Способ получения левоглюкозана

,(191 011 4 07 Н 3/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЖЪТЮ к двтокнамм свщпвытву(71) Центральный научно-исследовательский и проектный институт лесохимической промышленности(56) 1, Магг.п Козйс, ЧХайо Ке 1 зегСЬевпзсЬе чегюеггцп 8 акоп НоХзгезйепдцгсп Руго 1 узе. НоХзйесЬпо 1 одхе,1973, 14, В 3, 179-182.2. Авторское свидетельство СССР167856, кл. С 07 Н 3/10, 1963(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕВОГЛЮКОЗАНА путем обработки лиственной древесины водным раствором катализатора с последующим пиролизом в токе перегретого пара при атмосферном давлении, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличениявыхода целевого продукта и упрощения про-. цесса, в качестве катализатора используют либойодноватую, либо монохлоруксусную кислоты, либо хлористый марганец.Изобретение относится к переработке растительного сырья путем пиролиза, конкретно к усовершен-. ствованному способу получения левоглюкозана пиролизом лиственной древе сины, и может быть использовано в лесной, целлюлозо-бумажной и химической отраслях промышпенности.Известны способы получения лево- . глюкозана пиролизом целлюлозосодержа"10 щих материалов в присутствии катализаторов - минеральных кислот илн хлористого цинка И .Однако эти катализаторы, оказывая влияние на все компоненты древесины, 1 в том числе и на целлюлозу, изменяют процесс направленного термораспаДа последней, вследствие чего выход левоглюкозана даже при проведении пиролиза в вакууме не превышает Ю 2-37. от древесины. Такое снижение выхода левоглюкоэана происходит из-за его вторичных превращений в зоне реакции, так как левоглюкозан, не являясь термостойким соединением, 25 ,в условиях почти одновременного распада компонентов древесины и в сиду морфологического строения последней не успевает покинуть зону пиролиэа и превращается в. смолистые соединения, уНаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения левоглюкозана, который заключается в обработке древесины водным раствором либо цинка сернокислого, либо калийаммониевых квасцов, лйбо железоаммониевых квасцов, либо же" лезоаммониевых квасцов, либо железа сернокислого закисного, либо железа сернокислого окисного с последующим пиролиэом перегретым паром при атмосферном давлении, а затем в вакууме Я .Недостатками известного способа являются низкий выход левоглюкоэана 15-9 Х от веса, абсолютно сухого сырья)и многоступенчатостью циролиза.Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта и упро" 50 щение процесса.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениялевоглюкоэана путем обработки лист-,венной древесины водным раствором ка уталиэатора с последующим пиролизом втоке перегретого пара при атмосферномдавлении, в качестве катализато" ра используют либо нодноватую, либо монохлоруксусную кислоты, либо хлористый марганец..Применение укаэанных катализаторов позволяет повысить выход левоглюкоэана до 10-13,4 от веса абсолютно сухого сырья и проводить процесс пиролиза в одну стадию при атмосферном давлении.На чертеже изображены ДТГ-кри вые дериватограмм пнролиза древесины скатализаторами, дифференцирующими распад гемицеллюлоз (б) и целлюлозы (в); 1 - без катализатора, 2 - с монохлоруксусной кислотой, 3 - с хлористым марганцем 4 - с йодноватой кислотой (пик О соответтвует испарению влаги).Пиролиз древесины начинается при 250-270 С с распада наименее термостойкого компонента - гемицеллюлоэ (280 С) начинается и процесс денолимериэации целлюлозы, достигающий максимальной скорости .при 320-330 С, Термодеструкция третьегоокомпонента древесины - лигнина не имеет на кривой ДТГ ярко выраженного экстремума и монотонно наклады-. вается на процессы термораспада гемицеллюлоз и целлюлозы.Известно, что основу клеточных стенок древесины составляют пучки фибрилл целлюлозы, между которыми в виде аморфной массы откладываются гемицеллюлозы и лигнин. Вследствие такого специфического расположения компонентов и небольшой разницы между температурами их активного термораспада гемицеллюлозы и продукты их распада препятствуют свободному выходу образующегося при термораспаде целлюлозы левоглюкозана.Если же проводить пиролиз древесины в присутствии таких катализаторов, как йодноватая кислота (кривая 4) монохлоруксусная кислота (кривая 2) или хлористый марганец (кривая 3), то как видно по ДТГ-кривым, процессы тармораспада гемицеллюлоэ и целлюлозы (пики б и в) проходят раздель. но и их взаимное влияние друг на дру. га сведено к минимуму.Установлено, что данные катализаторы способствуют более раннему, прн более низких температурах (205-245 С вместо 285-320 С), термораспаду гемицеллюлоз и выносу продуктов нх термораспада иэ зоны3 1 пиролиза. Поэтому, когда начинается термораспад целлюлозы - основного источника образования левоглюкоэана, продукты териораспада ее (в тои числе и левоглюкозан) лишенц воэиозяостк контактировать с продуктаии териораспада геиицеллюлоз и превращаться в смолистые вещества (конденсация и полимеризация), поэтому выделяются в чистои виде, увеличивая выход целевого продукта,Пиролиз обычно проводят в условиях равномерного подьеиа температуры со скоростью 5 С/мин до 350 СеЭтотО теинературнцй решим часто применяется при.пиролизе древесины в лабораторных и промышленных аппаратах Я- б, причем скорость подъеиа твмпературы в интервале 0,5-5 С/мин не оказывает существенного влияния ве виход летучих пРодуктов и Я . Нагревание древесины выше 350 С нецелесообразно, поскольку въщеление жидких продуктов при этом практически прекращается.Причем количество применяемого катализатора иоает изменяться в достаточно широких пределах, не окаэы" вая при этом заметного влияния на выход левоглюкозана (см, таблицу ).П р и м е р 1. Березовую. щепу размерои 10 х 10 х 1 ии в количестве 100 г (в пересчете на абсолютно су 133279 4хую древесину) погружают в ванну сводныи раствором катализатора(53-ный Н 30) и выдерхивают в течение 18 ч, после чего на сетке отделяют избыточный оаствор катализатора. Получают щепу с массовой долеййодноватой кислоты 4,5 Х (влашность4 Я), Пропитанную щепу помещаютв реактор с внешнии обогревом. ф Пиролиэ проводят в токе перегретогопара при подъеме температуры от комнатной до 350 С со скоростью РС/мин.Жидкие продукты собирают в ловушках,охлаздаемцк смесью льда с солью 13 (-20 С), Получают 25 г углистого остатка и 65 г конденсата (без учетасконденсировавшегося.теплоносителя).Йпщенсат обрабатывают в делительной. воронке диэтиловци эфирои и водой.20 После отделения водного слоя определя.ют в нем содермание левоглюкозааа (поБертрану) и пересчитывают на исходную навеску древесины. Выход левоглюкозана в приведенном примере состав- И ляет 13 Х от абсолютно сухой древесины.Примеры 2-6 осуществляют аналогично (си.таблицу).Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход левоглюкоэааа от 5-9 до 10-13,4 Х и значительно упростить технологию ниро"лиза.