Способ получения фурфурола

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>828268

Сова Сооетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.10.79 (21) 2841227/23-04 с присоединением заявки— (51) М.Кл.з С 07 D 307/50 осударствеииый комито (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень № 41

CCCP по делам иаобретеиий и открытий (53) УДК 547.724.1.07 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.11.81 им. ирова (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола, который используется в качестве селективного растворителя я полупродукта в органическом синтезе.

Известен способ получения фурфурола ждролизом растительного сырья в присутствии 10%-ного раствора серной кислоты в шнековом смесителе при повышенной температуре и давлении (1). 1О

Недостатком этого способа является низкий выход целевого продукта — 50% от потенциального содержания фурфурола в сырье.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ получения .рурфурола из растительного сырья, заключающийся в том, что растительпое сырье пропитывают 3 — 3,5%-ным раствором серной кислоты в течение 15 мин при ко мнатной температуре, избыток раствора кислоты отжимают воздухом при давлении 2—

3 ати с последующей обработкой водяным паром при температуре 140 †1 С и давлении 4 — 7 ати и отгонкой фурфурольных паров (2).

Недостатком такого способа является низкий выход целевого продукта — 4,7—

5,7% от веса абсолютного сухого сырья (а.с.с) .

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта.

Цель достигается тем, что растительное сырье пропитывают 0,5 — 1,5%-ным водным раствором серной кислоты при 90 — 110 С в течение 3 — 5 мин с последукицим отжимом избытка кислоты, обработкой реакционной массы водяным паром при повышенных температуре и давлении и отгонкой паров фурфурола.

Обработку водяным паром предпочтительно проводят при температуре 170—

175 С и давлении 8 — 9 ати.

Отличие этого способа от известного состоит в том, что пропитку растительного сырья проводят 0,5 — 1,5% -ным распвором серной кислоты при температуре 90 — 110 С в течение 3 — 5 мин.

Это приводит к равномерному,распределению катализатора и к повышению выхода целевого продукта до 11,6 — 11,9% от веса а.с.с. или 73,4 — 77,3% от потенциального содержания фурфурола в сырье.

Отжатую кислоту используют для пропитки свежего сырья, поступающего на гидролиз. После многократного отспользования кислотный раствор, насыщенный моносахаридами, применяют в качестве питательной

878768 среды для выращивания белковых кормовых дрожжей.

П р.и м е р 1, В качестве сырья для получения фурфурола используют измельченную березовую древесину влажностью

45% с потенциальным содержанием фурфурола в ней 16,1%.

Навеску — 400 г сырья или 220 г абсолютного сухого сырья с размером частиц

2 — 5 мм — загружают в автоклав и заливают

1%-ным горячим (95 С) раствором серной кислоты при атмосферном давлении. 1%ный раствор серной кислоты по отношению к а. с.с. берут .в отношении 4: 1, что составляет 880 г. Затем повышают давление перегретым водяным паром до 2 ати. При этом температура в автокла ве повышается до

110 С. Содержимое автоклава выдерживают 5 .мин. По истечении этого времени отжимают избыток,про питочного раствора кислоты снижением давления в автоклаве до атмосферного. Пропитанное сырье прогревают в течение 10 мин перегретым водяным паром (220 С) до 170 С (давление

8 ати) и осуществляют сгонку фурфуролсодержащих паров в течение 2,5 ч. Модуль отбора конденсата по отношению к а.с.с. 2,5.

Отжатую кислоту используют для пропитки свежего сырья. После многократного использования кислотный раствор,,насыщенный моносахаридами до концентрации редуцирующих веществ (PB) 1,2 — 1,5%, применяют в качестве питательной среды для выращивания белковых кормовых дрожжей, Содержание фурфурола в конденсате, о пределенное методом газожидко10 стной хроматографии, составляет 4 78%.

Относительная ошибка определения+.4%.

Выход фурфурола 11,95% от веса а.с.с.,или

74,3% от его потенциального содержания в сырье.

15 Пример 2. Технологический процесс проводят в условиях примера 1. Отличие состоит только в том, что сырье,прогревают в течение 10 мин до 175 С (давление

9 ати),и осуществляют сгонку фурфуролсо20 держащих паров в течение 2,5 ч. В результате получают фурфуролсодержа щий конденсат с концентрацией фурфурола 4,85%.

Выход фурфурола 26,68 г или 12,1% от веса а.с.с. или 75,1% от его потенциального содержания.

Выходы фурфурола по предлагаемому и известному способам приведены в таблице.

Выход ф рфурола, %

Концентрацияя пропиточного раствора кислоты, Содержание потенциального фурфурола, %

Температура пропитки, ОС

Продолжительность пропитхи, мин

Модуль пропитки

Способ от потенциального содержания в сырье, от а. с. с.

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,8

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,6

40 — 45

14,!8

6 — 8

0,2

Комнатная

П р и м е ч а н и е: В предлагаемом способе в качестве сырья для получения фурфурола применяют березовую древесину, в известном (2) — подсолнечную лузгу, в промышленном — растительиое сырье.

Как видно из таблицы, применяемые параметры проведения процесса оптимальны.

При концентрации кислоты менее 0,5% замедляются процессы образования фурфурола, при ко!нцентрации более 1,5% выход фурфурола,не изменяется, а происходит распад трудногидролизуемых (гексозных) компонентов древесины, что нежелательно для сохранения целлюлозы для последующего гидролиза. Снижение температуры пропитки приводит к худшей пропитые сырья, а следовательно, к снижению выхода фурфурола, а увеличен не — к расходу тепла. Выход:фурфурола при,повышении температуры практически не изменяется.

Предлагаемый

Пример

2

4

6

8

11

12

13

14

16

Известный (2)

Промышленный

1!) 16,1

i6,I

16,1

16,1

16,1

Ib,1

16,1

16,1

16,1

16,1

16, I

16.1

16,1

16,1

16,1

16,1

14,7

1,0

1,0

1,0

1,5

1,5

1,5

0,5

0,5

0,2

2v

1,0

I,0

1,0

1,0

1,0

3,0 — 3,5

5

5

3

l)

5

5

2

8

30 — 45

100

110

100

I10

100

110

100

130

100

100

1СО

К омнатиая

1 1,9

1 1,9

11,9

1l,9

11,8

11,6! 1,6

I 1,6

11,8

9,4

11,8

9,4

11,8

11,9

11,8

4,7 — 5,7

74,5

74,5

74,5

74,5

73,3

72.5

72,5

72,5

73,3

58,4

73,3

58,4

73,3

58,4

74,5

73,3

32 — 38

878768

Ф о р,м у л а и.з о б р е т е н и я

Составитель И. Дьяченко

Корректор С, Файн

Редактор 3. Бородкина

Техред А, Камышникова

Заказ 1626/1228 Изд. № 595 Тираж 448 Подписное

НПО «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фнл. пред. «Патент>

Использование этого способа обеспечивает по сравнению с известными способами получения фурфурола следующие преимущества: увеличение относительного выхода фурфурола на 30 — 35/о по сравнению со способом, применяемым в настоящее время в промышленности, и на 40 — 45% ло сравнению с прототипом; получение конденсата с более высоким содержа пнем фурфурола способствует снижению удельного расхода тепла на ректификацию.

1. Способ получения фурфурола из растительного сырья, включающий лропитку растительного сырья раствором серной иислоты, отжим, избытка кислоты и обработку водяным паром при повышенных давлении и температуре с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, используют 0,5 — 1,5% -ный раствор серной кислоты и пропитку растительного сырья проводят лри 90 — 110 С в течение 3 — 5 мин.

2. Способ ло п. 1, отличающийся тем, что обработку водяным паром ведут .при давлении 8 — 9 ати и температуре 170—

175 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шарков В. И. Технология гидролизных 1производств — «Лесная промышленность». М., 1973, с. 307.

2. Гладнева А. Н. Переработка подсолнечной лузги, одубины и кукурузной кочерыжки,методом гидролиза, ЦИНТИ бумаж,ной и деревообрабатывающей промышленности. М., 1962, с. 34 (прототип).