Способ переработки целлюлозо-содержащего сырья

 

Изобретение относится к химической переработке древесины и позволяет повысить выход целевого продукта . Березовые опилки смачивают 10- 15%-ной серной кислотой, прогревают острым паром, поднимают температуру до . При подъеме температуры идет гидролиз пентозанов и дегидратация пентоз. В результате образуются фурфурол и целлолигнин.Фурфурол отгоняют, а целлолигнин гидролизуют серной кислотой. Полученный гидролизат окисляют водным раствором гипохлорита натрия в две ступени при температуре 60-100 С, при этом первую ступень проводят при рН 11,5- 12,5,расходе гипохлорита натрия 1,0- .3,5 моль/моль гексоз исходного сырья, а вторую ступень проводят при рН 3,5-4,5, расходе гипохлорита натрия 0,5-2,5 моль/моль гексоз исходного сырья в течение 4-10 ч. 5 табл. с (Л с со ел со со X ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2 А1 (19) (11) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4073940/31 — 12 (22) 19.06.86 (46) 15. 12. 87. Бюл. № 46 (71) Ленинградская лесотехническая академия им. С.N.ÊHðoâà (72) B.)T.Ñëþíÿåâ, А.Т.Порубова и Ю.И.Холькин (53) 676.1.022.8:547.724.1(088.8) (56) Бараков Т.В. и др. О получении фурфурола из солянокислых. предгидролизатов древесины. — Журнал при- кладной химии, 1968, т. 42, № 11 с . 2560-2566.

Шарков В.И. и др. Технология гидролизных производств. М.: Лесная промышленность, 1973, с. 308-309. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗОСО.—

ДЕРЖАШЕГО СЫРЬЯ (57) Изобретение относится к химической переработке древесины и позво(д1) 4 D 21 С 9/00, С 07 D 307/50 ляет повысить выход целевого продукта. Березовые опилки смачивают 1015Х-ной серной кислотой, прогревают острым паром, поднимают температуру до 160 С. При подъеме температуры идет гидролиз пентозанов и дегидратация пентоз. В р езультате образуются фурфурол и целлолигнин.Фурфурол отгоняют, а целлолигнин гидролизуют серной кислотой. Полученный гидролизат окисляют водным раствором гипохлорита натрия в две ступени при о температуре 60-100 С, при этом первую ступень проводят при рН 11,512,5,расходе гипохлорита натрия 1,0.3,5 моль/моль гексоз исходного сырья, а вторую ступень проводят при рН

3,5-4,5, расходе гипохлорита натрия

0,5-2,5 моль/моль гексоз исходного сырья в течение 4-10 ч. 5 табл.

1359382

Изобретение относится к химической переработке древесины и может оыть использовано для повышения выхода фурфурола из целлюлозосодержащего сырья.

Цель изобретения — повьппение выхода целевого продукта.

Согласно предлагаемому способу после отгонки фурфурола из пентозных полисахаридов целлюлоэосодержащего сырья целлолигнин гидролизуют серной кислотой„ полученный гексозный гидролиэат окисляют водным раствором гипохлорита натрия в две ступени при

60-100 С, при этом первую сч упень проводят при рН 11,5-12,5, расходе гипохлорита натрия 1,0-3,5 моль/моль гексоз исходного- сырья, а вторую ступень проводят при рН 3,5-4,5,расходе гипохларита натрия 0,5-2,5 моль/

/моль гексоз исходного сырья в течение 4-10 ч. Затем проводят дегидратацию и отгонку дополнительного количества фурфурола.

Пример 1,(прототип). 20 г абсолютно сухого (а.с.) целлюлозосодержащего сырья — березовых опилок смачивают 10-15 -най серной кислотой в автоклаве,прогревают острым паром, о поднимают температуру да 160 С и отгоняют фурфурол. Продолжительность процесса 2-3 ч да полной атгонки фурфурола, содержание которого равно

8,0 .

Пример 2, 50 r а,с. березовых опилок смачивают 10-15 -ной серной кислотой в автоклаве, прогревают острым паром, поднимают темпео ратуру до 160 С. При подъеме температуры идет гидрализ пентозанав и дегидратация пентоз. В результате образуются фурфурол и целлолигнин.Фур" фурол отгоняют, а целлолигнин (40 r) гидролизуют 1 -ной серной кислотой о при модуле 10 и 170 С в течение 2 ч.

Полученный гидрализат целлолигнина с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) после инверсии 3,2 .,содержанием гексоз 31,1 от а.с. целлолигнина (25 О от древесины) окисляют водным раствором гипохлорита натрия (концентрацией 35 г/л атк. хлора) о при 80 С, рН 12 в течение 1 ч. Расход гипохлорита 1,0 моль/моль исходных гексоэ. Затем раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 4,0 и дополнительна,на вторую ступень окисления, вводят

Пример ы 12-16.40 г а.с. цел40 лолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат акисляют гипохлоритом натрия при 80 С и расходе 2,5 моль/моль гексоз исходного сырья в течение

45 1 ч, фН 12,0.Затем раствор подкисляют соляной кислотой до рН 4,0 и проводят вторую ступень окисления, как в примерах 7-11. Затем отгоняют фурфурол и определяют его выход.

50 Пример ы 17-21. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролиэуют, как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют гипохлоритом натрия при расходе 3,0 моль/моль о гексоз исходного сырья и 80 С в течение 1 ч, рН 12,0. Вторую ступень проводят, как в примере 7. Патом отгоняют фурфурол и определяют его выходе гипохлорит натрия в количестве

0,5 моль/моль исходных гексоз.Полученный после окисления раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Пример ы 3-6. Способ осуществляют аналогично примеру 2, но полученный гидролизат целлолигнина окис10 ляют водным раствором гипохлорита натрия при 80 С и рН 12 в течение

1 ч. Расход гипохлорита натрия на первую ступень окисления составляет

1,0 моль/моль гексоз исходного сы15 рья.Затем массу подкисляют концентрированной НС1 до рН 4,0 и проводят вторую ступень окисления гипохлоритом натрия в количестве 0,8;

1 0 1,5 и 2,5 моль/моль исходных о

20 гексоз. Окисление проводят при 80 С в течение 4 ч. Полученный раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Пример ы 7-11. 40 r а.с. целлопигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат окисляют гипохлоритом натрия при 80 С в течение 1 ч и расходе 1,5моль/

/моль гексоз исходного сырья. Затем раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой да рН 4,0 и добавляют раствор гипохлорита натрия на вторую ступень в кбличестве

0,5; 0,8; 1,0; 1,5 и 2,5 моль/моль

З5.исходных гексоз, выдерживают в те.чение 4 ч при 80 С, отгоняют фурфурол и определяют его выход. !

1359382

Как видно из таблиц, предлагаемый способ (по сравнению с известным) повышает выход фурфурола по сравнению с прототипом (выход фурфурола по прототипу 87 от а.с древесины).

Пример ы 22-26. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2.Полученный гидролиэат окисляют гипохлоритом натрия при расходе 3,5 моль/моль исходных гексоз и 80 С, рН 12 в течение i ч.

Вторую ступень окисления проводят, как описано в примере 7. Затем отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 1-26 приведены в табл. 1.

Пример ы 27-31. 40 r а.с. целлолигнина получают и гидролизуют,как в примере 2. Полученный гидролиэат окисляют раствором гипохлорита натрия при 80 С, рН 12 и расходе 2,5моль/

/моль исходных гексоз в течение

1,2,4,6 и 8 ч. Затем раствор подкис- 20 ляют концентрированной соляной кислотой до рН 4,0, добавляют раствор гипохлорита натрия в количестве 1,0моль/

/моль гексоз и проводят вторую стуо пень окисления при 80 С в течение 25

4 ч. Полученный раствор дегидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 27-31 приведены в табл. 2. 30

Пример 32. 40 r а.с. целлолигнина получают и гидролиэуют,как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют гипохлоритом натрия в количестве 2,5 моль/моль о исходных гексоз при 80 С и рН 12 в течение 4 ч. Затем раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 4,0 и проводят вторую ступень окисления гипохлоритом нат- 1 рия в количестве 1,0 моль/моль исходо ных гексоз при 80 С в течение 6 ч.

Полученный раствор дегидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход. 45

Пример 33. 40 r а.с. целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют раствором гипохлорита .натрия на первой ступени, 50 как в примере 32. Затем раствор подкисляют концентрированной .соляной кислотой до рН 4,0 и проводят вто- руго ступень окисления, как в примере

31, но в течение 8 ч. Потом раствор дегидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Пример ы 34-35. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролизуют,как в примере 2. Полученный гидролиэат целлолигнина окисляют на второй и первой ступени, как в примере 33,но продолжительность окисления на второй ступени 9-10 ч. Полученные растворы дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход..

Данные по примерам 32 — 35 приведены в табл. 3.

Пример ы 36-39. 40 r а.с. целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют гипохлоритом натрия, как в примере 33, но температура окисления составляет 6$,70, о

90 и 100 С. После окисления растворы дегидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 36 — 39 приведены в табл. 4.

Пример ы 40-42. 40 г.а.с. целлолигнина получают и гидролиэуют как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окнсляют гипохлоритом натрия в количестве 2,5 моль/

/моль гексоэ исходного сырья при

80 С, рН 11,0, 11,5 и 12,5 в течение

4 ч. Затем подкисляют концентрированной НС1 до рН 4,0 и проводят вторуго ступень окисления гипохлоритом натрия при. расходе 1,0 моль/моль геко соз исходного сырья и 80 С в течение

8 ч. Потом раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Пример ы 42-46. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролиэуют, как в примере 2. Полученный гицролизат окисляют гипохлоритом натрия в количестве 2,5 моль/моль гексоэ исходного сырья, рН 12,0 при 80 С в течение 4 ч. Затем раствор подкисляют НС1 до рН 3,0, 3,5; 4,2 и

4,5 и проводят вторую ступень окисления гипохлоритом натрия при расходе 1,0 моль/моль гексоэ исходного о сырья, и 80 С в течение 8 ч. Затем раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 40-46 приведены в табл. 5.

1359382

Таблица1

Выход фурфурола, 7

Расход NaC1P на вторую ступень моль/моль гексоз

Пример

7 от а.с. древесины т а.с. лолигс учетом фурфурола, полученного прямым способом

9,4

1,4

1,8

0,5

1,6

9,6

1,9

0,8

10 2

2,7

1,0

9,9

1,9

2,4

1,5

2,5

9,9

1,9

2,4

0 5

2,4

10,4

3,0

10,5

2,5

0,8

3,1

3,3

11,3

1,0

11,2

3,2

4,0

10,5

2,5

3,0

11,3

3,3

3,9

0,5

11,6

3,6

0,8

1,0

12,0

4,0

5 0

3,2

1,5

11., 2

4,0

2,5

3,2

2,5

10,5

2,5

3,1

0,5

10,5

3,1

0,8

11,6

3,6

4,5

1,0

5

Формула изобретения

Способ переработки целлюлозосодержащего сырья, включающий смачива". ние сырья серной кислотой, прогрев острым паром, гидролиз пентозанов и дегидратацию пентоз при подъеме температуры с образованием фурфурола и целлолигнина, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью повышения выхода целевого продукта, после отгонки фурфурола целлолигнин гидролизуют серной кислотой и подвергают окислительной обработке водным раствором гипохлорита натрия в две ступени при о

60-100 С, при зтом первую ступень проводят при рН 11,5-12,5, расходе гипохлорита натрия 1,0-3,5 моль/моль гексоз исходного сырья, а вторую ступень проводят при рН 3,5-4,5,pac1ð ходе гипоХлорита натрия 0,5-2,5 моль/

/моль гексоз исходного сырья в течение 4-10 ч.

1359382

Продолжение табл.1

Выход фурфурола, Х

Пример т а.с. лолиг11,3

3,3

2,68

10,7

3,3

2,5

2,3

10,3

2,9

0,5

10,4

2,4

3,0

0,8

11,6

1,0

3,6

4,5

10,4

2,9

1,5

9,9

1,9

2,4

Таблица2

Выход фурфурола, Ж

ПродолжительПример

X от а.с. древесины с учетом выхода фурфурола, полученного прямым способом

12,0

4,0

-4,7

12,7

29

6,3

14,3

4,8

12,8

,31

4,7

12,7

Расход КаС1 на вторую ступень, моль/моль гексоэ ность первой ступени окисления, ч

Х от а.с. древесины

ЮМ ю с учетом фурфурола,полученного прямым.способой

1359382

Таблица3

Выход фурфурола, X

ПриПродолжительмер

T с учетом выхода фурфурола, полученного прямым способ ом

Ж от а.с. древесины ность второй ступени окисления

14,7

6,7

15,1

7,1

6,2

13,2

10

6,0

13,0 Таблица4

Выход фурфурола, Х

Пример

7. от а,с.

4,7

60

12,7

5,1

70

13, t

90

5,9

13,9

100

5,7

13,7

Таблица5

Выход фурфурола, 1

Величина рН

Пример

7 от а.с. древесины с учетом Аурфурола,полученного прямым способом

Вторая ступень

4,0

14,7

6,7

14,7

Температура окисления, С

40 11,0

41 11,5

Первая ступень с учетом фурфурола,полученного прямым способом

1359382

Продолжение табл.5

Выход фурфурола, %

Величина рН

Пример с учетои Аурфурола,полученного прямым способом

Е ат а.с. древесины

14,2

6,2

42 12,5

Первая ступень

12,0

Вторая ступень

6,6

14,6

3,0

14,6

3 5

6,6

4,2

14,7

6,7

14,4

4,5

Составитель А.йоносов

Техред Л.Сердюкова:- Корректор О.Кравпова

Редактор А.Ревин

6121/30 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4