Direct Synthesis of 1,1-dimethoxymethane from Methanol by Minor Modification of the Formaldehyde Production Process over FeMo Catalysts

• Published in: Oil & gas science and technology Vol. 65; no. 5; pp. 751 - 762
• Main Authors: Gornay, J, Secordel, X, Capron, M, Tesquet, G, Fongarland, P, Payen, E, Dubois, J L, Dumeignil, F
• Format: Journal Article
• Language: English; French
• Published: 01-10-2010
• Subjects: Catalysis; Catalysts; Explosions; Formaldehyde; Methyl alcohol; Natural gas; Oxidation; Partial pressure; Reactors
• ISSN: 1294-4475
• DOI: 10.2516/ogst/2009087

The partial oxidation reaction of methanol over redox catalysts mainly leads to the formation of formaldehyde. Over optimized FeMo-based catalysts, small quantities of products like formic acid or COx are also detected. As aforementioned, over a FeMo-based catalyst, the main product obtained by methanol partial oxidation is formaldehyde. This process is carried out at a low methanol partial pressure, the rich methanol composition area - over the explosivity zone - being not industrially operated. Using a rich methanol composition, we observed over the same FeMo-based catalyst, the best productivity ever reported in the literature. This opens interesting perspectives for converting formaldehyde production units (FeMo catalyst in multitubular reactor) into DMM production units by almost only changing the methanol partial pressure in the feed, while working in air as a diluting agent/oxidant.Original Abstract: La reaction d'oxydation menagee du methanol sur catalyseurs purement redox conduit principalement a la formation de formaldehyde. Sur des catalyseurs FeMo optimises, des sous-produits tres minoritaires tels que l'acide formique et les oxydes de carbone (COx) sont egalement detectes. Dans le cas de catalyseurs possedant en outre des proprietes acides, des reactions de condensation/deshydratation viennent s'ajouter au schema reactionnel d'oxydations consecutives, ce qui genere des produits supplementaires tels que le 1,1-dimethoxymethane (DMM, aussi appele methylal), le dimethylether ou encore le formiate de methyle. Parmi ces produits, le DMM possede un interet industriel particulier. En effet, de par ses proprietes physiques (tres bon solvant, basse viscosite, faible tension superficielle, etc.), ses debouches englobent de nombreuses applications comme solvant vert, intermediaire de synthese, voire carburant, en remplacement des produits issus de la petrochimie. La methode de synthese conventionnelle du DMM fait appel a 2 etapes : - production du formaldehyde et, - reaction par catalyse acide entre le formaldehyde et le methanol pour finalement former le DMM. Cependant, afin de reduire les couts de production du DMM, la mise au point d'un catalyseur et d'un procede idoine permettant sa synthese directe sont necessaires. Comme susmentionne, sur un catalyseur de type FeMo, l'oxydation du methanol conduit a la formation tres majoritaire de formaldehyde. Ce procede utilise une faible pression partielle de methanol, la zone de composition riche en methanol - hors diagramme d'explosivite - n'etant pas exploitee. En nous placant justement dans cette zone riche en methanol, nous avons observe, sur ce meme catalyseur FeMo, la meilleure productivite en DMM jamais reportee dans la litterature (4,6 kg sub(DMM).h super(-1).kg sub(Cat) super(-1) a 553 K avec une conversion de methanol de l'ordre de 56 % et une selectivite en DMM d'environ 90 %). Ces travaux ouvrent d'interessantes perspectives de reconversion d'unites de production de formaldehyde (catalyseur FeMo en reacteur multitubulaire) en unites de production de DMM, en ne modifiant pratiquement que la pression partielle de methanol dans la charge, tout en travaillant avec de l'air comme diluant/oxydant.