El formaldehido

   Introducción

El formaldehido es un gas incoloro de olor característico que se mezcla bien con el aire, formándose fácilmente mezclas explosivas, además irrita gravemente los ojos e irrita el tracto respiratorio. La inhalación puede originar edema pulmonar y puede llegar a ser carcinógena para los seres humanos si se está expuesto a ella repetidamente o en un tiempo prolongado.

El formaldehido posee muchas aplicaciones en cuanto a elaboración de otros productos como son la obtención de resinas, adhesivos, desinfectantes, fertilizantes, jabones y detergentes, vacunas, medicinas, etc. y por industrias, en la industria textil y del cuero, farmacéutica, cosmética, maderera, papelera, del corcho, de fertilizantes, eléctrica y electrónica, etc. La principal aplicación del formaldehido es la obtención de resinas que se usan ampliamente en la industria papelera, del corcho, maderera y de adhesivos. Dichas resinas tienen como uso principal el ser aglutinantes de partículas o porciones de material (es decir, actúan como adhesivos). El objetivo de este reporte es analizar la viabilidad termodinámica del proceso, en términos de la reacción ocurrida; así como, cuantificar la cantidad de materia de forma global, con la finalidad de estimar la cantidad de energía involucrada durante el proceso, utilizando los balances entálpicos.

1. Viabilidad termodinámica

La reacción química, en fase gas, que se lleva durante el proceso es la siguientes:

CH3OH + 0.5O2 → CH2O + H2O    [pic 1]

Es una reacción irreversible y exotérmica, siendo el metanol el reactivo limitante y estando el oxígeno en exceso. Se suele emplear una proporción de oxigeno 3/1 en la alimentación. Esto se traduce en un exceso de 2.5 veces la cantidad necesaria de oxígeno para la conversión completa del metanol en la alimentación.

En la Figura 1 se muestra la energía de Gibbs a diferentes temperaturas, donde se puede observar que el valor se vuelve más negativo al estar incrementando la temperatura, por lo que se puede concluir que la reacción es espontanea a todas las temperaturas. La energía Gibbs fue calculada mediante la Ecuación 1.

                                          [Ec. 1][pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Figura 1. T vs ΔG  

1. Capacidad de instalada de plantas y estadísticas de ventas

3.1 Productores Actuales

México actualmente cuenta con varias empresas productoras de formaldehído, las cuales las importantes son mencionadas a continuación.

• Feno Resinas
• Alquimia Mexicana
• Abaquim
• ASLO Reactivos
• BECCO Industral

3.2 Capacidad de plantas existentes

La Figura 2 se muestra la capacidad de las empresas existentes en la producción de formaldehído anualmente, mientras que en la Figura 3 se muestra la capacidad por hora.

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Figura 2. Capacidad de producción anual de formaldehído por empresa nacional. [1,2,3,4,5,6]

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Figura 3. Capacidad de producción por hora de formaldehído de cada empresa nacional. [1,2,3,4,5,6]

3.3 Ventas

Las ventas de cada empresa se muestran en las Figura 4 y 5, donde en la primera figura es ventas anuales y en la otra ventas horarias, se puede observar que Feno Resinas es la que mayor ventas tienen en formaldehído y Abaquim  la que menos tiene.

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Figura 4. Ventas anuales de formaldehído de cada empresa nacional. [1]

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        Figura 5. Ventas horarias de formaldehído de cada empresa nacional. [1]        

1. Grado de conversión y subproductos

En la Tabla 1. Se muestra el grado de conversión del metanol y la cantidad de subproductos en plantas existentes, al igual que datos bibliográficos, donde en la industria es a partir de la oxidación de metanol con catalizador de plata, debido a que las plantas existentes aun no cuentan con la tecnología que es a partir del catalizador de óxidos metálicos.

1. Balance global de materia y energía

5.1 Balance de materia global

La Figura 6 es el balance general de materia del proceso donde se puede observar que el proceso cuenta con dos entras y salidas, donde en la corriente 1 entra una mezcla de aire y nitrógeno, en la corriente 2 agua, en la corriente 3 sale una mezcla de oxígeno y aire, y en la corriente 4 una mezcla de metanol, formaldehído y agua.

[pic 9]

Figura 6. Balance global de materia (ton/año) 

  A continuación, se realiza el balance de materia a partir de la reacción que ocurre dentro del  reactor:

En la Tabla 2 y 3 se muestra el balance de global de materia en kilo moles por año y por toneladas por año, donde se requiere 21,775 toneladas al año de metanol para producir 20,000 toneladas de formaldehído.

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