلاء تولید می گردد. حلالیت پلی فرمالدئید در آب بسیار کم است و در آب با PH های زیاد افزایش می یابد.پلی فرمالدئید در تولید انواع رزینهای فنولیک، اوره ایک، وملامین کاربرد دارد و به عنوان ضد قارچ و ضد باکتری استفاده می شود. تری اکسان جامد بلوری بدون رنگ به صورت تریمر فرمالدئید است که با کمک کاتالیست اسیدی در حالت مایع فرمالدئید بوجود می آید و کاربرد های وسیعی در تهیه پلاستیک پلی استالی دارد.
-1-2طرز تهیه رزین های فنول فرمالدئید :
رزینهای فنول فرمالدئید را نیز می توان به طریقی تهیه کرد که ت شکیل پلیمر در خود قالب صورت پذیرد.این نوع رزینها که به نام رزینهای قالب زدنی معروف ا ست، بدین ترتیب تهیه می شود که حدود یک وزن فنول و2,3 وزن فرمالدئید در یک ظرف دو جداره و مجهز به همزن ریخته و آنرا در مجاورت کاتالیزور - سود سوزآور - ، تا دمای 70 درجه سانتی گراد برای مدت 3ساعت گرما می دهند. سپس آب ا ضافی آنرا در ف شاری کمتر از ف شار یک اتم سفر تقطیر می کنند. پلیمر بد ست آمده با ا سید بنزن سولفونیک مخلوط کرده و آنرا در قالب مورد نظر ریخته و کمی گرما می دهند.پس از مدتی کوتاهپلیمرسخت شده وکاملاً فرم قالب را به خود می گیرد. البته باید یادآور شد که می توان این نوع پلیمر را نیز مانند سایر انواع پلیمرهای فنول فرمالدئید در دو مرحله تهیه و قالبگیری نمود.
-3کاربردهای فرمالدئید
از فرمالدئید به علت از بین بردن بیشتر باکتریها به عنوان محلول ضد عفونی کننده استفاده می شود.همچنین برای نگهداری از نمونه های بیولوژیکی هم مورد استفاده قرار می گیرد. عمده ترین استفاده فرمالدئید در تولید پلیمر و سایر ترکیبات شیمیایی ا ست.رزینهای فرمالدئید،از واکنش فرمالدئید با فنول،اوره و ملامین ایجاد می شود.این مواد معمولاً به عنوان رزینهای چ سبناک در تولید تخته های سه لایی ، در ساخت ا سفنجهای قالب گیری شده و تولید ا سفنجهای عایق کاربرد دارد.بی شتر از ن صف فرمالدئید تولید شده صرف تولید رزینهای فرمالدئید می شود.
فرمالدئید در تولید مواد شیمیایی دیگرمانند،ب سیاری از الکلهای چند عاملی مثل پنتا تری اول، که در رنگ سازی و تولید مواد منفجره کاربرد دارد،ا ستفاده می شود. از دیگر م شتقات فرمالدئید می توان دی فنیل متان را نام برد.که در تهیه ترکیبات مهمی مثل پلی اوره تان که در ساخت رنگ و فوم - اسفنج - کاربرد دارد، و هگزا متیلن تترا آمین که در رزینهای فنول فرمالدئید و ساخت مواد منفجره استفاده می شود.همچنین از فرمالدئید می توان متانول و یا اسید فرمیک تولید نمود. که البته اقتصادی نیست.مهمترین کاربرد صنعتی فرمالدئید، تهیه رزینهای فرمالدئید- اوره،فرمالدئید- فنول، فرمالدئید- ملامین، و رزینهای استال را می باشد که در ادامه بحث، طرز تهیه این ترکیبات بررسی خواهند شد.
-1-3کاربرد فرمالدئید در پزشکی :
فرمالدئید میکروب کشی قوی است و تمام انواع میکروبها را نابود می کند. غلضت یک در صد آن، ضد میکروب سل است.از این ماده برای ضد عفونی اماکن و وسایل، ازار جراحی، دستگاه دیالیز و آندسکوپی استفاده می شود.فرمالدئید برای ضد عفونی کردن مکانهایی که میکروبهای تب زدا، میکروب عامل سوزش طحال،میکروب سل،و میکروب عامل خونریزیهای شدید آلوده شده باشند،بسیار مناسب است
