Способ получения фурфурола

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА гидролизом пентозансодержащего растительного сырья, включающий пропитку сырья водным раствором серной кислоты, обработку реакционной массы водяным паром и отгонку фурфурола при повышенных температуре и давлёНИИ , отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и снижения расхода серйой кислоты, используют водный раствор серной кислоты концентрации 0,2-1,5 мас.% при гидромодуле 0,6-0,8, а обработку реакционной массы водяным паром/ н отгонку фурфурола проводят пря 175 190 С и давлении 0,9-1,3 МПа.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) g(5g С 07 0 307/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3513409/23 — 04 (22) 17.08.82 (46) 23.12.83..Бюл. Р 47 (72) E. Ф. Морозов, Т. П. Цедрик, М. С. Ке.бич и В. М. Шкут (71) Белорусский ордена Трудового Красного

Знамени технологический институт им.С.М. Кирсва (53) 547.722.07 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР У 878768,,кл. C 07 0 307/50, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР У 910631, кл. С 07 0 307/50, 1978 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА гидролизом пентозансодержащего растительного сырья, включающий пропитку сырья водным раствором серной кислоты, обработку реакционной массы водяным паром и отгонку фурфУрола при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и снижения расхода серйой кислоты, используют водный раствор серной кислоты концентрации 0,2 — 1,5 мас.% при гидромодуле 0,6-0,8, а обработку реакционной массы водяным паром, и оттонку фурфурола,проводят при 175—

190 С и давлении 0,9 — 1,3 МПа.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола, который используется в качестве селективного растворителя и сырья для органического синтеза и синтеза полимеров.

Известен способ получения фурфурола гидролиэом пентозансодержащего растворитель. ного сырья, пропиткой сырья водным раствором серной кислоты при концентрации 0,5—

1,5 вес.%, гидромодуле 4 и 90 — 110оС в течение 3 — 5 мин с последую1цим отжимом избытка кислоты, обработкой реакционной массы . водхным паром при, 70 — 175оC и давлении

0,8 — 0,9 МПг и выделением целевого продукта,„1115

Недостатком этого способг является увеличение времени оборота гидролиз-аппарата из-за отжима и удаления из аппарата избытка пропитанной жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения фурфурола гидролизом пентозансодер. жащего — àñòèòåëüíîãî сырья, пропиткой сырья водным раствором серной кислоты при концентрации 0,95 — 1,2 вес.% гидромодуле 1-3 с последующим отжимом избытка кислоты сжа-; тым воздухом или паром при давлении 0,15—

0,5 МПг, абра".îòêîé реакционной массы водяным паром и отгонкой целевого продукта при 180 — 185 С и давлении 09 — 1,1 Mila (2), Однако для осуществления известного способа необходима дополнительная технологическая операция отжима избытка пропиточнаго раствора кислоты, что приводит к увеличе."тию времени оборота гидролиэ-аппарата и к увеличению энергозатрат (отжим воздухом "5 или паром). Кроме того, при пропитке сырья 0,95 — 1,2%-ным раствором серной кислоты при модуле — 3 расход моногидрата на 1 т фурфурола является большим (122 — 462 кг), Выход фурфурола с учетом извлечения его

40 в качестве побочного продукта из паров самоиспарения гидролизата и нейтрализата является недостаточно высоким — составляет

8 8% от абсолютного сухого сырья (a том числе по прямому методу — 7,8%).

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта и уменьшение расхода серной кислоты с сохранением трудногидролизуемых полисахаридов в целлолигнине.

Эта цель дсстигается тем, что пентозансодержашее растительное сырье пропитывают водным раствором серной кислоты при концентрации 0,2 — 1,5 мас.% гидромодуле 0,60,8 и об.,згбатывают реакционную массу

55 водяным парс.м = последующей отгонкой фурфурола при 175 — 190 С и давлении

0,9 — 1,3 i.-!гтг.

8 2

При сш женин температуры<175 С замедляо ется скорость процесса, выход фурфуролг снижается н составляет 7 — 8%. Влияние режимных параметров фурфурольной варки представлено в таблице. При повышении темIiapa:уры с 190 С при концентрации кисвоты qo 1.УЖ выход фурфурола практически не изменяется, г при концен-.paiIIIII кислоты

>;:,0% выход фурфурола снижается до 7,0

Фурфурол под действием избытка кислоты распадается Снижается содержание трудногидролизуемых подисахаридов (ТГПС,- в целлолигнине.

Сырье смачивают раствором серной кис;.ov» c ко|щентргци Й 0.2 — 1,5% При исполь— зовгнии В качестве катализатора раствора

„, 1 «и-;,. 1 концен панис и, 0 ф кислоты недостаточно для проведения реакции гидролизг и выход фурфуролг счнжается до 7,0%.

При повышении концентргпни кислоты . 1,5% увеличивзется pa" ход кислоте» нг е,щ«ниц „/ продукции. Избы-o= кислоты увеличивает скорость реакций распада фурфуролг и выход фурфуролг снижается. В этих условиях идет также деструкция трудногидролизуемых полисахаридов и содержание их в целлолиг нине снижается до 32 % (см. таблицу).

Смачвгние сырья ведут при гидромодуле

0.,6 — 0,8. У еньшение модуля смг ивания (0,6 снижает равномерность распределения KBTaIIHзатора между;астицами сырья, что приводит к сниженнк выхсдг фурфуролг. Применение модуля 0,6--0,,8 обеспечивает равномерное смачивание сырья и полную впитываемость им раствора кислотьь При увеличении гидромо; дуля . 0,8 в сырье накапливается избыточная влага, которая способствует распаду трудногндролизуемой части полисахаридов, и содержание их в целлолигнине снижается. Также снижается н вг»ход фурфурола. Наличие свободной жидкости в аппарате требует дополнительной технологической операции — отжима избытка лрогито шого раствора кислоты, что приводит к увеличению оборота гидролиэ-аппарата и к увеличению энергозатрат (отжим воздухом или водяным паром).

Пример 1. В качестве сырья использу-: ют измельченную березовую древесину (размер частиц 2 — 5 мм) влажностью 45%, с содержанием в ней 15, 52% потенциального фурфурола.

Навеску сырья массой 182 г (100 г абсолютно сухой древесины) смачивают 0,2%-ным раствором серной кислоть при гидромодуле

0,8, что состгвляет 80 г раствора кислоты ((моногидргтг — 1,62) . Приготовленную смесь загружают в реактор пооточного типа, прогревают в течение 15 мин перегретым до 230o< . водяным лагом до теь.пергтуры 190 С и

46,04 16,63

66,25

190 9,62

0,8

47,38 34;11

46,94 46,67

45,07 67,63

44,25 88,93

70,66

180 10,26

180 10,52

180 10,32

175 10,12

0,7

6,50

72,31

0,7

0,70

71,07

0,7

1,00

69,70

0,6

1,50

44,02 16,83

58,68

200 8,02

О,15

0,9

49,92 12,78

48,48

170 7,04

0,6

0,15

42,58 29,01

71,21

190 10,34

0,6

0,50

3 106220 давления 1,3 МПа и проводят отгонку фурфу- ролсодержащих паров в течение 120 мин.

Содержание фурфурола в конденсате опредег ляют методом газожидкостной хроматографии.

Относительная сшибка определения +4%. S

Выход фурфурола составляет 9,62% от массы а.с.с. или 66,25% от потенциального содержания его в сырье.

Целлолигннн, полученный после отгонки фурфурола, содержит 46,04% трудногидроли- 10 зуемых полисахаридов и может быть использован для получения гексозных гидролизатов.

Пример 2. В условиях примера 1 сырье смачивают 0,5 сным раствором серной кислоты при гидромодуле 0,7 и отгонку 15

0 фурфуролсодержащих паров ведут при 180 С и давлении 1,0 МПа. Выход фурфурола — 10,26% от массы а.с.с. или 70,66% от потенциального содержания его в сырье.

Содержание трудногидролиэуемых полисаха- 20 ридов в целлолигнине — 47,38%.

Пример 3, В условиях примера 1 сырье смачивают 0,7 -ным раствором серной кислоты ири гидромодуле 0,7. Отгонку фурфуролсодержащих паров ведут при 180 С и давлео нии 1,0 МПа.

Выход фурфурола составляет 10,52% от;. массы, а.с.с. или 72,31% от потенциального содержания его в сырье.

8 4

Содержание трудногидролизуемых полисаха ридов — 46,94%.

Пример 4. В условиях примера 1 сырье смачивают l o-ным раствором серной кислоты при гидромодуле 0,7, Оттонку фурфу. ролсодержащих паров ведут при 180 С и давлении 1,0 МПа, Выход фурфурола составля- ет 10,32% от массы а.с.с. илн 71,07% от потенциального содержания его в сырье.

Соде ржание трудногидролиэуемых,полисахаридов в целлолигнине — 45,02%.

Пример 5. В условиях примера 1 сырье смачивают 1,5%ным раствором серной кислоты при гидромодуле 0,6. Отгонку фурфуролсодержащих паров ведут при

175оС и давлении 0,9 МПа.

Выход фурфурола составляет 10,12% от массы а.с.с. или 69,70% от потенциального содержания его в сырье.

Содержание трудногидролизуемых полисаха* ридов в целлолигнине — 44,25%.

Результаты эксперимента представлены в таблице.

Предлагаемый способ позволяет повысить выход целевого продукта до 9,62 — 10,52%,. т.е. в среднем на 36% по сравнению с из вестным способом, а также снизить расход кислоты в 5 — 7 раз (количество монопщрата, расходуемого на 1 т фурфурола, составляет 16 — 89 кг).

1062208

Продолжение таблицы

38,26 119.40

1,50

0,6

51,93

2,00

0,7

6,78

190

46,69

32,85 206,50

65,70

1,0

180

42,68 110,40

1,60

1,0

170 9,02

62,12

44,22 111,10

1 80 9,12

62,81

44,82 38,85

0,70

0,5

59,50

40,52 161,98

2,00

0,7

170

0,4

45,72 45,88

8,72

60,06

1,00

180

45,38 93,10

7,52

51,79

0,67 160

1,00

Составитель И. Дьяченко

Техред С.Легеза Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Егорова

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород„ул. Проектная, 4

Заказ 10152/25 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5