¿Cómo se prepara el ácido fórmico?

Ácido fórmico, también conocido como tinta de hormiga, es el tipo de ácido más simple entre el gran grupo de ácidos carboxílicos. Este químico se hace naturalmente a partir de las picaduras de insectos, como las hormigas y las abejas. En las últimas décadas, con el avance de la ciencia y las ciencias como la química, los científicos han podido sintetizar este químico en el laboratorio.

Este es un ácido orgánico que fue obtenido por primera vez en 1671 por un naturalista llamado John Ray de la destilación de un grupo de hormigas. Pero años más tarde, este ácido también fue obtenido por Joseph Gilossack de síntesis hidrocianica. Otra síntesis de laboratorio se obtuvo en 1855 del monóxido de carbono. Este método es actualmente la mejor y más fácil forma de hacer ácido fórmico. Existen otros métodos industriales para preparar este ácido que se produce a partir de productos como metanol, ácido oxálico y ácido acético.

Preparación industrial de ácido fórmico:

1. ácido fórmico y metanol

El metanol pertenece a la categoría de alcoholes en la clasificación de productos químicos. Es un líquido incoloro, volátil, inflamable y tóxico con la fórmula química CH3OH. Se produce a partir de la destilación destructiva de la madera y principalmente a partir de monóxido de carbono e hidrógeno. Sus principales aplicaciones están en la síntesis de ácidos orgánicos como el ácido fórmico y el ácido acético como solvente.

En este método, el ácido fórmico se produce durante dos etapas de la carbonilación y producción de metanol y la hidrólisis del formato de metilo. Alrededor del 65% de los productores de este ácido en el mundo usan este método.

Paso 1: carbonilación de metanol y producción de formateos metilo:

En esta etapa, para purificar la alimentación, el gas CO pasa a través del sustrato absorbente V-101 y V-102 y la humedad en él se absorbe por completo, luego se aumenta a 65 atmósferas por el compresor K-101. Y transferido al reactor de agitador de carbonatación R-101.

Después de mezclar con el catalizador de sodio, el alimento de metanol se mezcla con la corriente de metanol de retorno y se envía al reactor. Esta corriente de retorno es enfriada por el convertidor E-103. La corriente de salida del reactor contiene compuestos como formato de metilo, metanol y monóxido de carbono, que se envían a la columna de destilación C-101 para separar el producto de formato metilo. Cabe señalar que el flujo de retorno de la sección de hidrólisis del formato de metilo también se envía a la torre.

La presión de funcionamiento de la torre es atmosférica y fuera de la parte superior de la torre, se liberan compuestos ligeros de formato metilo y monóxido de carbono. Después de enfriar en dos etapas por el convertidor y condensador E104 -E105, el gas monóxido de carbono no condensable se envía a la atmósfera que el reflujo se devuelve a la torre en una determinada proporción y el resto se transfiere a la siguiente etapa. El metanol líquido junto con el catalizador se elimina del fondo de la torre y se devuelve al reactor de carbonilación.

CH3OH + CO → HCOOCH3

Paso 2: Hidrólisis de formato metilo y producción de ácido fórmico:

La salida de formato de metilo desde la parte superior de la torre ingresará al reactor de hidrólisis R-202 después de calentarse en el convertidor E-201 junto con el flujo de agua de retorno del proceso. El flujo líquido del reactor consiste principalmente en ácido fórmico, formato metilo y agua, que se envía a la torre de destilación C-201 para purificar el producto.

La presión de funcionamiento de la torre es atmosférica. Los compuestos ligeros como el formato de metilo y el metanol húmedo se liberan de la parte superior de la torre y después de pasar por el condensador E-203, parte de él se devuelve a la columna por el flujo de reflujo y el resto a la columna de secado C-202 será enviado. En la columna de secado, se elimina una mezcla de metanol y formato de metilo de la parte superior de la columna y después de la condensación se envía a la columna de destilación C-101 por el convertidor E-204 para la separación. El efluente del fondo de la columna azeotrópica es del 77% de ácido fórmico y agua, que se envía a la columna C-301 para la concentración. En esta columna, bajo presión de funcionamiento de 6.2 atmósferas, se libera una solución de ácido fórmico al 85% del fondo de la torre y el agua de salida se envía desde la parte superior de la torre hasta el reactor de hidrólisis R-201.

HCOCH3 + H2O → HCOOH + CH3OH

2. ácido fórmico y ácido acético

El ácido fórmico y el ácido acético son moléculas orgánicas que pueden clasificarse como ácidos carboxílicos debido a la presencia del grupo carboxilo. Por lo tanto, ambos compuestos son compuestos ácidos. La principal diferencia entre el ácido fórmico y el ácido acético es que el ácido fórmico consiste en un grupo carboxilo unido a un átomo de hidrógeno, mientras que el ácido acético consiste en un grupo metilo unido a un grupo carboxilo.

El ácido fórmico se produce como un subproducto en la oxidación de la fase líquida de hidrocarburos a ácido acético. En los Estados Unidos, el butano se usa como hidrocarburo, produciendo aproximadamente 50 kilogramos de ácido fórmico por tonelada de ácido acético. En Europa, se prefiere la oxidación de nafta y se obtiene hasta 250 kg de este ácido de cada tonelada de ácido acético.

3. ácido fórmico y ácido oxálico

El ácido oxálico es un compuesto cristalino sólido orgánico incoloro que forma una solución incolora en el agua. Este ácido se clasifica como el ácido dicarboxílico más simple. Sus aplicaciones pueden mencionarse como un factor en la producción de ácido fórmico.

El ácido fórmico se puede obtener en el laboratorio calentando el ácido oxálico en glicerol anhidro y extrayendo el producto por destilación de vapor.