Способ получения фурфурола
. 3
Ь с р1)682130
Союз Советских
Социалистических
Респубпии
К ПАТЕНТУ (6!) Дополнительный к патенту (51) М. Ил.
С 07 D 305/50 (gg) Я„,лено 23,06,75 (2)) 2145956 23-04 (23) Приоритет - (32) Государственный комитет
СССР оо делам изобретений н открытий (33) (3!) (Я() УДЦ 547,722. .1.07(088.8) ()пубдииоваио 25.08.79. Бвдлетеиь М 31
Дата опубликования описания 250879
Иностранцы
Здзислав Мацеевски, Ежи Войцеховски, Зльжбета Рутковска, Казимеж Торбич, Ежи Вильчиньски, Игнацы Лахман, Гражына Сйачыньска и Рудольф Ландзк (ПНР}
Иностранное предприятие Инстытут Ценжкей Сынтэзы Органичнэй Блаховня (ПНР) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛОМ
Изобретение относится к способу получения фурфурола, который широко используется в качестве полупродукта в органической химии и химии полимеров. 5
Фурфурол является одним из продуктов термического гидролиза растительного сырья в роде отходов дерева, соломы, початков кукурузы, колосовой чешуи зерновых, маковых отходов, ба- !О гассы и других растительных отходов и сырья, содержащего соотве1ствующее количество пентозанов.
Размельченное растительное сырье насыщают водным раствором соответствующей неорганической кислоты, играющей роль катализатора, и подвергают термическому гидролиэу в присутствии водяного пара, в результате чего образуются летучие продукты, которые после конденсации дают жидкий конденсат вместе с несконденсировавшимися газами, а. твердый ос-. ат-ок является продуктом, называемым лигноЯ целлюлозой. Иэ конденсата выделяют полезные продукты, главным образом фурфурол и уксусную кислоту, а лигноцеллюлаза явл — åòся отходом,,используемым только в незначительной степени в качестве топливного материала для улучшения энергетического баланса процесса изготовления и выделения фурфурола, применяется в небольших количествах в качестве напалнителя для худших сортов картона и бумаги, а в основном как бесполезный отход подвергается самопроизвольному медленному сгоранию.
Известен способ получения фурфурола термическим гидролиэом -вердого растительного сырья, содержащего пентоэаны, водяным паром при повышенном давлении с применением серной кислоты в качестве катализатора с последующей отгонкой фурфурола и сжига-.. нием побочных продуктов процесса, с целью подвода тепла для гидролиэа (1).
Недостатком данного способа является низкий выход целевого продукта (5-6Ъ), а также наличие большого количества отходов в виде лигнацеллюлоэы.
Целью изобретения является повышение выхода фурфурола и утилизации отходов °
Это достигается тем, что пентоэан-. содержащее растительное сырье подвергают термическому гидролизу водяным паром в присутствии серной кислоты в качестве катализатора при повышенном давлении с последующей отгонкой кон682130 ния активных углей.
Термический гидролиз растительного
5 продукта, например, рапсовой соломы денсата фурфурола и нагреванием лигноцеллюлозы при температуре 200-300 С перегретым водяным паром, полученный при этом конденсат фурфурола перераба1
ывают совместно с конденсатом, полуенным при термическом гидролизе, а лигноцеллюлозу после нагревания подвергают полукоксованию топочными газами при температуре 500-600 С с последующим отделением обугленного продукта и смолы и сжиганиам.газа,, с использованием тепла от сжигания для гидролиза.
Отличие этого способа от иэвестного заключается в том, что лигноцеллюлозу подвергают нагреванию при температуре 200-300 С перегретым водяным паром, полученный при этом конденсат
Фурфурола направляют для выделения фурфурола вместе с кондвнсатом первой стадии термического гидролиза, а твердый остаток после второй ступени процесса подвергают полукоксованию топочных газов при температуре 500600 С с последующим отделением обугленного продукта и смолы и сжиганием газа.
Обугленный продукт используется в качестве полупродукта для приготовления активных углей. Полученный гаэ используется в качестве источника тепла в процессе термического гидролиэа. Двухступенчатый процесс гидролиза растительного сырья позволяет повысить выход фурфурола почти на
20% веса по отношению к известным способам и получить ценные побочные продукты как топливный гаэ, который находит, применение для нагревания аппаратов того же процесса, смолы, применяемой в качестве вяжущего материала для угля, а также обугленный остаток, который является ценным полупродуктом для изготовления активных углей.
Предлагаемый способ позволяет подвергать гидролизу с получением фурфурола такие растительные продукты, переработка которых известными методами была бы малоэффективной ввиду низкого выхода и большого количества отходов лигноцеллюлозы. Таким сырьем является, например, рапсовая солома.
Обычно она содержит около 15% пентоэанов. Термический гидролиз этого сырья по известным методам. позволяет получить выход по фурфуролу в пере счете на сухую массу порядка 5-6В, кроме того, получают около 90% лигноцеллюлозы, которая годится только для отопления некоторых промышленных печей. Термическая переработка рапсовой соломы по предлагаемому способу. позволяет получить выход по фурфуролу, доходящий до 7,53 в пересчете на сухую массу вместе с 7% смолы, ЗОВ обугленного продукта и 50-55%- горючих газов, состоящих в основном из СО
СН, СьН и других. Это позволяет увереееее eg@eaeeeeocee opoeecca cocaè
2Î
4 на 100% по отношению к известнымметодам, в основном благодаря повышению выхода по фурфуролу и получению ценного полупродукта для приготовлеили бегассы ведут по следующей схеме.
Растительный продукт после размельчения в соломорезке и насыщения соответствующим раствором катализатора в смесителе направляют в гидролизер, в котором проходит главный процесс гидролиза пентозанов с образованием фурфурола. Гидролиз ведут под давлением около 12 ати с применением насыщенного водяного пара.
Лигноцеллюлоэу направляют во второй гидролизер, в котором применяют перегретый до 250-300 С водяной пар.
Пары нз первого гидролизера соединяют с парами из второго гидролиэера и вместе направляют на ректификацию для выделения фурфурола на колоннах.
Лигноцеллюлозу из второго гидролиэера подают в печь полукоксования, где с применением топочных газов ведут процесс полукоксования.
Обугленный продукт отбирают в циклоне и направляют наружу, а полукоксовые смолы отбирают иэ сепаратора. Полукоксовые газы, уходящие верхом сепараторас возвращаются че рез кЬмпрессор в горелку, где подвергацотся сжиганию и в аиде топочных газов направляются в обжигательную печь, где отдают свое тепло, обеспечивая поддержание температуры в печи порядка 500"600 С. Избыток газов направляется для сжигания в горелке, а газы сгорания направляются в пароперегреватель, откуда после отдачи тепла и охлаждения отводятся в атмосферу.
Способ иллюстрирован следующими примерами.
Пример l. Размельченную на соломорезке рапсовую солому насыщают серной кислотой концентрацией 0,7% по весу до получения отношения водного раствора кислоты к сухой массе как 3:1. Приготовленную таким образом массу 4„5 кг загружают в гидролизер емкостью 50 л и подвергают гидролизу при помощи водяного пара давлением
12 ати . Продолжительность гидролиэа
1 ч, температура 185ОС . После этого .в течение 1 ч из гидролизера отбирают водяной пар вместе с фурфуролом.
Количество полученного конденсата равно примерно трехкратному количеству сухой массы, подвергаемой гидролизу. Полученный конденсат имеет следующий состав, вес.Ъ
Фурфурол 1,70
Органические кислоты в пересчете на уксусную кислоту 1,30
Метанол 0,4
Вода 96,6
682130 ь
ЦНИИПИ Заказ 4939/54 Тираж 513 Подписи ое
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Выход по фурфуролу в пересчете на сухую массу соломы составляет
6 вес.9. После. этого в гидролиэер вводят перегретый водяной пар с темо пературой 300 С и давлением 12 ати.
Температура в гидролизере повышается: на 239 С. По истечении 0,5 ч полу- 5 чают дополнительно 3 кг конденсата с содержанием 0,67 вес.% фурфурола (1,80% выхода в пересчете на сухую массу соломы) И, таким образом, общий выход по фурфуролу увеличивается 0 на 23%. После выгрузки лигноцеллюлозы из,гидролизера загружают ее в обжигательную печь, где подвергают полукоксованию при 500-600 С в течение
3 ч, полУчая 358,0 г обугленного продукта, что составляет 31,8% от сухой массы соломы, 75 r смол, что составляет 6,66% от сухой массы и
400 л газов следующего состава об.%г
СО 19
СО
Я
28 20
Метан 40
Этилен 3,5
Этан 7,4
Пропилен 0,9
Пропан 1,2
Состав газов не учитывает содержащегося в них водяного пара.
Пример 2. 6 кг дубовой струк.ки, насыщенной 0,7%-ным водным раствором серной кислоты в соотношении З0
3:1, загружают в гидролизер и подвергают гидролиэу, как в примере 1. Получают б кг конденсата, содержащего, вес.%г
Фурфурол 1,74 35
Органические кислоты (в пересчете на уксусную кислоту) 1,35
Метанол 40
Вода 96,21 достигая 7,0% выхода по фурфуролу в пересчете на сухую массу дерева.
После этого, как в примере 1, меняют паРаметРы гидролиэа и после втоРой 45 ступени получают дополнительно 3 кг конденсата с концентрацией 1 вес.% фурфурола, что составляет 2% выхода, таким образом, общий выход увеличивается на 29%
Из гидролиэера отбирают 3 кг лигно целлюлозы с содержаниег4, 50% влаги и подвергают ее полукоксованию в обжи гательной печи при температуре 600 С в течение 4 ч. Получают 90,0 г смол, что составляет 6% в пересчете на сухую массу стружки, 420,0 r обугленного продукта, что составляет
28% от сухой массы и 620,0 л газов, состав которых близок составу, приведенному примере 1 ° Обугленный 60 продукт содержит . 4,1 вес,% золы.
ПpHMep 3,125xrcyxoA багассы смешивают с 3, 75 кг О, 7%-ного водного раствора серной. кислоты. 5 кг приготовленной таким спо- собом массы загружают в гидролизер и подвергают гидролизу как в примере 1.В первой ступени гидролиза получают 5 кг конденсата следующего состава, вес.%:
Фурфурол 2, 256 (90% выхода) Органические кислоты(в пересчете на уксусную кислоту) 1,4
Метанол 0,2
Вода 96,144
Во второй ступени гидролиза получают 4 кг конденсата с содержанием
0,625 вес . % фурфурола (2% выхода в пересчете на сухую массу багассы), увеличивая общий выход на 18,2%.
После двухступенчатого гидролиза получают 3,0 кг лигноцеллюлоэы, которую в дальнейшем подвергают полукок-" сованию в обжигательной печи при
600 С в течение 3 ч. Получают 100,0 r смол, что составляет 8% в пересчете на сухую массу, 387,5 r обугленного продукта, т.е. 31%, а 58% от сухой массы составляют газы с составом, аналогичным составу газов s примере 1.
Обугленный продукт имеет следующий составг 8 7,91% угля, 12,09% эолй.
Формула изобретения
Способ пслучения фурфурола путем термического гидролиэа пентоэансодержащего растительного сырья водя- . ным паром в присутствии серной кислоты в качестве катализатора при повышенном давлении с последующей отгонкой конденсата фурфурола, выделение целевого продукта и использованием для термического гидролиза тепла от сжигания пофочных продуктов процес4 са, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и утилизации отходов, лигноцеллюлозу подвергают нагреванию о при температуре 200-300 С перегретым водяным паром, полученный при этом конденсат фурфурола перерабатывают совместно с конденсатом, полученным при термическом гидролиэе, а лигноцеллюлоэу после нагревания подвергают полукоксованию топочными газами при температуре 500-600 С с последу ющим отделением обугленного продукта и смолы и сжиганием газа.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ 9 1493551, кл. 12 с 24, 1971.
