Способ выделения фурфурола

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 110380 (21) 2892796/23-04 (51)-М. КП. с присоединением заявки ¹

С 07 D 307/50

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 547.722..07 (088.8) Опубликовано 15.0882 Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 15. 08. 82

Белорусский технологический институт им. С. (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ФУРФУРОЛА

Изобретение относится к усовершенствованному способу выделения фурфурола иэ содержащих его водных конденсатов паров самоиспарения гидролизата, получаемых при химической переработке древесины хвойных и хвойно-лиственных пород.

Конденсат паров самоиспарения гидролизата, служащий исходным сырьем для получения фурфурола на гидролиэно-дрожжевых и гидролизноспиртовых заводах, содержит, кроме фурфурола, ряд примесей (метиловый спирт, уксусную кислоту, терпены и др. соединения), из которых наиболее трудно отделимыми являются терпеновые углеводороды.

3а счет наличия в конденсате метилового спирта при ректификации удается частично отделить терпены в виде скипидарно-метанольной фракции. Однако значительная часть терпенов остается в фурфуроле и снижает его качество.

Основным представителем терпеновых углеводородов в конденсатах является П -цимол, в небольших коли- чествах содержится танжер-терпинен, терпинолен, дипентен и др. терпены.

С водяным паром фурфурол и терпеновые углеродороды отгоняются при близких температурах. Терпены образуют с фурфуролом нераздельно кипящие . смеси с температурой кипения, близкой.к температуре кипения фурфурола.

Основной представитель терпеновых углеводородов в конденсатах — A-öèмол образует азеотропную смесь, содержащую 68% фурфурола и кипящую при 157, 8 С (т. кип. фурфурола

161,7 С). По этой причине полное отделение фурфурола от Il-цимола и др. терпеновых углеводородов ректификационным методом с получением продукта только высокого качества невозможно.

На гидролиэных заводах, перерабатывающих древесину хвойных и хвойно-лиственных пород, как правило, получают фурфурол П сорта. Присутствие терпеновых углеводородов в товарном продукте затрудняет реализацию фурфурола и резко ограничи" вает его применение в промяшленнос25 ти органического синтеза.

Известен способ выделения фурфурола иэ конденсатов паров самоиспарения гидролизата различных псрод древесины экстракцией реакции его

30 трихлорбензолом (1).

950725

Недостаток этого способа состоит в том, что содержащиеся в конденсате терпеновые углеводороды экстрагируются совместно с фурфуролом и затрудняют последующую его очистку. 5

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выделения фурфурола из конденсата паров самоиспарения гидролиэата дре- 10 весины хвойных и хвойно-лиственных пород, заключающийся в том, что конденсат паров самоиспарения гидролизата укрепляют на основной ректификационной колонне до концентрации фурфурола 4-6Ъ. Укрепленный конденсат поступает на очистную ректификационную колонну, на которой с различных тарелок отбираются ме,танольная, скипидарно-метанольная и водно-фурфурольная фракции при

97-98 С. Последняя разделяется декантацией на фурфурольную воду, возвращаемую в технологический ,цикл, и фурфурол-сырец.

Фурфурол-сырец очищается на вакуум-ректификационной колоние, работающей по режиму с переменной ско- ростью отбора товарного продукта при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст. После отбора головкой фракции отбирают фурфурол П сорта при скорости перегонки 0,12-0,16 м /м "ч ъ .и флегмовом числе 2. Фурфурол 1 сорта отбирают со скоростью 0,280,30 м /м ч. При этом выход фурфу- 35 рола 1 сорта 75-85% от товарного продукта или 56-643 от фурфуроласырца (2).

Однако этот способ характеризуется низким выходом высококачествен- 40 ного фурфурола, а также сложностью технологического режима очистки фурфурола-сырца, заключающейся в переменной скорости отбора товарного продукта.

Цель изобретения — повышение ка вЂ, чества- целевого продукта за счет увеличения выхода фурфурола Х сорта.

Цель достигается тем, что согласно способу выделения фурфурола из конденсата паров самоиспарения гидролизата древесины хвойных и хвойно-лиственных пород ректификацией конденсата на основной и очист- 55 ной колоннах с последующей ректификацией фурфурола сырца на вакуумной колонне, конденсат после ректификации на основной колонне подвергают экстрации керосином при ве- 60 совом соотношении конденсат:керосин=, =(10-40)11, а ректификацию на ва куумной колонне проводят при скоросгти отбора фурфурола 0,4-0,5 м /м .ч и флегмовом числе 1-1,5.

Таблица 1 пень извлеия, %, от одного коества мо- Фурфурола

10г1

99,9

6,4

Фурфурол

4,0

3 5

99,5

20:1 и -Цимол

0,2

Вода 95,8

30:1

99,0

98;6

2,0

1,2

40:1

Терпеновые углеводороды селективно извлекаются из конденсата керосином.

Керосин практически нерастворим в воде и легко отделяется от водного слоя декантацией ° При высокой экстракционной способности по отношению к терпенам керосин практически не извлекает фурфурол из водных растворов. Высокая экстракционная способность керосина по отношению к терпенам обеспечивает эффективное из" влечение последних при многократной циркуляции органического растворителя до состояния насыщения в соотношении с конденсатом 1:10-1:40 по массе. Насыщенный терпенами органический растворитель может использоваться в качестве высококалорийного топлива в котельной или подвергаться дальнейшей переработке с целью получения технического растворителя.

Пример 1. Водные растворы, содержащие 4% фурфурола и 0,2Ъ и-цимола, обрабатывают осветительным керосином (ГОСТ 4753-68) при соотношении водной и органической фаз

10:1. Время обработки 5 мин, время расслаивания фаз 5 мин. Рафинат (проэкстрагированный водный раствор)анализируют методом газожидкостной хроматографии на содержание фурфурола и и -цимола. Анализ осуществ-, ляют на хроматографе "Цвет-1" с пламенно-ионизационным детектором.

Условия анализа: колонка длиной

2 м и внутренним диаметром 3 мм заполнена хромосорбом W с нанесенным на него реоплексом-400 в количестI ве 203 от массы хромосорба; температура анализа 120ОС, расход газаносителя (азота) 25 мл/мин. Количественную обработку хроматограмм производят методом внутренней стандартизации (стандарт — изо-амиловый спирт) . Аналогичные исследования проводят при соотношении водной и органической фаз 20:1, 30:1 и 40:1, Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

950725

Ступени Эктр-. экстрак- агент ции

30 п-Цимола

Фурфурола

Чистый зкстрагент (керосин) 35

99,6 .

3,0

Экстракт после

1-ой ступени

99,4 0,8

КО=25

КО=22

Экстракт после

Н-ой ступени

Выкипает до

200оС, % не менее

20

99,0

0,5

Полученные данные свидетельствуют, что керосин является эффективным экстрагентом П -цимола из воднофурфурольных растворов. При высокой степени извлечения и-цимола (99%) фурфурол извлекается только на 5

1-6% .

Пример .2. Укрепленный на основной колонне конденсат паров самоиспарения гидролизата, содержащий 4,6% фурфурола и 0,1% п-цимола, .10 обрабатывают осветительным керосином (ГОСТ 4753-68) при соотношении конденсат: растворитель 20г1 по массе. Продолжительность обработки и расслаивания фаз по 5 мин. Экстракт после предыдущей ступени экстракции используют в качестве экстрагента в последующей ступени экстракции.

Результаты трех последовательных ступеней экстракции одной порцией органического растворителя приведены в табл. 2.

Таблица 2

Степень извлечения,%, 25 от исходного количества в конденсате

Из данных табл. 2 видно, что после трех ступеней экстракции органический растворитель практически не извлекает фурфурол, в то время как степень извлечения П -цимола остается высокой. Полученные данные свидетельствуют о возможности многократного использования экстрагента в технологическом цикле.

Пример 3. 8000 г конденсата паров самоиспарения гидролизата, содержащего 5,5% фурфурола и 0,1% й-цимола обрабатывают в четыре ступени одной порцией осветительного керосина массой 100 г при соотношении конденсат: керосин 20:1 по массе на каждой ступени. Содержание фурфурола в конденсате после обработки 5,44%. Потери фурфурола по ступеням 2,7, 1,2., 0,5 и 0,2% соответственно. Средние потери фурфурола в процессе обработка конденсата

1,15%. Содержание и-цимола в конденсате 0,005% (степень извлечения 95%).

Из обработанного конденсата выделяют фурфурол-сырец путем укрепления фурфурола на насадочной ректификационной колонке периодического действия эффективностью 18 тео- ретических тарелок при атмосферном давлении. При 96-98 С и флегмовом числе 1-1,5 отбирают водно-фурфурольную фракцию и отделяют фурфурол-сырец декантацией. Фурфуроль ную воду возвращают в перегонный куб. Выделенный в количестве 343 гфурфурол-сырец подвергают очистке на насадочной ректификационной колонке эффективностью 8 теоретических тарелок при остаточном давлении.

40-60 мм рт. ст. Скорость отбора продукта 0,4-0,5 м /м ..ч, флегмовое L ! число 1,0-1,5. Головную фракцию отбирают в количестве 33,5 г (9% от загруэки) . Выход товарного Фурфурола 282 г или 82% от фурфуроласырца. Выделе нный опытный об;раз ец товарного фурфурола содержит 99,6% основного вещества и по всем показателям отвечает требованиям на фурфурол 1 сорта по ГОСТ .10437-71.

Эффективность извлечения терпеновых углеводородов из конденсатов керосином ГОСТа 4753-68 сортов КО-22 и КО-25, которые вырабатываются из малосернистных нефтей и имеют следующий Фракционный состав:

Конец кипения, С, не выше 300 280. Этот экстрагент и рекомендуется для промышленного процесса.

Обработка конденсата керосином не ухудшает качества фурфурола, что подтверждает хроматографиче:кий анализ образцов фурфурола показыва950725

Формула изобретения

Составитель И. Дьяченко

Редактор H. Киштулинец Техред З.Палий КоРРектоР Г. Решетник

Заказ 5890/26 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ют, что в образце фурфурола-сырца, полученного по данному способу никаких новых примесей не обнаружено.

Следовательно, обработка керосином не влияет на использование фурфуро-. ла I сорта.

По сравнению с известным способом предлагаемый обеспечивает получение фурфурола 1 сорта с выходом до 82% от фурфурола-сырца, а также позволяет исключить необходимость отбора скипидарной фракции на очистной колонне с верхних тарелок колонны от бирают метанольную фракцию, а фурфурольную фракцию отбирают при 97-98 С (с 27-28 тарелок от низа колонны).

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс очистки фурфуроласырца, поскольку последний не содержит =ерпенов, исключается необходимость применения усложненного режима отгонки товарного фурфурола с переменной скоростью.

Расход растворителя на 1 т. товарного фурфурола 330 кг.

Кроме того, насыщенный терпенами органический растворитель может быть реализован как технический растворитель либо использован в качестве высококалорийного топлива для нужд предприятия.

Способ выделения фурфурола иэ конденсата паров самоиспарения гидролиэата древесины хвойных и хвой5 но-лиственных пород ректификацией конденсата на основной и очистной колоннах с последующей ректификацией фурфурола-сырца на вакуумной колонне, отличающийся щ тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, конденсат после ректификации на основной колонне подвергают зкстракции керосином при весовом соотношении конденсат:керосин=(10-40):1, а ректификацию на вакуумной колонне проводят при скорости отбора фурфурола 0,40,5 м /м ч и флегмовом числе

1"1,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

9 266775, кл. С 07 D 307/48, 1966.

2. Цирлин Ю.A. Ректификация фурфурола. М, "Лесная промышленность

1971, с. 95, 99, 108-109, 154 (прототип).