Способ получения фурфурола

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА гидролизом пентозансодержащего растительного сырья .в присутствии концентрированной сильной минеральной кислоты с последующей дегидратацией, полученного раствора пентоз обработкой водяным паром в присутствии сильной минеральной кислоты во втором реакторе, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса и повышения выхода целе .вого продукта, в качестве сильной минеральной кислоты используют летучую кислоту и гидролиз пентозансодержащего растительного сырья проводят при 60 С и атмосферном давлении, а дегидратацию полученного раствора пентоз проводят при 100-110°С и атмосферном давлении, причем подачу раствора пентоз осуществляют сверху, а подачу пара - снизу с последующей конденсацией пара, содержащего фурфурол, декантацией и отделением жидкого фурфурола,концентрированную (Л летучую сильную минеральную кислоту рециркулируют в первый реактор. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что используют 5-6ч. соляную Кислоту азеотропной концентрации 20%.

С01ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 С 07 В 307/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТY.Щд т1. (21) 3273771/23-04 (86) РСТ/FR 80/00128 (31.07.80) (22) 02.04.81 (31) 7919935 (32) 03. 08. 79 (33) FR (46) 30.08.85. Бюл. Р 32 (72) Бернар Пьер Кари Раймон (FR) (71) Бертен э Ко (FR) (53) 547. 722 ..07 (088. 8) (.56) Патент Германии Р 740602, кл. 12 а 24, опублик.1943.

Патент Франции У 1181953, кл. С 07 j, опублик.1959. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА гидролизом пентозансодержащего растительного сырья в .присутствии концентрированной сильной минеральной кислоты с последующей дегидратацией полученного раствора пентоз обработкой водяным паром в присутствии сильной минеральной кислоты во втором реакторе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса и повышения выхода целе.вого продукта, в качестве сильной минеральной кислоты используют летучую кислоту и гидролиз пентозансодержащего растительного сырья провоо дят при 60 С и атмосферном давлении, а дегидратацию полученного раствора . пентоз проводят при 100-110 С и атмосферном давлении, причем подачу раствора пентоз осуществляют сверху, а подачу пара — снизу с последующей конденсацией пара, содержащего фурфурол, декантацией и отделением жидкого фурфурола,концентрированную летучую сильную минеральную кислоту рециркулируют в первый реактор.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что используют 5-6 н. соляную кислоту азеотропной концентра ции 20%.

1176840

Изобретение относится к способам получения фурфурола из пентозансодержащего сырья, который может быть использован в производстве синтетических текстильных волокон, пластмасс>5 синтетических каучуков.

Цель изобретения — упрощение процесса н повышение выхода целевого продукта.

Пример. Для производства

5000 т в год фурфурола необходимо

35000 т в год стержней початков кукурузы влажностью 30/(или веществ с большим содержанием пентозанов и меньшей влажностью),т.е. вес сухого 15 вещества 25000 т в год, следующего состава, X: пентозаны 32; целлюлоза 50; лигнин 18.

В гидролизер объемом 40 м загру3 жают стержни початков кукурузы из 20 расчета 3,12 т/ч сухого вещества и 207.-ную соляную кислоту с температурой 60 С из расчета 9,36 м /ч. о 3

Скорость подачи раствора гидролизата на выходе из гидролизера 25

6,55 м /ч, концентрация пентоз в

9 гидролизате 150 г/л.

Раствор гидролизата, содержащий

150 г/л пентоз, поступает в колонну образования фурфурола объемом 14 м со скоростью 6,55 м /ч. Пар при 110 С и давлении 1,3 бар подают со скоростью 1,5 т/ч. Пар с фурфуролом, который выходит из колонны, конденсиру35 ется в конденсаторе, при этом получается смесь вода — фурфурол с

95 вес.X фурфурола содержание пентоз 8 г/л). При этих условиях рециркуляционный насос подает раствор в бойлер сс скоростью 27 м /ч.

Регенерацию кислоты гидролиза, т.е. соляной кислоты, на выходе из колонны образования фурфурола и до ее возвращения в гидролизер осуществ-45 ляют в дистилляционной колонне, например тарельчатой. В колонну поступает раствор соляной кислоты, полученный после зкстракции растительных остатков после выхода из гидролизера 50 со скоростью 3,46 т/ч (13X-ная соляная кислота}и после образования фурфурола со скоростью 8,56 т/ч (17Xная соляная кислота ),т.е. в среднем

15,8Х-ная НС со скоростью 12 т/ч. 55

Из нижней части колонны регенерированную 207-ную азеотропную соляную кислоту отводят со скоростью 9,3 т/ч.

С корость выхода остаточной воды иэ верхней части колонны 2,42 т/ч, а скорость загрязняющих примесей из нижней части колонны 0,3 т/ч.

Потери соляной кислоты составляют

1% по отношению к загружаемой кислоте, или в расчете на установку производительностью 5000 т в год на уровне образования фурфурола 0,014. т/ч, а на уровне отвода загрязнений

0,06 т/ч, т.е. 0,4 т/ч фурфурола.

Смесь, содержащую 95 вес.Ж фурфурола, направляют после декантации в отстойнике и нейтрализации в реакторе со скоростью загрузки 0,67 т/ч в колонну дегидратации под давлением

100 мм рт.ст. для получения на выходе из колонны после отделения приблизительно 0,04 т/ч воды фурфурола чистотой 99 вес.Ж со скоростью на выходе

0,65 т/ч. Получают 99Х-ный фурфурол в количестве 625 кг/ч. Выход 857.

Общий расход водяного пара 7 т/ч, общий расход воды 185 м /ч.

Сжигание 2,12 т/ч (в расчете на сухое вещество ) растительных остатков, получаемых из гидролизера, с калорийностью 3400 ккал/кг дает ,7200 термий/ч (7200 10 . кал/ч) или 11 т/ч пара, следовательно,,пара получается гораздо больше, чем требуется для установки (приблизительно 7 т/ч).

Влияние температуры на скорость реакции гидролиза пентозанов в пентозы установлено путем исследования изменения концентрации пентозы в замкнутом реакторе гидролиза в зависимости от продолжительности при разных температурах.

Условия проведения опытов представлены в таблице.

Химическое равновесие в системе пентозана — пентоза замедляет скорость гидролиза и препятствует достижению максимальной концентрации пентоз в замкнутом реакторе.

При 60 С и продолжительности о гидролиза приблизительно 5 ч наблюдается реакция разложения. Энтальпия реакции гидролиза Н =

15,5 ккал/моль.

Исследования показали, что выход фурфурола возрастает в зависимости от продолжительности пребывания гидролизата в колонне образования фурфурола (оптимальной считают продолжительность, которая соответствует з ) скорости образования фурфурола, т.е. при слишком большой продолжительности пребывания гидролизата в колонне (более 2 ч) выход фурфурола уменьша-. ется) 176840 4

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить процесС в.результате проведения процесса при атмосферном давлении и повысить выход целевого продукта с 68 до 85Х.

Вес сухого ве шества, кг

Температура, с с пена аи, 23 45 «6 40 ° 5 15 ° 4 173

178 99 0,26 3! 8 30

60 14 57

0,27

13,6 150

154,4 !00

47 40,4 36

60 40 35,6 23,5 175

88 19,8 85

0,22

179,4 85

П р и м е ч а н и е.

Температура дегидратации пентоэ 100-110 С.

Использованы стернин початков кукурузы, высушенные в Криб-композиции : 11 вес. Х влаги, плотность 160 кг/и, содеркание пентозан

38 вес.X.

Составитель И.Дьяченко

Редактор Л.Пчелинская Техред 3.Палий Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5380/56

Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, И-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

Вес неочищенных початков в гидролиsepe, кг

Кислотный объем при

202 в гид ролизере, л йаксимальная концентрации пентоз в гидролизере с суго вества ес нидкости

Вьаюд полученного рфурола еорети;

casa) %.