Способ совместного получения фурфурола и сахаров

 

Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к совместному получению фурфурола (ФР) и сахаров (СХ) . Цель - снижение энергозатрат и сокращение продолжительности процесса. Получение ФР и СХ ведут из пентозансодержащего сырья путем гидролиза пентозанов и дегидратации пентоз в присутствии H₂SO₄ (концентрация 8 - 94%) при 150- 180^oC и давлении 0,5 - 1,0 МПа с одновременной отгонкой ФР током водяного пара, последующей промывкой целлолигнинового остатка раствором уксусной кислоты (концентрация 0,2 - 2,0%) при 60 - 90^oС и его гексозным гидролизом H₂SO₄ (концентрация 0,50 - 7%) при температуре 170 - 190^oC и давлении 0,8 - 1,3 МПа. В качестве источника уксусной кислоты используют лютер фурфурольной колонны или смесь его с конденсатом упаривания последрожжевой бражки в соотношении, равном 1 : 1 - 2. Способ обеспечивает выход 3,45%-нoго ФР-конденсата 440 л и выход СХ до 37,8% от исходного абсолютного сухого сырья при продолжительности обработки 20 - 60 мин. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к усовершенствованному способу совместного получения фурфурола и сахаров из пентозансодержащего сырья, преимущественно из лиственной древесины, который используется в гидролизной промышленности. Цель изобретения снижение энергозатрат и сокращение продолжительности процесса достигается за счет промывки целлолигнинового остатка перед гексозным гидролизом раствором уксусной кислоты при определенных концентрации и температуре. Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение. П р и м е р 1. 170 кг технологической щепы березовой древесины влажностью 22,7% смешивают в червячнолопастном смесителе с 36 л 8%-ной серной кислоты, полученный материал загружают в реактор объемом 700 л и обрабатывают в токе водяного пара при температуре 150 180^oС и давлении 0,5 1,0 МПа в течение 180 мин. Получают 355 л конденсата с содержанием фурфурола 3,22% при выходе его 8,7% от абсолютно сухого сырья. После отгонки фурфурола целлолигниновый остаток обрабатывают 2%-ным раствором уксусной кислоты при 60^oС и расходе 6,0 м³/ч·т в течение 30 мин. Получают 395 л раствора с концентрацией сахаров 4,62% при выходе их 13,9% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки раствором уксусной кислоты целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу 0,5 -0,7% -ным раствором серной кислоты при 170 190^oС и давлении 0,8 1,3 MПa в течение 100 мин. Получают 1120 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,45% и выходом их 20,9% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров составляет 34,8% от исходного абсолютно сухого сырья. П р и м е р 2. 300 кг технологической щепы березовой древесины влажностью 55,6% смешивают в червячнолопастном смесителе с 2,6 л 94%-ной серной кислоты. Полученный материал загружают в реактор объемом 700 л и обрабатывают в токе водяного пара при температуре 150 165^oС и давлении 0,5 0,7 МПа в течение 120 мин. Получают 440 л конденсата с содержанием фурфурола 3,45% при выходе его 11,4% от абсолютно сухого сырья. После отгонки фурфурола целлолигниновый остаток обрабатывают 1%-ным раствором уксусной кислоты при 75^oС и расходе 5,0 м³/ч·т в течение 45 мин. Получают 500 л раствора с концентрацией сахаров 3,89% при выходе их 14,6% от исходного абсолютного сухого сырья. После обработки раствором уксусной кислоты целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1 Получают 1220 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,53% и выходом их 23,2% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров составляет 37,8% от исходного абсолютного сухого сырья. П р и м е р 3. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 2, целлолигниновый остаток обрабатывают 0,2%-ным раствором уксусной кислоты при 90^oС и расходе 4,0 м³/ч·т в течение 60 мин. Получают 535 л раствора с концентрацией сахаров 3,54% при выходе их 14,2% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки раствором уксусной кислоты целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1. Получают 11 00 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,67% и выходом их 22,0% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров составляет 36,2% от исходного абсолютного сухого сырья. П р и м е р 4. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 2, целлолигниновый остаток обрабатывают лютером фурфурольной колонны с концентрацией уксусной кислоты 0,92% при 75^oС и расходе 5,0 м³/ч·т в течение 45 мин. Получают 490 л раствора с концентрацией сахаров 3,83% при выходе их 14,1% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки лютером целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по pежиму, описанному в примере 1 Получают 1180 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,58% и выходом их 22,8% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров составляет 36,9% от исходного абсолютно сухого сырья. П р и м е р 5. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 2, целлолигниновый остаток обрабатывают смесью лютера фурфурольной колонны и конденсата упаривания последрожжевой бражки в соотношении 1 1,5 с концентрацией уксусной кислоты 0,34% при 90^oС и расходе 4,0 м³/ч·т в течение 60 мин. Получают 540 л раствора с концентрацией сахаров 3,41% при выходе их 13,8% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки смесью лютера фурфурольной колонны с конденсатом упаривaния последрожжевой бражки целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1. Получают 1090 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,69% и выходом их 22,0% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров составляет 35,8% от исходного абсолютно сухого сырья. Пример 6. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 1 целлолигниновый остаток обрабатывают 3% -ным раствором уксусной кислоты при 50·С и расходе 3,0 м³/ч·т в течение 70 мин. Получают 460 л раствора с концентрацией сахаров 3,06% при выходе их 10,7% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки раствором уксусной кислоты целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1. Получают 1080 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,16% и выходом их 17,8% от исходного абсолютного сухого сырья, т.е. общий выход сахаров составляет 28,5% от исходного абсолютно сухого сырья. П р и м е р 7. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 2, целлолигниновый остаток обрабатывают конденсатом упаривания последрожжевой бражки с концентрацией уксусной кислоты 0,1% при 100^oC и расходе 7,0 м³/ч·т в течение 20 мин. Получают 310 л раствора с концентрацией сахаров 4,12% при выходе их 9,6% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки конденсатом упаривания последрожжевой бражки целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1. Получают 1160 л гидролизата с концентрацией сахаров 1,87% и выходом их 16,3% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров 25,9% от исходного абсолютно сухого сырья. П р и м е р 8. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 1 целлолигниновый остаток обрабатывают раствором уксусной кислоты с концентрацией 3,0% при 50^oС и расходе 3,0 м³/ч·т в течение 90 мин. Получают 590 л раствора с концентрацией сахаров 2,50% при выходе их 11,2% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки раствором уксусной кислоты целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1 Получают 1140 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,08% и выходом их 18,0% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров 29,2% от исходного абсолютно сухого сырья. П р и м е р 9. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 2, целлолигниновый остаток обрабатывают конденсатом упаривания последрожжевой бражки с концентрацией уксусной кислоты 0,1% при 100^oС и расходе 7,0 м³/ч·т в течение 60 мин. Получают 930 л раствора с концентрацией сахаров 1,72% при выходе их 12,0% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки конденсатом упаривания последрожжевой бражки целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1. Получают 1170 л гидролизата с концентрацией сахаров 1,92% и выходом их 16,8% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров 28.8% от исходного абсолютно сухого сырья. П р и м е р 10. После отгонки фурфурола по режиму, описанному в примере 2, целлолигниновый остаток обрабатывают 3%-ным раствором уксусной кислоты при 100^oС и расходе 5,0 м³/ч·т в течение 60 мин. Получают 670 л раствора с концентрацией сахаров 1,86% при выходе их 9,4% от исходного абсолютно сухого сырья. После обработки раствором уксусной кислоты целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1. Получают 1180 л гидролизата с концентрацией сахаров 2,13% и выходом их 18,9% от исходного абсолютно сухого сырья, т.е. общий выход сахаров 28,3% от исходного абсолютно сухого сырья. Как следует из приведенной ниже таблицы, когда температура и расход раствора уксусной кислоты оказываются ниже (пример 6) или выше (пример 7) предельных значений (0,2 2% 60 90^oС), выход сахаров снижается на стадии обработки уксусной кислотой в 1,3 1,5 раза, а на стадии гексозного гидролиза на 20 35% Аналогичное снижение выхода сахаров имеет место, когда концентрация уксусной кислоты и продолжительность обработки становятся выше (пример 6) или ниже (пример 7) их предельных значений.

Формула изобретения

1. Способ совместного получения фурфурола и сахаров из пентозансодержащего сырья путем гидролиза пентозанов и дегидратации пентоз в присутствии 8-94% -ной серной кислоты при температуре 150-180^oС и давлении 0,5 1,0 МПа с одновременной отгонкой фурфурола током водяного пара, последующей промывкой целлолигнинового остатка и его гексозным гидролизом 0,5 0, 7%-ной серной кислотой при температуре 170-190^oС и давлении 0,8-1,З МПа, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и сокращения продолжительности процесса, целлолигниновый остаток перед гексозным гидролизом промывают 0,2-2,0%-ным раствором уксусной кислоты при 60-90^oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника уксусной кислоты используют лютер фурфурольной колонны или смесь его с конденсатом упаривания последрожжевой бражки в соотношении 1:1 1:2.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.05.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 20-1998

Извещение опубликовано: 20.07.1998        

---