Способ получения фурфурола

(5)5 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ОП КО ВИДЕТЕЛЬСТВ В е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1558911, кл. С 07 О 307/50, 1988,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА(57) Изобретение касается производствафурфурола - полупродукта для синтеза полимеров. Цель - повышение выхода целевогопродукта, упрощение и интенсификация.процесса, Последний ведут гидролизом Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола гидролизом пентозансодержащего растительного сырья, который является промежуточным продуктом в органическом синтезе и в синтезе полимеров.Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта, упрощение и интенсификации процесса за счет того, что растительное сырье предварительно отжимают до плотности 800-900 кг/мз, а пропитку сырья осуществляют путем декомпрессии 3-5-ным раствором серной кислоты в течение 3-5 мин с последующим компрессионным отжимом пропитанного сырья до плотности 550 - 950 кг/мз и отгонки фурфуролв втечение 40 - 60 минП р и м е р 1. В качестве растительного сырья используют измельченное древесное растительное сырье из смеси 1:1 осины и березы влажностью 50. пентозансодержащего сырья, которое предварительно измельчают и отжимают до плотности 800 - 900 кг/м (до влажности 30) с последующей пропиткой путем декомпрессии 3 - 5-ным раствором серной кислоты в течение 3 -мин и дальнейшим компрессионным отжимом пропитанного сырья до плотности 550 - 950 кг/м. После этого ведут отгонку фурфурола перегретым паром в течение 40-60 мин. Эти условия позволяют сократить время процесса в 2-3 раза, количествостадий - от 7 до 4, исключить нагрев сырья, повторной пропитки, и повысить выход фурфурола до 80 от потенциально содержащегося количества в сырье, 5 табл. Сырье поступает на компрессию с влажностью 50 О, в результате компрессии при плотности сырья 800-900 кг/м отжимают воду до ЗОО влажности, время пропитки .катализатором (серной кислотой) составляет 3 мин при концентрации 3 мас., вторичную компрессию для удаления излишка катализатора проводят при плотности сырья 850 кгlм, что соответствует влажно.сти 30 мас., время отгонки фурфурола перегретым паром 40 мин, модуль отгонки - 3.Расчет производится на 1000 кг а,с.с, На компрессию поступает 2000 кг сырья с влажностью 50, после отжима воды и воздуха влажность составляет 30, а вес 1430 кг, сырье подают на.декомпрессиониую, пропитку катализатором,.влажностьсырья возра,: стает до 65, а вес до 2857 кг. Содержаниеа,с.с. в 2857 кгкг, жидкости 1857 кг. Мо 1857 - 430.дуль пропитки 1000 = 1,43. 430 кг-во 1659410да в сырье, поступающем на пропитку, При вторичной компрессии удаляют излишек катализатора и влажностью сырья изменяется от 65 до 30 мас.%. Вес сырья составляет 1430 кг. Из отжатого сырья производят отгонку фурфурола 3 модулями перегретого пара. Концентрация фурфурола в конденсате 3,73 мас, , Выход фурфурола составит 3,73 х 3 = 11,2 , где 3 - модуль отгонки. С учетом 10% потерь фурфурола при ректификации выход составляет 10 или 66,7% от теоретически возможногоП ример 2. Условия компрессионно го отжима сырья аналогичны примеру 1, время пропитки катализатором 4 мин, концентрация 4 мас. , компрессионный отжим излишка кислоты из сырья производят при плотности 900 кг/м, что соответствуетзвлажности 27,5%, время отгонки фурфурола перегретым паром 50 мин, модуль отгонки 3.Расчет на 1000 кг а.с,с. Подают на компрессию 2000 кг сырья с влажностью 50 , в результате отжима влажность становится 30, вес сырья 1430 кг. При декомпрессионной пропитке влажность сырья возрастает до 65%, вес до 2857 кг. Модуль и ропитки1857 - 430составляет 1000 - 1,43.430 кг - вода в сырье, поступающем на пропитку. При .компрессионном отжиме излишка катализатора влажность в сырье падает с 65 до 27,5 и вес.его становится 1379 кг. При отгонке фурфурола перегретым паром с модулем 3 концентрация фурфурола в конденсате 4;07 мас.о . Выход фурфурола составляет 4,07 х 3 = 12,2%, с учетом 10 потерь при ректификации выход фурфурола составляет 11 или 73,3% от теоретического.П р и м е р 3. Условия компрессионного отжима сырья аналогичны примеру 1, время пропитки 5 мин, концентрация катализатора, серной кислоты 5 мас, , плотность сызоья при компрессионном отжиме 950 кг/м, влажность 25 оь, отгонку фурфурола перегретым паром производят 3 модулями в течение 60 мин.Расчет выполнен на 1000 кг а,с.с. Накомпрессионный отжим поступает 2000 кг сырья с влажностью 50 , отжимают до 30, вес сырья 1430 кг. При декомпрессионной пропитке влажность сырья увеличивается с 30 до 65%, вес до 2857 кг. Модуль1857 - 430пропитки 1 - 1,43, После компрессионного отжима катализатора влажность сырья е 65 стала 25, вес 1333 кг, После отгонки фурфурола перегретым паром концентрация его в конденсате - 4,43 , Выход фурфурола 4,43 х 3 = 13,3 о , с учетом 10 потерь при ректификации выходфурфурола составит 12 или 80 оот теоретически возможного.Способ осуществляют следующим об 5 разом.Пентозэнсодержащее измельченноедревесное растительное сырье поступает вшнековое устройство с влажностью 50%,где в результате компрессии при плотности10 сырья 800 - 900 кг/м (см. табл. 1) удаляетсявода.и воздух до влажности 30 . Из шнекового устройства отжатое сырье поступает вемкость, заполненную 3 - 5 -ным раствором серной кислоты - катализатора для де 15 компрессионной пропитки в течение 3 - 5мин до влажности 65%. Пропитанное сырьеиз емкости подается на вторичную компрессию в шнековое устройство, где при плотности 550 - 950 кг/м подвергается отжиму доз20 25 - 30%, от излишка катализатора, Далееотжатое и равномерно пропитанное катализатором сырье прогревается перегретымпаром в реакторе произвольной конструкции до температуры реакции 160 - 170 С, по 25 сле чего производится отгонкэ целевогопродукта - фурфурола за 40 - 60 мин.Модуль отгонки паром 3,Влияние параметров процесса на выходфурфурола.30 а). Влияние отжима воды из сырья навыход фурфурола,Потенциальное содержание фурфуролав сырье 15 от а.с,с., температура 160 -170 С, средняя концентрация кислоты 435 мас.%, среднее время отгонки 50 мин, модуль отгонки 3, средняя влажность пропитанного сырья 27,5 о .Из табл. 1 видно, что диапазон плотности 800-900 кг/м наиболее предпочтите 40 лен, уменьшение плотности ведет кснижению выхода фурфурола, увеличениеплотности дает возможность увеличить выход, но такие плотности не оправдываютсявозрастающими знергозатратами. Границы45 влажности отжатого сырья, дающие высокий вь 1 ход фурфурола, лежат в пределе 33,529,7 о .б). Декомпрессионная пропитка сырьякатализатором - серной кислотой.50 Влияние концентрации серной кислоты,используемой для пропитки сырья при от-.гонке фурфурола, представлено в табл, 2,Потенциальное содержание фурфурола всырье 15 о , температура процесса 160 -55 170 С, средняя влажность 27,5 , среднеевремя пропитки 4 мин, среднее время отгонки 50 мин, модуль останки 3,Из табл. 2 следует, что выход фурфурола10-12 от а.с.с, достигается при прочихравных условиях в пределах концентраций1659410 Таблица 1 раствора кислоты 3-5 мас.о . Снижение концентрации до 2,5 мас. 6 приводит к снижению выхода фурфурола, а повышение концентрации до 5,5% дает незначительное увеличение выхода.в). Влияние времени пропитки сырья на выход фурфурола (см. табл, 3).Потенциальное содержание фурфурола в сырье 15 о , температура реакции 160 - 170 С, средняя влажность 27,5, средняя концентрация кислоты 4 о , средняя время отгонки фурфурола 50 мин. Модуль отгонки 3,Из табл. 3 видна правомерность выбранного диапазона времени пропитки 3 - 5 мин, Увеличение времени до 6 мин не дает значительного увеличения выхода фурфурола, а уменьшение до 2 мин заметно снижает выход до 8,7,г). Влияние влажности отжатого пропитанного катализатором сырья на выход фурфурола,Потенциальное содержание фурфурола в сырье 15%, температура реакции 160- 170 С, средняя концентрация кислоты 4 мас.о , среднее время отгонки 50 мин, модуль отгонки 3.Данные опытов приведены в табл. 4.По данным табл. 4 видно, что диапазон плотности 550-950 кг/м соответствует влажности 36,4 - 25,3. Значение влажности сырья выше 36,4 оне дает увеличение выхода фурфурола, уменьшение влажности ниже 25,3 также не приводит к заметному увеличению выхода.д), Влияние времени отгонки на выход фурфурола.Потенциальное содержание фурфурола в сырье 15 от а.с,с., температура 160 -170 С, средня влажность 27,5, средняяконцентрация кислоты 4, среднее времяпропитки 4 мин, модуль отгонки 3.Данные опытов приведены в табл. 5.5 Из табл. 5 видно, что выход фурфуролав 10 - 12 от а.с.с. достигается при времениотгон ки в пределах 40 - 60 мин. В ремя менее40 мин недостаточно для вывода фурфуролаиз реакционной среды. Увеличение времени10 до 70 мин дает небольшое увеличение выхода ценой разбавления конденсата и увеличения затрат на ректификацию,Данный способ получения фурфуролапо сравнению с прототипом является более15 эффективным и позволяет сократить времяпроцесса в 2 - 3 раза, уменьшить число операций с 7 до 4, избежать нагрева сырья,повторной стадии пропитки и увеличить выход фурфурола до 80 от потенциального20 содержания фурфурола в сырье.Ф о р мул а и зоб рете н и яСпособ получения фурфурола гидролизом пентозансодержащего растительногосырья, включающий пропитку сырья разбав 25 ленной серной кислотой, удаление избыткакислоты, прогрев сырья перегретым водяным паром при повышенной температуре взамкнутой системе, и отгонку фурфурола,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью30 повышения выхода целевого продукта, упрощения и интенсификации процесса, растительное сырье предварительно отжимаютдо плотности 800-900 кг/м, а пропиткузсырья осуществляют путем декомпрессии35 3 - 5-ным раствором серной кислоты в течение 3 - 5 мин, с последующим компрессионным отжимом пропитанного сырья доплотности 550-950 кг/м 3 и отгонки фурфурола в течение 40 - 60 мин.401659410 Таблица 2 Таблица 3 Таблица 4 Т ца 5 Составитель И, ДьяченкоРедактор Т, ЛазаренкоТехред М,Моргентал Корректор М. Шарош каз 1817 Тираж 248 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушскаянаб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10