Способ получения фурфурола

Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Ил, С 07 Р 305/50 32) иорите Государственный комитс СССР оо дедам изо 5 ретеннй н открытий3) 33) УДИ 547. 722. ,1.07(088,8) Опубликовано 25.08,79. Бвллет Дата опублцковацив описания Я 31 87 ИностранцыМацеевски, Ежи ВойцеховскиРутковска, Казимеж Торбич,хман, Гражына Сйачыньска и(ПНР)Иностранное предприятт Ценжкей Сынтэзы Орган(72) Авторы ивобмтвци ЗдзислаЗльжбетИгнацы и Вильчиньски,дольф Ландзк иеичнэй Блаховня аявитюл нстыту СОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛОМ(5 способуый широколупродукт и полиме риала для улучшения энергетическогобаланса процесса изготовления и выделения фурфурола, применяется в небольших количествах в качестве напал нителя для худших сортов картона ибумаги, а в основном как бесполезныйотход подвергается самопроизвольномумедленному сгоранию,Известен способ получения фурфуро- О ла термическим гидролиэом твердогорастительного сырья, содержащегопентозаны, водяным паром при повышенном давлении с применением сернойкислоты в качестве катализатора с по- )5 следующей отгонкой фурфурола и сжига-нием побочных продуктов процесса, сцелью подвода тепла для гидролиэа (1.Недостатком данного способа является низкий выход целевого продукта с)0 (5-6), а также наличие большого количества отходов в виде лигноцеллюлоэы.Целью изобретенияявляется повышение выхода фурфурола и утилизацииотходовсГЭто достигаесодержащее растгают термическопаром в присутскачестве каталиЗф давлении с посл Изобретение относится к получения фурфурола, котор используется в качестве по а в органической химии и хими ров.Фурфурол является одним из продуктов термического гидролиэа растительного сырья в роде отходов дерева, соломы, початков кукурузы, колосовой чешуи зерновых, маковых отходов, багассы и других растительных отходов и сырья, содержащего соотве 1 ствуюшее 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 газамир а твердый остаток является продуктом, называемым лигноцеллюлоэой, Иэ конденсата выделяют полезные продукты, главным образом фурфурол и уксусную кислоту, а лигноцеллюлоза является отходом, используемым только в незначительной степени в качестве топливного матется тем, что пентоэанительное сырье подверму гидролизу водяным твин серной кислоты в затора при повышенном едуюшей отгонкой кон682130 ния активных углей.Термический гидролиз растительного 5 продукта, например, рапсовой соломы 15 2 О 25 31 35 40 45 55 65 денсата Фурфурола и нагреванием лигноцеллюлозы при температуре 200-300 Сперегретым водяным паром, полученныйпри этом конденсат фурфурола перераба"ывают совместно с конденсатом, полуенным при термическом гидролизе, алигноцеллюлозу после нагревания подвергают полукоксованию топочными газами при температуре 500-600 С споследующим отделением обугленногопродукта и смолы и сжиганиам.газас использованием тепла от сжиганиядля гидролиза,Отличие этого способа от известного заключается в том, что лигноцеллюлозу подвергают нагреванию при температуре 200-300 С перегретым водянымпаром, полученный при этом конденсатФурфурола направляют для выделенияфурфурола вместе с кондвнсатом первойстадии термического гидролиза, атвердый остаток после второй ступенипроцесса подвергают полукоксованиютопочных газов при температуре 500600"С с последующим отделением обугленного продукта и смолы и сжиганиемгаза.Обугленный продукт используетсяв качестве полупродукта для приготовления активных углей, Полученный гаэиспользуется в качестве источникатепла в процессе термического гидролиэа, Двухступенчатый процесс гидролиза растительного сырья позволяетповысить выход Фурфурола почти на20 веса по отношению к известнымспособам и получить ценные побочныепродукты как топливный гаэ, которыйнаходит, применение для нагреванияаппаратов того же процесса, смолы,применяемой в качестве вяжущего материала для угля, а также обугленныйостаток, который является ценнымполупродуктом для изготовления активных углей.Предлагаемый способ позволяет подвергать гидролизу с получением фурФурола такие растительные продукты,переработка которых известными методами была бы малоэффективной ввидунизкого выхода и большого количестваотходов лигноцеллюлозы. Таким сырьемявляется, например, рапсовая солома,Обычно она содержит около 15 пентоэанов. Термический гидролиз этогосырья по известным методам. позволяетполучить выход по фурфуролу в пересчете на сухую массу порядка 5-6,кроме того, получают около 90 лигноцеллюлозы, которая годится толькодля отопления некоторых промышленныхпечей. Термическая переработка рапсовой соломы по предлагаемому способупозволяет получить выход по фурфуролу, доходящий.до 7,5 в пересчете насухую массу вместе с 7 смолы, 30обугленного продукта и 50-55 горючихгазов, состоящих в основном из СОСН, СЯ и других. Это позволяет увеПичить ефеитивеость процесса почти на 100 по отношению к известным.методам, в основном благодаря повышению выхода по фурфуролу и пдлучениюценного полупродукта для приготовлеили бегассы ведут по следующей схеме. Растительный продукт после раз мельчения в соломорезке и насыщениясоответствующим 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 полу- коксовые смолы отбирают иэ сепаратора. Полукоксовые газы, уходящие верхом сепараторас возвращаются через кЬмпрессор в горелку, где подвергаются сжиганию и в аиде топочных газов направляются в обжигательную печь, где отдают свое тепло, обеспе" чивая 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 н охлаждения отводятся в атмосферу.Способ иллюстрирован следующими примерами.П р и м е р 1. 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 45 кг загружают в гидролизер емкостью 50 л и подвергают гидролизу при помощи водяного пара давлением 12 ати, Продолжительность гидролиэа 1 ч, температура 185 ОС . После этого ,в течение 1 ч из гидролизера отбирают водяной пар вместе с Фурфуролом. Количество полученного конденсата равно примерно трехкратному количеству сухой массы, подвергаемой гидро- лизу. Полученный конденсат имеет следующий состав, вес.Фурфурол 1,70Органическиекислоты в пересчетена уксусную кислоту 1, 30Метанол 0,4Вода 96,6682130 ь ЦНИИПИ Заказ 4939/54 Тираж 513 Подписи ое Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Выход по фурфуролу в пересчетена сухую массу соломы составляетб вес.). После. этого в гидролиэервводят перегретый водяной пар с темопературой 300 С и давлением 12 ати.Температура в гидролизере повышаетсяна 239 С. По истечении 0,5 ч получают дополнительно 3 кг конденсатас содержанием 0,67 вес. фурфурола(1,80 выхода в пересчете на сухуюмассу соломы) И, таким образом, общий выход по фурфуролу увеличивается г 0на 23. После выгрузки лигноцеллюлозыиз,гидролизера загружают ее в обжигательную печь, где подвергают полукоксованию при 500-600 С в течение3 ч, получая 358,0 г обугленногопродукта, что составляет 31,8 отсухой массы соломы, 75 г смол, чтосоставляет 6,66 от сухой массы и400 л газов следующего состава об.гСО 19СОЯ28 20Метан 40Этилен 3,5Этан 7,4Пропилен 0,9Пропан 1,2 25Состав газов не учитывает содержащегося в них водяного пара.П р и м е р 2, б кг дубовой струк.ки, насыщенной 0,7-ным водным раствором серной кислоты в соотношении ЗО3:1, загружают в гидролизер и подвергают гидролиэу, как в примере 1. Получают б кг конденсата, содержащего,вес.гФурфурол 1,74 35Органические кислоты (в пересчетена уксусную кислоту) 1,35Метанол 40Вода 96,21достигая 7,0 выхода по фурфуролув пересчете на сухую массу дерева.После этого, как в примере 1, меняютпаРаметры гидролиэа и после втоРой 45ступени получают дополнительно 3 кгконденсата с концентрацией 1 вес.фурфурола, что составляет 2 выхода,таким образом, общий выход увеличивается на 29,Из гидролиэера отбирают 3 кг лигноцеллюлозы с содержаниег 4, 50 влаги иподвергают ее полукоксованию в обжи гательной печи при температуре 600 Св течение 4 ч. Получают 90,0 гсмол, что составляет 6 в пересчетена сухую массу стружки, 420,0 г обугленного продукта, что составляет28 от сухой массы и 620,0 л газов,состав которых близок составу, приведенномупримере 1Обугленныйпродукт содержит . 4,1 вес. золы,Пример 3,1 25 кг сухой 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 гидропиза получают 5 кг конденсата следующего состава, вес,;Фурфурол 2, 256(90 выхода) Органические кислоты(в пересчетена уксусную кислоту) 1,4Метанол 0,2Вода 96,144 Во второй ступени гидролиза получают 4 кг конденсата с содержанием 0,625 вес .фурфурола (2 выходав пересчете на сухую массу багассы),увеличивая общий выход на 18,2,После двухступенчатого гидролизаполучают 3,0 кг лигноцеллюлоэы, которую в дальнейшем подвергают полукоксованию в обжигательной печи при600 С в течение 3 ч. Получают 100,0 гсмол, что составляет 8 в пересчетена сухую массу, 387,5 г обугленногопродукта, т.е. 31, а 58 от сухоймассы составляют газы с составом,аналогичным составу газов в примере 1,Обугленный продукт имеет следующий составг 8 7,91 угля, 12,09 эолй.Формула изобретенияСпособ получения фурфурола путемтермического гидролиэа пентоэансодержащего растительного сырья водя- .ным паром в присутствии серной кислотыв качестве катализатора при повышенном давлении с последующей отгонкойконденсата фурфурола, выделение целевого продукта и использованием длятермического гидролиза тепла отсжигания пофочных продуктов процесса, о т л и ч а ю.щ и й с я тем,что, с целью повышения выхода целевого продукта и утилизации отходов,лигноцеллюлозу подвергают нагреваниюопри температуре 200-300 С перегретымводяным паром, полученный при этомконденсат фурфурола перерабатываютсовместно с конденсатом, полученнымпри термическом гидролиэе, а лигноцеллюлоэу после нагревания подвергают полукоксованию топочными газамипри температуре 500-600 С с последующим отделением обугленного продуктаи смолы и сжиганием газа.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Патент ФРГ .М 1493551,кл. 1224, 1971.