Способ получения фурфурола

,80158705 51)5 С 07 П 307/50 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АвтОРСНОЬгг СвидатадьствМ идрм кин, Д, С и 47. 722.07(088.8)вторское свидетельство ССС 81, кл. С 07 Р 307/48, 197 ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА(54) к по дит Способ ществляют следующим об 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТРО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07 НРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(46) 23.08.90, Нюл. Р 31 (71) Научно-производственное лиэное объединение "Гидролиз (72) И.М., Голубков, М.Н, Рас Л.В. Зысин, ИЯ., Мороне и 3,Изобретение относится к гетероческим соединениям, в частности учению фурфурола, который нахорименение в производстве пластИзобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола из пентозансодержащего растительного сырья, который находит применение в производстве пластмасс,Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта и интенсификация процесса за счет того, что обработку пентозансодержащего растительного сырья осуществляют в противоточном струйном аппарате путем подачисо скоростью 50-200 м/с двух встречных потоков смеси пентоэансодержащегорастительного сырья и теплоносителя,имеющего начальную температуру 300400 С с одновременным измельчениемисходного сырья до размеров 20 -.70 мкм. масс. Цель - увеличение выхода иелевого продукта и интенсификация процесса. Получение ведут обработкой в потоке газообразного теплоносителя, предварительно обработанного раствором разбавленной НВО пентоэансодержащего растительного сырья. Обработку последнего проводят в противоточном струйном аппарате путем подачи со скоростью 50-200 м/с двух встречных потоков смеси пентоэансодержащего растительного сырья и теплоносителя, имео ющего начальную температуру 300-400 С, с одновременным иэмельчением исходного сырья до размеров 20-70 мкм. Выход до 17% от а.с.д . (90 % от тео- с рет.) против 5-8% от а.с.,ц, при известном процессе. 2 табл. разом,Пентоэансодержащее сырье. (древесные опилки, подсолнечную лузгу, рисовую шелуху и т.д.) пропитывают раствором минеральной кислоты концентра- ф,цией 1-6% при гидромодуле 0,4-1 (взависимости от начальной влажности),инжектируют потоком перегретого пара- при 300-400 С, давлении 0,02 0,1 мПаили любого инертного газообразноготеплоносителя, например азота, в раз- Ьгонные трубы противоточной струйной 4.мельницы. Расход газообразного теплоноситсля в зависимости от гидромодуля пропитки составляет 1-8 кг/кгабсолютно сухого материала. Скоростьгазовзвеси на выходе из разгонныхтруб 50-200 м/с. Под действием ката - 1лизатора и температуры в сочетании с ,измельчением происходит образование фурфурола. Выход его составляет 10-17 - ) от абсолютно сухой древесины (а.с.д.).После помольной камеры противоточной струйной мельницы пылегаэовый потокнаправляется н сепаратор с вращающимся ротором типа КОВ, где происходит 10 отделение измельченных до заданных кондиций частиц материала от недоиз-.,мельченных, которые возвращаются полиниям рециркуляции обратно в мель-ницу. Измельченный материал совмест , но с отработавшим энергоносителем попадает в циклон, где происходит их разделение. Температура теплоносителяна выходе иэ установки составляет 120170 оС. 20Полученный н установке фурфурол выделяют путем ректификации, а отработанные сырье (целлолигнинная мука)может подвергаться дальнейшему гидролизу с целью получения сахаров, использоваться в качестве наполнителявысокомолекулярных соединений или длядругих технологических целей.П р и м е р 1, Березовые опилкипропитывают 2,5 -ным раствором серной 30кг р-ра кислоты с конечным модулем 1,5 ----кг а.с.д,(Ч =- 63%), после чего подают н противоточную струйную мельницу с расходомкг а.сд. 35Р---- .теплоносителем являетчся перегретый пар с давлением на входе 0,1 мПа и температурой ТВ 300 С,Скорость теплоносителя в раэгонныхтрубах аппарата составляет 70 м/с. 40Температуру в помольной камере пододерживают равной Т 120 С, Температуру на выходе из аппарата поддерживают равной Т108 С, Расход пара45составляет 40 в . Далее определяют кочличество образовавшегося фурфурола вотработавшем паре на жидкостном хроматографе и пересчитывают на а.с.д.кг фурф,Выход фурфурола составляет 10 ---- ,кг а.с,д,(Средний медианный размер частиц полученной целлолигнинной муки 22 мкм,П р и м е р 2. Березовые опилкипропитываю 4/-ным раствором серной 55кг р-ракислоты с конечным модулем(Я = 50/), после чего подают н проти опытах следующие:Расход пара, кг/чРасход материала,кг ас.д./чРасход пропиточногораствора,кг р-ракг а.с,д,Расход НБО,г/кг - р-раВыход фурфурола,%(кг фурф.)кг а.с.д.Количество отработанного сырья,кгч 40-251,5-21-1,520-6010-151 - 1,5 воточную струйную мельницу с расходомкг а,сд.1,5 Теплоносителем являетчся перегретый пар с давлением на входе 0,06 мПа и температурой Т350 С.Скорость теплоносителя в разгонныхтрубах составляет 130 м/с. Температуру в помольной камере поддерживаютравной 150 С. Температура на выходеиз струйной мельницы составляет.Т , 120 С, Расход пара составляеткг30 - Выход фурфурола определяют а нач.логично примеру 1, он составляеткг фурй.15% в вв , Средний медианный раэкг а.с.д.мер частиц отработанного сырья составляет 40 мкм,П р и м е р 3. Березовые опилкипропитывают б -ным раствором сернойкг о-оакислоты с конечным модулем 0,4 --кг а.с.д.04 = 3//), после чего подают в противоточную струйную мельницу с расходомкг а.сд1,5" ". Теплоносителем являетчся перегретый пар с давлением на входе 0,033 мПа и температурой 400 С.Скорость теплоносителя в раэгонныхтрубах составляет 180 м/с, Температуру в помольной камере поддерживаютравной 180 С. Температура на выходеоиэ установки составляет Т 6 140 С,кг,Расход пара составляет 27 в ; Выходчфурфурола определяют аналогично прикг фурф,меру 1, он составил 14 кг а,.сд.Средний медианный размер частиц материала 70 мкм,Основные балансовые отношения н1587051 П р и и е р 5. Березовые опилкипропитывают 10%-ным раствором сернойкислоты с конечным модулем М 0,2,после чего подают в противоточнуюструйную мельницу. Теплоносителем является перегретый пар давлением0,019 мПа и температурой Т , 350 С.Температуру в помольной камере поддерживают равной Т200 С, температурана выходе иэустановки составляетТбык 170 С скорость теплоносителя 30220 м/с. Выход фурфурола определяютаналогично примеру 1 и он составляет10%.Оптимальными параметрами веденияпроцесса получения фурфурола на противоточно-струйных аппаратах являются:Концентрация кислотыв пропиточном растворе, Х 1-6Модуль пропитки,кг р-ра0,4-1кг а.с.д.Скорость теплоносителя в разгонных трубах аппарата, м/с 50-200При выходе скорости подачи сырьяза указанные параметры выход целевого продукта падает.В табл. 1 показана зависимость выхода фурфурола от размера частиц сырьяпри его размельчении, а в табл. 2 -зависимость от начальной температурытеплоносителя,Условия проведения опытов: 55Концентрация НЯО 4, %4Модуль пропитки,кг р-ракг а,с.д. 40 0,6 5П р и м е р 4. Березовые опилки пропитывают 0,5 Х-ным раствором серной кислоты с конечным модулем 1,5, после чего подают в протнвоточную струйную мельницу, Теплоносителем является пе регретый пар с давлением 0,1 мПа и температурой Т 300 С. Скорость теплоносителя в разгонных трубах аппарата составляет 30 м/с, температуру в иомольной камере поддерживают равной10 Т 120 ОС. Температура на выходе из аппарата составляет Т , 108 С. Далее определяют количество образовавшегося фурфурола в отработавшем паре на жид 15 костном хроматографе и пересчитывают на а.с.д, Выход его составляет3% -- - ф.кг а.с.д. 6В качестве теплоносителя применяютперегретый пар давлением на входео0,05 мПа и температурой 350 С.ФУвеличение среднего размера частицвыше 70 мкм приводит к уменьшению выхода фурфурола, что объясняется влиянием диффузионных факторов на ход химической реакции. Уменьшение же размера частиц менее 20 мкм не приводит кзначительному увеличению выхода продукта, На основании приведенных данныхопределено, что диапазон размеров частиц от 20 до 70 мкм является оптимальным для данного процесса.Характерный размер частиц в опытахизменяется в пределах 20-40 мкм. Изприведенных данных видно, что при температуре теплоносителя меньше 300 Свыход фурфурола значительно ниже, чемв остальных опытах. Это объясняетсянедостаточным прогревом частиц завремя пребывания в установке, Увелио,чение же температуры выше 400 С неприводит к значительному увеличениювыхода фурфурола.Оптимальной температурой для данного процесса является диапазон300-400 С,Предлагаемый способ получения фурфурола обеспечивает значительное увеличение выхода фурфурола из пентозансодержащего сырья (до 17% от а.с.д.(90% от теорет.) против 5-8% ота,с.д. по известному способу), поз-воляет снизить реакторный объем засчет интенсификации тепломассообменных и химических процессов и уменьшить время пребывания в реакторе фурфурола до 0,05-0,1 с, а также позволяет эффективно использовать побочныйпродукт производства - целлолигнинную муку,Формула изобретенияСпособ получения фурфурола обработ-кой в потоке газообразного теплоносителя, предварительно обработанногораствором разбавленной серной кислотыпентозансодержащего растительного сырья при нагревании с одновременнымего измельчением, о т л и ч а ю щ и"йс я тем, что, с целью увеличения вы-;хода целевого продукта и интенсификации процесса, обработку пентоэансодержащего растительного сырья осуществляют в противоточном струйном аппаратепутем подачи со скоростью 50-200 м/с.3двух встречных потоков смеси пентозансодержащего растительного сырья и теп1587051 лоносителя, имеющего начальную температуру 300-400 С, с одновременным измельчением исходного сырья до размеров 20-70 мкм. Таблица 2 Температура тепло- Выход фурносителя на входе фурола, 7о,в установку, С от а.с.д. Опыт Таблица 1 250 1,2 6,0 Составитель И. Дьяченедактор Н, Рогулич Техред Л.Олийнык рректор А. Осауленк Заказ 2 ВНИИПИ Г Тираж 321 дарственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РПодписноеениям и открытиям при Гкая наб д; 4/5 Т СССР Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарин 1 2 3 4 5 47 70 100 Выход фурфурола, 7.от а.с.д.11 О3