Параформальдегид: получение, свойства, сферы применения

Представляет собой бесцветное твердое сыпучее вещество, продукт полимеризации формальдегида. Вследствие частичной деполимеризации имеет слабовыраженный запах формальдегида.

Относится к классу полуацеталей – органических соединений, которые образованы при взаимодействии спиртов с альдегидами или кетонами. В результате реакции к карбонильной группе присоединяется одна молекула спирта.

Наименования (синонимы): полиоксиметилен (международное), параформ, PFA, paraformaldehyde.

Формула параформальдегида

Структурная формула

Параформальдегида можно представить двумя вариантами: химической (с обозначением элементов) и рациональной (с обозначением групп атомов).

Формула Обозначение
Химическая (CH2O)n
Рациональная OH(CH2O)nH (n = 8—100)

Важно! В рациональной формуле параформальдегида значение n – это количество мономеров – остатков формальдегида (от 8 до 100).

Получение и производство

В водных растворах формальдегида (формалина) медленно образуется белый осадок, чаще всего имеющий студенистую форму. Реакция выделения осадка ускоряется на холоде. Таким образом, в результате дегитрационной полимеризации, получается параформальдегид.

С точки зрения химической реакции, образование параформальдегида можно рассматривать как результат атаки, имеющей нуклеофильный характер, атомом кислорода одной молекулы формальдегида карбонильного атома другой молекулы.

nCH2O —> HOCH2 - (OCH2)n - 2 - OCH2OH,

где n = 7, 8

На производстве, как правило, получают 2 вида параформальдегида:

  • с низкой степенью полимеризации от 2 до 8;
  • с высокой степенью полимеризации от 8 до 100.

При изготовлении осуществляется контроль степени полимеризации формальдегида, с целью предотвращения ее высоких значений. Основные задачи – сокращение времени сушки и обезвоживания, увеличение выхода продукта. Основные методы получения:

  • Применение гребковой вакуумной сушки;
  • Распылительная сушка.

Вакуумная сушка

Классический способ производства параформа, но не самый эффективный. Для улучшения эффективности процесса сушки используют однокорпусную выпарную установку. Она концентрирует формальдегид с 50 до 75 %. После достижения 75%-ной концентрации формальдегида, он поступает в вакуум-сушилку.

В вакуум-сушилке гребкового типа происходит дальнейшая дегидратация, в процессе которой образуется параформальдегид. Побочный продукт процесса – газ, представляющий собой смесь водяных паров и формальдегида. Рациональным решением для его возвращения обратно в технологический процесс является абсорбция с помощью специальной абсорбционной колонны. При этом происходит конденсация и образуется разбавленный раствор формальдегида.

Достоинства процесса:

  • Минимизация потерь формальдегида в производственном цикле;
  • Минимальные потери твердых частиц полученной продукции;
  • Небольшие инвестиции в производство.

Недостатки:

  • Длительный производственный цикл;
  • Низкая производственная мощность;
  • Высокий расход энергии.

Распылительная сушка

При производстве с помощью распылительной сушки, формальдегид в концентрации 50 – 55 % сначала поступает в узел вакуумного концентрирования. Концентрация формальдегида достигает 80 – 85 %.

Затем концентрированный раствор формальдегида поступает в распылительную сушилку. В ней он распыляется при помощи форсунок. Воздух, который циркулирует внутри создает взвешенный слой частичек параформа. Частички затвердевают, приобретая вид гранул сферической формы. Происходит их улавливание в циклонной пылеуловительной установке.

Порошок параформа проходит этап вторичной сушки в сушилке с виброкипящим слоем. Выделяющийся во время производственных процессов газ, абсорбируется.

Преимущества:

  • Минимизация потерь формальдегида в производственном цикле;
  • Минимальные потери твердых частиц полученной продукции;
  • Короткий производственный цикл;
  • Полученный продукт имеет рыхлую структуру и хорошую растворимость;
  • Качество изделия более высокое, чем при вакуумной сушке.

Несмотря на то, что производственная мощность обоих процессов получения примерна одинакова, инвестиции в распылительную сушку гораздо выше:

Физические и химические свойства параформальдегида

Параформальдегид представляет собой белое вещество, твердое, с характерным запахом формальдегида.

Свойство Значение, особенности
Температура плавления 120 – 150°С
Температура разложения 120 – 180°С
Относительная плотность 1,5
Растворимость Хорошая в теплой воде, некоторых органических растворителем
Температура вспышки 71°С
Температура самовозгорания 300°C
Предел взрываемости в объеме воздуха 7 – 73 %
Молекулярная масса 30,0258

Применение

Используется в виде сухого вещества, а также в виде раствора с химической и физиологической активностью. Эти свойства определяют его применение. Применяется во многих сферах:

Отрасль Применение
Сельское хозяйство Дезинфицирующие составы различного назначения
Ветеринария Лекарственные препараты от отравления карбамидом
Медицина Дезинфицирующие растворы
Фармацевтика Производство витаминов
Химическая промышленность Изготовление смол, пластмасс, клеев, лаков
Золотодобыча Для нейтрализации стоков
Нефтедобыча и переработка углеводородного сырья Производство ингибиторов коррозии и поглотителей сероводорода
Виноделие Обеззараживание контейнеров для перевозки

Воздействие на организм человека и окружающую среду

При производстве и хранении параформальдегида необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

  1. Не размещать продукцию вблизи источников открытого огня;
  2. Использовать вентиляцию, в том числе и принудительную;
  3. Избегать образования статического электричества;
  4. Не допускать образования пыли.

Вредное воздействие на организм человека проявляется, в основном, из-за попадания вещества через дыхательные пути.

Воздействие проявляется следующим образом:

  1. Дыхательная система – боль в горле, жжение в носоглотке, затруднение дыхания.
  2. Кожные покровы – болевой синдром, покраснение.
  3. Глаза – ожоги роговицы, покраснение, болезненные ощущения.
  4. Пролонгированное действие на организм – риск возникновения раковых заболеваний, генетические мутации.

Для того, чтобы не допустить попадания вредных веществ и нанесение вреда организму, необходимо применять средства защиты – специальную одежду, очки, перчатки. В случае отравления веществом, необходимо незамедлительно обратиться за медицинской помощью.

Для окружающей среды параформальдегид представляет опасность вследствие токсичности для водных организмов. Не допускается его попадание в сточную канализацию любого типа.

Параформ является удобной формой для хранения и транспортировки формальдегида. При его растворении в воде образуется раствор формальдегида – пожалуй, самый известный и распространенный антисептик.

Интересные факты

Применение параформа имеет важные преимущества перед формалином:

  • Удешевление логистики;
  • Снижение класса опасности продукта;
  • Возможность транспортировки в морозы;
  • Получение на месте любой концентрации продукта;
  • Экономия при производстве.

Важно! Замена формалина параформальдегидом создает гораздо меньшую опасность для персонала и обеспечивает легкость соблюдения природоохранного законодательства.