Способ получения левоглюкозана

Авторы патента:

C07H3/10 - ангидросахара, например эпоксиды

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕВОГЛЮКОЗАНА -путем обработки лиственной древесины водным раствором катализатора с последуюпр м пиролизом в токе перегретого пара при атмосферном давлении, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и упрощения процесса , в качестве катализатора используют либо йодноватую, либо монохлоруксусную кислоты, либо хлористый марганец.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) О1) 4451Э С 07 Н 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к автонснамм сивщатввствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AG ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОВ6%УТ19 (21) 3543936/23-04 (22) 14.01.83 (46) 07.01.85. Бюл. Ф 1 (72) A.Í.Kèñëèöûí, В.И.Савиных и З.М.Родионова (71) Центральный научно-исследова.вЂ” тельский и проектный институт лесохимической промышленности (53) 547.455.07(088.8) (56) 1. Martin Kosik, Vlado Reiser

Chemische verwertung von Holzresten

durch Pyrolyse. HolztechnoXogie, 1973, 14, И 3, t79-182.

2. Авторское свидетельство СССР

В 167856, кл. С 07 Н 3/10, 1963 (прототип) .

3. Козлов В.Н. и Нимвицкий А.А.

Технология пирогенетической переработки древесины. М.-Л., 1954, с. 56, 114.

4. Корякин В.И. Термическое разложение древесины. М., 1962, с. 35.

5. Славянский А.К. и Медников Ф.А.

Технология лесохимических производств

М., "Лесная промышленность", 1970, с. 25,30,37-40.

6. Переработка продуктов пиролиза древесины. Сб. трудов ЦНИЛХИ, вып. 25, M., Лесная промышленность, 1976, с. 45. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕВОГЛЮКОЗАНА путем обработки лиственной древесины водным раствором катализатора с последующим пиролизом в токе перегретого пара при атмосферном давлении, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и упрощения про-. цесса, в качестве катализатора используют либо йодноватую, либо монохлоруксусную кислоты, либо хлористый марганец.

1133279

Изобретение относится к переработке растительного сырья путем пиролиза, конкретно к усовершен-. ствованному способу получения левоглюкозана пиролизом лиственной древе- 5 сины, и может быть использовано в лесной, целлюлозо-бумажной и химической отраслях промышпенности.

Известны способы получения лево- . глюкозана пиролизом целлюлозосодержа"10 щих материалов в присутствии катализаторов вЂ” минеральных кислот илн хлористого цинка f1) .

Однако эти катализаторы, оказывая влияние на все компоненты древесины, 1$ в том числе и на целлюлозу, изменяют процесс направленного термораспаДа последней, вследствие чего выход левоглюкозана даже при проведении пиролиза в вакууме не превышает 2р

2-3Х от древесины. Такое снижение выхода левоглюкоэана происходит as-за его вторичных превращений в зоне реакции, так как левоглюкозан, не являясь термостойким соединением, 25 .в условиях почти одновременного распада компонентов древесины и в силу морфологического строения последней не успевает покинуть зону пиролиэа и превращается в. смолистые соединения, у

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения левоглюкозана, который заключается в обработке древесины водным раствором либо цинка сернокислого, либо калийаммониевых квасцов, лйбо железоаммониевых квасцов, либо железоаммониевых квасцов, либо железа сернокислого закисного, либо железа сернокислого oKHcaoFo с последующим пиролиэом перегретым паром при атмосферном давлении, а затем в вакууме (2) .

Недостатками известного способа являются низкий выход левоглюкоэана(5-9Ж от веса, абсолютно сухого сырья)и многоступенчатостью циролиза.

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта и упро щение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения левоглюкоэана путем обработки лист-, венной древесины водным раствором ка у талиэатора с последующим пиролизом в токе перегретого пара при атмосферном давлении, в качестве катализатора используют либо нодноватую, либо монохлоруксусную кислоты, либо хлористый марганец. .Применение укаэанных катализаторов позволяет повысить выход левоглюкоэана до 10-13,4 от веса абсолютно сухого сырья и проводить процесс пиролиза в одну стадию при атмосферном давлении.

На чертеже изображены ДТГ-кри-вые дериватограмм пнролиза древесины с катализаторами, дифференцируинцими распад гемицеллюлоз (б) и целлюлозы (в): 1 вЂ” без катализатора, 2 вЂ” с монохлоруксусной кислотой, 3 вЂ” с хлористым марганцем," 4 вЂ” с йодноватой кислотой (пик О соответтвует испарению влаги).

Пиролиз древесины начинается при 250-270ОС с распада наименее термостойкого компонента вЂ” гемицеллюлоэ (280 С) начинается и процесс денолимериэации целлюлозы, достигающий максимальной скорости .при

320-330 С. Термодеструкция третьего о компонента древесины вЂ” лигнина не имеет на кривой ДТГ ярко выраженного экстремума и монотонно наклады-. вается на процессы термораспада гемицеллюлоз и целлюлозы.

Известно, что основу клеточных стенок древесины составляют пучки фибрилл целлюлозы, между которыми в виде аморфной массы откладываются гемицеллюлозы и лигнин. Вследствие такого специфического расположения компонентов и небольшой разницы между температурами их активного термораспада гемицеллюлозы и продукты их распада препятствуют свободному выходу образующегося при термораспаде целлюлозы левоглюкозана.

Если же проводить пиролиз древесины в присутствии таких катализаторов, как йодноватая кислота (кривая 4) монохлоруксусная кислота (кривая 2) или хлористый марганец (кривая 3), то как видно по ДТГ-кривым, процессы тармораспада гемицеллюлоэ и целлюлозы (пики б и в) проходят раздельно и их взаимное влияние друг на друга сведено к минимуму.

Установлено, что данные катализаторы способствуют более раннему, прн более низких температурах (205-245 С вместо 285-320 С), термораспаду гемицеллюлоз и выносу продуктов нх термораспада иэ зоны

3 1 пиролиза. Поэтому, когда начинается термораспад целлюлозы вЂ” основного источника образования левоглюкоэана, продукты термораспада ее (в том числе и левоглюкозан) лишены воэмояностк контактировать с продуктами термораспада гемицеллюлоз и превращаться в смолистые вещества (конденсация и полимеризация), поэтому выделяются в чистом виде, увеличивая выход целевого продукта.

Пиролиз обычно проводят s условиях равномерного подьема температуры со скоростью 5 С/мин до 350 СеЭтот

0 температурный решим часто применяется при.пиролизе древесины в лабораторных и промышленных аппаратах

f3)- (6g, причем скорость подъема температуры в интервале 0 5-5 С/мин не оказывает существенного влияния ие вихри летучих продуктов (pm(4).

Нагревание древесины выше 350 С нецелесообразно, поскольку въщеление жидких продуктов при этом практически прекращается.

Причем количество применяемого катализатора мошет изменяться в достаточно широких пределах, не окаэы" вая при этом заметного влияния на выход левоглюкозана (см. таблицу L).

Пример 1. Березовую . щепу размером 10х10х1 мм в количестве.

100 г (в пересчете на абсолютно су133279 4 хую древесину) погружают в ванну с водным раствором катализатора (5X-ный ala>) и выдерхивают в течение 18 ч, после чего на сетке отделяют избыточный ваствор катализатора. Получают щепу с массовой долей йодноватой кислоты 4,5Х (влашность

45X). Пропитанную щепу помещают в реактор с внешним обогревом. Î Пиролиэ проводят в токе перегретого . пара при подъеме температуры от комнатной до 350 С со скоростью !РС/мин.

Жидкие продукты собирают в ловушках, охлалдаеммк смесью льда с солью

15 (-20 С). Получают 25 г углистого остатка и 65 г конденсата (без учета сконденсировавшегося.теплоносителя).

Иощденсат обрабатывают в делительной . воронке диэтиловым эфиром и водой.

20 После .отделения водного слоя определяап в нем содермание левоглюкозаша (по

Бертрану) и пересчитывают на исходную навеску древесины. Выход левоглюкозана в приведенном примере составИ ляет 13Х от абсолютно сухой древесины.

Примеры 2-6 осуществляют аналогично (см.таблицу).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход лево. глюкоэаша от 5-9 до 10-13,4Х и значительно упростить технологию пиро лиэа.

1133219

1 о ф

C(1

ch л

1 1