• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 12. 2020 | Heidi Thode

En “forsømt proces” – selektiv oxidation af metanol til formaldehyd

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 12. 2020 | Heidi Thode

Kort katalysatorlevetid, stort produktionsvolumen og det evige behov for procesforbedringer har øget behovet for at forstå deaktiveringen af den industrielle jernmolybdat-katalysator samt udvikling af nye, mere stabile katalysatorer til selektiv oxidation af metanol til formaldehyd.

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 7, 2020 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Af Joachim Thrane1, Uffe Vie Mentzel2, Max Thorhauge2, Martin Høj1 og Anker Degn Jensen1
1 DTU Kemiteknik
2 Haldor Topsøe A/S

Formaldehyd er, som det mindste aldehyd med en høj reaktivitet, en vigtig C1 byggesten til en lang række produkter baseret på resiner (krydsfiner, lim og plastik), samt stof-, bil-, luftfart- og energiindustrien foruden personlig hygiejne [1,2]. Det betyder, at formaldehyd, målt på volumen, er det 9. mest producerede kemikalie i USA med en global markedsvækst på nær seks procent og en forventet årlig produktion på mere end 60 millioner tons formalin, som er det kommercielle produkt (typisk 37 vægt% formaldehyd i vandig opløsning).
Formaldehyd produceres hovedsageligt ved to forskellige industrielle processer ved katalytisk selektiv oxidation af metanol (1) [2]

CH3OH + ½ O2 → CH2O + H2O                    (1)

Den mest anvendte proces er Formox-processen, som står for 2/3 af verdens samlede produktion. Med et så stort marked og volumen, kunne det tænkes, at der ville være stor opmærksomhed på forbedring og optimering i den videnskabelige litteratur. Dette er imidlertid ikke tilfældet med kun få publicerende forskningsgrupper de seneste år (<10 artikler om året fra 2017-2019). Dette kunne indikere, at der ikke er noget at forbedre og at alt er forstået, hvilket ikke er tilfældet. 

Katalysatoren er ustabil
Siden år 1952 har en katalysator, baseret på molybdæntrioxid og jernmolybdat, været anvendt i Formox-processen, da den med en selektivitet på ~95 procent og en omsætningsgrad på over 99 procent er svær at slå [2,3]. Et antal procesforbedringer de sidste 60 år har forøget koncentrationen af metanol i føden fra 6,5 vol% ved atmosfærisk tryk til 11 vol% ved 0,5 bars overtryk. Dette har givet en produktivitetsforøgelse af formaldehyd på over 300 procent, men det er også stærkt problematisk for katalysatorens levetid, der, afhængig af procesbetingelserne, kun er 6-18 måneder, og derfor giver hyppig nedlukning af Formox-anlæggene [3]. Årsagen er, at den katalytisk aktive MoO3-fase danner flygtige forbindelser og fordamper i kontakt med metanol-føden for at udfælde længere nede i reaktoren, hvor metanolkoncentrationen er lavere, hvilket giver et stigende tryktab og en faldende selektivitet, figur 1 [1].

Deaktivering af jernmolybdat-katalysatoren
Jernmolybdat-katalysatoren syntetiseres med et overskud af molybdæn for at forbedre selektiviteten, forlænge katalysatorens levetid og forbedre den mekaniske stabilitet. Imidlertid viser katalytiske tests på pulver, at overskudsmolybdænen er fordampet allerede indenfor 10 timer [4]. Fordampningen tager imidlertid meget længere tid på de industrielle katalysatorpiller [5], hvor en fordampningsfront kan ses ved SEM efter eksponering ved reaktionsbetingelser, figur 2.
Sammen med resultater fra synkrotron-målinger er det ved matematisk modellering af fænomenerne på katalysatorpillen fundet, at molybdænfordampningen er diffusionsbegrænset, stiger med stigende temperatur og stigende metanolkoncentration, men falder med stigende oxygen og vandkoncentration, hvilket kan tages i betragtning, når procesparametre besluttes.

Alternative katalysatormaterialer
I 70’erne og 80’erne var der stort fokus på udviklingen af alternative katalysatorer til jernmolybdat-katalysatoren, dog uden den store succes. Det ledte jf. Ivanov [6] til et skarpt fald i interessen og i antallet af artikler, som også skiftede fokus til at være rent teoretiske, hvilket også er tilfældet i dag.
Behovet for en mere stabil katalysator er dog kun blevet større. Omkring 10 vægt% molybdæntrioxid på en hydroxyapatit (hovedbestanddelen i knogle), udviklet i forfatternes laboratorium, har vist sig at være en mere stabil katalysator end jernmolybdat som pulver, men med et mindre tab af selektivitet.
Stabilitetsforskellen er mindre, når katalysatoren er formet som industrielle piller grundet førnævnte diffusionsbegrænsninger ud af pillen for Mo-methoxy-specien, dog med et væsentligt lavere molybdæntab på grund af det relativt lave Mo-indhold.
Grundet den lavere selektivitet er en total erstatning af jernmolybdat ikke realistisk, men et scenarie, hvor den øverste del af katalysatorlejet erstattes med denne/eller en anden mere stabil, men lidt mindre selektiv katalysator, bør undersøges nærmere i pilotskala. En sådan kombination sænker den metanolkoncentration, som jernmolybdat-katalysatoren udsættes for downstream i reaktoren. På den måde forlænges katalysatorens levetid med samme produktivitet, og uden at der mistes for meget selektivitet.

Andre muligheder?
Fokus i litteraturen og i vores gruppe har været på at forbedre levetiden af jernmolybdat-katalysatoren og at udvikle nye katalytiske materialer, som fuldt/delvist kan bruges i de eksisterende Formox-anlæg.
Netop anvendeligheden i de eksisterende anlæg er vigtig, da anlæggene ofte er relativt små og placeret tæt på anvendelsen af formaldehyd, hvilket betyder, at der er rigtig mange. Hvis man ønsker at udvikle en ny teknologi, kunne en reaktor med et fluidiseret katalysatorleje være at foretrække i stedet for det fikserede katalysatorleje. Det ville løse problemet med tryktabsstigning, og deaktiveringen ville ske på den totale katalysatormængde og ikke kun starten af lejet.
Jernmolybdat-katalysatoren er ikke mekanisk stærk og kan derfor ikke bruges i et fluidiseret leje, men det er muligvis tilfældet for den hydroxyapatit-baserede katalysator. Dette leder tilbage til kernen af problemet, behovet for at forstå deaktiveringsprocessen og udvikle bedre katalysatorer til den selektive oxidation af metanol til formaldehyd.

E-mail:
Anker Degn Jensen: aj@kt.dtu.dk

Referencer
1. A.P.V. Soares et al., “Methanol Selective Oxidation to Formaldehyde over Iron-Molybdate Catalysts”, Catal. Rev. Sci. Eng., vol. 47, no. 1, pp. 125-174, Oct. 2005.
2. A. W. Franz et al., “Formaldehyde”, Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, pp. 1-34, 2016.
3. A. Andersson, J. Holmberg, and R. Häggblad, “Process Improvements in Methanol Oxidation to Formaldehyde: Application and Catalyst Development”, Top. Catal., vol. 59, no. 17-18, pp. 1589-1599, 2016.
4. K.V. Raun et al., “Deactivation behavior of an iron-molybdate catalyst during selective oxidation of methanol to formaldehyde”, Catal. Sci. Technol., vol. 8, no. 18, pp. 4626-4637, 2018.
5. K.V. Raun et al., “Modeling of the molybdenum loss in iron molybdate catalyst pellets for selective oxidation of methanol to formaldehyde”, Chem. Eng. J., vol. 361, no. October 2018, pp. 1285-1295, Apr. 2019.
6. K. Ivanov, “Preparation of an active and very selective iron-molybdenum catalyst for methanol oxidation”, Appl. Catal. A, Gen., vol. 116, no. 1-2, p. L1, 1994.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Kemiteknik

Seneste nyt fra redaktionen

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

Artikler fra Dansk KemiOrganisk kemi07. 10. 2026

Ved at udnytte at reaktionen mellem formaldehyd og d-Biotin (et vitamin, og et naturligt forekommende N,N'-dialkylurinstof) er reversibel, kan oligomeriseringsreaktionen guides ved at tilsætte en templat. I dette bidrag forklarer jeg, hvordan dette er blevet udnyttet til at syntetisere makrocykler,

“I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

I dybden med kemi af Lone Brun Jakobsen og Klædt på til skriftlig kemi af Lone Brun Jakobsen m.fl. Begge udgivelser på Nucleus Forlag ApS, 2026, 1. udgave, 1. oplag. Boganmeldelsen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder (læs

Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

Analytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Hvordan kan nogle af jordskorpens mest almindelige metaller omdanne lys til kemisk energi, og hvilke udfordringer skal løses, før de kan erstatte ruthenium og iridium i fremtidens lysdrevne teknologier? Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer

Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Kvantekemi gav os evnen til at forstå kemiske processer på atomart niveau. AI gør det nu muligt at anvende denne forståelse på realistiske og komplekse systemer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Fra elastik til batteri

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Princippet bag en almindelig elastik kan måske hjælpe med at løse en af den grønne omstillings største udfordringer: Lagring af energi. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Agnete

Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

BranchenytTop06. 10. 2026

Professor Søren Kegnæs vil sætte fokus på blandt andet digitalisering, innovation og trivsel i sin nye rolle som institutdirektør på DTU Kemi. DTU har udpeget professor og nuværende viceinstitutdirektør Søren Kegnæs til ny institutdirektør på DTU Kemi med tiltrædelse 1. november 2026.Søren

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Reduktion af energiomkostninger og forlængelse af vakuumpumpens levetid i fødevarepakning

  • Holm & Halby

    VidensDag’26 hos Holm & Halby

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Tilbud på GreenTips pipettespidser fra nerbe plus

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Forudkonfigurerede R&D-pakker fra Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions til forenklet opsætning af undersøgelser

  • DENIOS ApS

    Hvilke risici skal du være opmærksom på ved tekniske gasser?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    De 10 mest almindelige fejl ved brug af turbomolekylære vakuumpumper, og hvordan man undgår dem.

  • Holm & Halby

    Haier Biomedical går ind på markedet for rysteinkubatorer

  • Holm & Halby

    Ny generation af -86 °C frysere halverer næsten energiforbruget

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

  • Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

    06.10.2026

  • 30 års overvågning viser, at antibiotikaresistens kan presses tilbage

    05.10.2026

  • Spiseolier – de onde, de gode og den virkelig gode

    29.09.2026

  • Gekkoen kan hele sit hjerte uden arvæv

    29.09.2026

  • Hydrogensulfid og biokul

    22.09.2026

  • Fremtidens cement er levende

    22.09.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}