Способ получения фурфурола

(19) 1 А 11 С 07 0 307/50 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТО. Ке Красногоим.С.М. Ки У 878768,ф 910631,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Белорусский ордена ТрудовогоЗнамени технологический институтрсва(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛАгидролизом пентозансодержащего растительногосырья, включающий пропитку сырья воднымраствором серной кислоты, обработку реакционной массы водяным паром и отгонку фурфу,.рола при повышенных температуре и давле.нни, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения выхода целевого продуктаи снижения расхода серйой кислоты, используют водный раствор серной кислоты концентра.ции 0,2 - 1,5 мас.% при гидромодуле 0,6-0,8, аобработку реакционной массы водяным паром,и оттонку фурфурола,проводят при 175 -190 С и давлении 0,9 - 1,3 МПа.Изобретение относится к усовершенствован. ному способу получения фурфурола, который используется в качестве селективного растворителя и сырья для органического синтеза и синтеза полимеров,Известен способ получения фурфурола гидролиэом пентозансодержащего растворитель ного сырья, пропиткой сырья водным раство. ром серной кислоты при концентрации 0,5 - 1,5 вес.%, гидромодуле 4 и 90 - 11 ООС в течение 3 - 5 мин с последую 1 цим отжимом избыт ка кислоты, обработкой реакционной массы . водяным паром при,70 - 175 ОС и давлении 0,8 - 0,9 МПг и выделением целевого продуктаЯ 15Недостатком этого способа является увеличение времени оборота гидролиз-аппарата иэ-за отжима и удаления из аппарата избь 1 тка пропиточной жидкости.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения фурфурола гидролизом пентозансодер жащего растительного сырья, пропиткой сырья водным раствором серной кислоты при концентрации 0,95 - 1,2 вес.% гидромодуле 1-3 с последующим отжимом избытка кислоты сжа.; тым воздухом или паром при давлении 0,15 - 0,5 МПа, обработкой реакционной массы водянь 1 м паром и отгонкой целевого продукта при 180 - 185 С и давлении 0,9 - 1,1 МПа 2,Однако для осуществления известного способа необходима дополнительная техноло. Г 1 п 1 еская операция отжима избытка пропиточного раствора кислоты, что приводит к увеличе 11 и 1 о времени ооорота гидролиэ-аппарата и к увеличению энергозатрат (отжим воздухом "5 или паром), Кроме того, при пропитке сырья 0,95 - 1,2 а-ным раствором серной кислоты при модуле 1 - 3 расход моногидрата на 1 т фурфурола является большим (122 - 462 кг), Выход фурфурола с учетом извлечения его40 в качестве побочного продукта из паров самоиспарения гидролизата и нейтрализата является недостаточно высоким - составляет 8,8% от абсолютного сухого сырья (в том числе по прямому методу - 7,8%).Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта и уменьшение расхода серной кислоты с сохранением трудногидроли. зуемых полисахаридов в целлолигнине.50Эта цель достигается тем, что пентозансодержашее растительное сырье пропитывают водным раствором серной кислоты при кон. центрации 0,2 - 1,5 мас.% гидромодуле 0,6- 0,8 и об.:11 батьтвают реакционную массу55 ВОДЯНЫМ ПааРОМ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ОтГОНКОЙ фурфурола при 175 - 190 С и давлении 0,9 - 1,3 11 гтя,8 2При сш женки температуры 175 С замедля.Оется скорость процесса, вь 1 ход фурфурола снижается и составляет 7 - 8%. Влияние режимных параметров фурфурольной варки предстгвле: О в таблице, При повышении тем. пературы190 С при концентрации киспоты до 1 0% выход фурфурола практически не изменяется, а при концентрации кислоты);:,0% выход фурфурола снижается до 7,0 а Фурфурол под действием избытка кислоты распадается Снижается содержание трудногид. ролизуемых подисахаридов (ТГПС,. в це 1 шолигнине,Сырье смачивают раствором серной кис- ЛОТЫ С Концситрацисй 0.2 - 1,5 а, При ИСПОЛЬ - ЗОВа 11 ИИ В КаЧЕСТВЕ КаТапиэаТора РЗСГЯОРаконце 11 тоацией: 0,2% - кислотынедостаточно для проведения реакции гидро- лиза и выход фурфуро 11 а счижается до 7,0%, При повышении концентра 1 тии кислоты "1,5%УВЕЛИЧИВЗЕ 1 СЯ РаСХОД КИС 10 ТЬ 1 На ЕДИИИ 1 ТУ продукш 11 Р. Избыток кислоты величивает скорость реакций распада фурфурола и выход фурфурола снижается, В этих условиях идет также деструкция трудногидролизуемых полисахаридов и содержание их в целлолиг. нине снижается до 32 % (см. таблицу),Смащвание сырья ведут при гидромодуле 0.,6 - 0,8, Уъ еньшение модуля смачивания ( 0,6 Сиижаст РаВНОМЕРНОСТЬ РаСПРЕДЕЛЕНИЯ КатаЛИ. затооа между 1 астицами сырья, что приводит к сниженик выхсда фурфурола, Применение модуля 0,6.-0,8 опеспечивает равномерное смачивание сырья и полную впитываемость им раствора кислоть 1, При увеличении гидромо; дуля, 0,8 в сырье накапливается избыточная влага, которая способствует распаду трудно Гидро:1 изуемой части полисахаридов, и содержа. ние их в целлолигнине снижается. Также снижается и вь 1 ход фурфурола, Наличие свободной жидкости в аппарате требует дополнительной технологической операции - отжима избытка лрогвто шого раствора кислоты, что приводит к увеличению оборота гидролиэ-аппарата и к увеличению энергозатрат (отжим воздухом или водяным паром).П р и м е р 1. В качестве сырья использу-;: ют измельченную березовую древесину (размер частиц 2 - 5 мм) влажностью 45%, с содержанием в ней 15 52% потенциального фурфурола,Навеску сырья массой 182 г (100 г абсолютно сухой древесины) смачивают 0,2%-ным раствором серной кислоть 1 при гидромодуле 0,8, что составляет 80 г раствора кислоты 1(моногидрата - 1,62) . Приготовленную смесь заГружают в реактор ПООточнОГО типа, прогре вают в течение 15 мин перегретым до 230 С водяным паром до тех пературы 190 С и,02 92 12,78 48 17 0,1 2,58 29 0,6 3 106220давления 1,3 МПа и проводят отгонку фурфуролсодержащих паров в течение 120 мин.Содержание фурфурола в конденсате опредегляют методом газожидкостной хроматографии.Относительная сшибка определения +4%. 5Выход фурфурола составляет 9,62% от массы а.с,с. или 66,25% от потенциального содержания его в сырье.Целлолигнин, полученный после отгонкифурфурола, содержит 46,04% трудногидролизуемых полисахаридов и может быть использован для получения гексозных гидролизатов,П р и м е р 2. В условиях примера 1сырье смачивают 0,5 ным раствором сернойкислоты при гидромодуле 0,7 и отгонку 15Э.фурфуролсодержащих паров ведут при 180 Си давлении 1,0 МПа. Выход фурфурола - 10,26%от массы а.с,с. или 70,66% от потенциальногосодержания его в сырье.Содержание трудногидролизуемых полисахаридов в целлолигнине - 47,38%.П р и м е р 3, В условиях примера 1 сырьесмачивают 0,7%-ным раствором серной кислоты ири гидромодуле 0,7. Отгонку фурфуролсодержащих паров ведут при 180 С и давле.онии 1,0 МПа,Выход фурфурола составляет 10,52% от,.массы, а,с,с. или 72,31% от потенциальногосодержания его в сырье,8 4Содержание трудногидролизуемых полисахЭридов - 46,94%,П р и м е р 4. В условиях примера 1сырье смачивают 1 о-ным раствором сернойкислоты при гидромодуле 0,7, Оттонку фурфуролсодержащих паров ведут при 180 С идавлении 1,0 МПа, Выход фурфурола составля-ет 10,32% от массы а,с,с. или 71,07% от по.тенциального содержания его в сырье.Соде ржание трудногидролнзуемых,полисахаридов в целлолигнине - 45,02%.П р и м е р 5, В условиях примера 1сырье смачивают 1,5%ным раствором сер.ной кислоты прн гидромодуле 0,6. Отгонкуфурфуролсодержащих паров ведут при175 оС и давлении 0,9 МПа.Выход фурфурола составляет 10,12% отмассы а.с.с. или 69,70% от потенциальногосодержания его в сырье.Содержание трудногидролизуемых полисахаридов в целлолигнине - 44,25%.результаты зксперимента представленыв таблице,Предлагаемый способ позволяет повыситьвыход целевого продукта до 9,62 - 10,52%,.т,е. в среднем на 36% по сравнению с из.вестным способом, а также снизить расходкислоты в 5 - 7 раз (количество монопщрата,расходуемого на 1 т фурфурола, составляет 16 - 89 кг).1062208 Продолжение таблицы 38,26 119.40 1,50 0,6 51,93 2,00 0,7 6,78 190 46,69 32,85 206,50 65,70 1,0 180 42,68 110,40 1,60 1,0 170 9,02 62,12 44,22 111,10 180 9,12 62,81 44,82 38,85 0,70 0,5 59,50 40,52 161,98 2,00 0,7 170 0,4 45,72 45,88 8,72 60,06 1,00 180 45,38 93,10 7,52 51,79 0,67 160 1,00 Составитель И. Дьяченко Техред С,Легеза Корректор Г, Решетник Редактор Н. Егорова Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 10152/25 Тираж 418 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5