Способ выделения фурфурола

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик пп 950725(511-М. Кп. с присоединением заявки Мо С 07 Р 307/50 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 15.0832 Бюллетень М 30 Дата опубликования описания 15.08. 82 с. 1) Заявитель лорусский технологический инстит(54) СПОС ЕЛЕНИЯ ФУРФУР Фурфу моиспа псрод ии его Изобретение относится к усовершенствованному способу выделенияфурфурола иэ содержащих его водныхконденсатов паров самоиспарения гидролизата, получаемых при химическойпереработке древесины хвойных ихвойно-лиственных пород,Конденсат паров самоиспарениягидролиэата, служащий исходнымсырьем для получения фурфурола нагидролиэно-дрожжевых и гидролизноспиртовых заводах, содержит, кромефурфурола, ряд примесей (метиловыйспирт, уксусную кислоту, терпеныи др. соединения), из которых наиболее трудно отделимыми являются терпеновые углеводороды.За счет наличия в конденсате метилового спирта при ректификацииудается частично отделить терпеныв виде скипидарно-метанольной фракции. Однако значительная часть терпенов остается в фурфуроле и снижает его качество.Основным представителем терпеновых углеводородов в конденсатах является П -цимол, в небольших коли-чествах содержится танжер-терпинен,терпинолен, дипентен и др. терпены.С водяным паром фурфурол и терпеновые углеродороды отгоняются при близких температурах. Терпены образуютс фурфуролом нераздельно кипящиесмеси с температурой кипения, близкой.к температуре кипения Фурфурола.Основной представитель терпеновыхуглеводородов в конденсатах - 0-цимол образует аэеотропную смесь, содержащую 68 фурфурола и кипящуюпри 157, 8 С (т. кип. Фурфурола161,7 С). По этой причине полноеотделение Фурфурола от и-цимола идр. терпеновых углеводородов ректификационным методом с получениемпродукта только высокого качестваневозможно.На гидролиэных заводах, перераба"тывающих древесину хвойных и хвойно-лиственных пород, как правило,получают фурфурол П сорта. Присутствие терпеновых углеводородов втоварном продукте затрудняет реализацию Фурфурола и резко ограничи"вает его применение в проиюшленнос ти органического синтеза.Известен способ выделениярола иэ конденсатов паров сарения гидролизата различныхдревесины экстракцией реакц 30 трихлорбензолом 1).Недостаток этого способа состоит в том, что содержащиеся в кон"денсате терпеновые углеводородыэкстрагируются совместно с Фурфуролом и затрудняют последующую егоочистку.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигае"мому эффекту является способ выделения Фурфурола из конденсата паров самоиспарения гидролиэата древесины хвойных и хвойно-лиственныхпород, заключающийся в том, чтоконденсат паров самоиспарения гидролизата укрепляют на основной ректификационной колонне до концентрации фурфурола 4-6, Укрепленныйконденсат поступает на очистнуюректификационную колонну, на которойс различных тарелок отбираются ме,танольная, скипидарно-метанольнаяи водно-фурфурольная фракции при97-98 С. Последняя разделяется декантацией на фурфурольную воду,возвращаемую в технологический,цикл, и фурфурол-сырец.Фурфурол-сырец очищается на вакуум-ректификационной колоние, работающей по режиму с переменной скоростью отбора товарного продуктапри остаточном давлении 40-60 ммрт. ст. После отбора головкой фракции отбирают Фурфурол П сорта прискорости перегонки 0,12-0,16 м /м чЪ.и флегмовом числе 2. Фурфурол 1 сорта отбирают со скоростью 0,280,30 м/м ч. При этом выход Фурфурола 1 сорта 75-85 от товарногопродукта или 56-64 от фурфуроласырца 2),Однако этот способ характеризуется низким выходом высококачественного фурфурола, а также сложностьютехнологического режима очистки фурфурола-сырца, заключающейся в переменной скорости отбора товарногопродукта. Цель изобретения - повышение ка. - , чества целевого продукта за счет увеличения выхода фурфурола Х сорта.Цель достигается тем, что согласно способу выделения Фурфурола из конденсата паров самоиспарения гидролизата древесины хвойных и хвойно-лиственных пород ректификацией конденсата на основной и очистной колоннах с последующей ректификацией фурфурола сырца на вакуумной колонне, конденсат после ректификации на основной колонне подвергают экстрации керосином при весовом соотношении конденсат:керосин= =(10-40)11, а ректификацию на вакуумной колонне проводят при корос- тти отбора фурфурола 0,4-0,5 м /м .ч и Флегмовом числе 1-1,5.6,4 10;1 99,уро 60 4 3 Цимол 20:1 9 0,2 30:1 99,0 Вода 95,8 40:1 98;6 2 Терпеновые углеводороды селектив,но извлекаются из конденсата керо,сином.Керосин практически нерастворимв воде и легко отделяется от водного 5 слоя декантацией. При высокой экстракционной способности по отношению к терпенам керосин практическине извлекает фурфурол из водных растворов. Высокая экстракционная способ О ность керосинапо отношению к терпенам обеспечивает эффективное из"влечение последних при многократнойциркуляции органического растворителя до состояния насыщения в соотношении с конденсатом 1:10-1:40 помассе. Насыщенный терпенами органический растворитель может использоваться в качестве высококалорийноготоплива в котельной или подвергатьсядальнейшей переработке с целью получения технического растворителя.П р и м е р 1. Водные растворы,содержащие 4 фурфурола и 0,2 п-цимола, обрабатывают осветительнымкеросином (ГОСТ 4753-68) при соотношении водной и органической фаз10:1, Время обработки 5 мин, времярасслаивания фаз 5 мин, Рафинат(проэкстрагированный водный раствор)анализируют методом газожидкост ной хроматографии на содержание фурфурола и П -цимола. Анализ осуществ-;ляют на хроматографе "Цвет" спламенно-ионизационным детектором.Условия анализа: колонка длиной2 м и внутренним диаметром 3 мм заполнена хромосорбом Ю с нанесеннымна него реоплексомв количестве 20 от массы хромосорба; температура анализа 120 С, расход газаносителя (азота) 25 мл/мин, Количественную обработку хроматограммпроизводят методом внутренней стан дартизации (стандарт - изо-амиловыйспирт) . Аналогичные исследования45 проводят при соотношении водной иорганической фаз 20;1, 30:1 и 40:1,Результаты экспериментов приведены в табл, 1.950725 Ступениэкстракции Эктр-. агент 30 и-Цимола Фурфурола 1 Чистыйзкстрагент (керосин) 35 99,6 . 3,0 40 Экстрактпосле1-ойступени 99,4 0,8 50 КО=25 КО=22 П ЭкстрактпослеН-ойступени Выкипает до200 С,неменее 55 20 25 99,0 0,5 60 65 Полученные данные свидетельствуют, что керосин является эффективным экстрагентом П -цимола из воднофурфурольных растворов. При высокой степени извлечения и-цимола ( 99) фурфурол извлекается только на 5 1-6 .П р и м е р 2. Укрепленный на основной колонне конденсат паров самоиспарения гидролизата, содержащий 4,6 фурфурола и 0,1 п-цимола, 10 обрабатывают осветительным керосином (ГОСТ 4753-68) при соотношении конденсат: растворитель 20:1 по массе. Продолжительность обработки и расслаивания фаз по 5 мин. Экстракт после предыдущей ступени экстракции используют в качестве экстрагента в последующей ступени экстракции.Результаты трех последовательных ступеней экстракции одной порцией органического растворителя приведены в табл. 2.Таблица 2 Степень извлечения 25от исходного количества в конденсате Из данных табл. 2 видно, что после трех ступеней экстракции органический растворитель практически не извлекает фурфурол, в то время как степень извлечения П -цимола остается высокой. Полученные данные свидетельствуют о возможности многократного использования экстрагента в технологическом цикле,П р и м е р 3. 8000 г конденсата паров самоиспарения гидролизата, содержащего 5,5 фурфурола и 0,1 п-цимола обрабатывают в четыре ступени одной порцией осветительного керосина массой 100 г при соотношении конденсат: керосин 20:1 по массе на каждой ступени. Содержание фурфурола в конденсате после обработки 5,44. Потери Фурфурола по ступеням 2,7, 1,2., 0,5 и 0,2 соответственно. Средние потери фурфурола в процессе обработка конденсата 1,15. Содержание и-цимола в конденсате 0,005 (степень извлечения 95),Из обработанного конденсата выделяют фурфурол-сырец путем укрепления фурфурола на насадочной ректификационной колонке периодического действия эффективностью 18 тео- ретических тарелок при атмосферном давлении. При 96-98 С и флегмовом числе 1-1,5 отбирают водно-фурфурольную фракцию и отделяют фурфурол-сырец декантацией. Фурфурольную воду возвращают в перегонный куб. Выделенный в количестве 343 гФурфурол-сырец подвергают очистке на насадочной ректификационной колонке эффективностью 8 теоретических тарелок при остаточном давлении, 40-60 мм рт. ст. Скорость отбора продукта 0,4-0,5 м/м ч, флегмовоечисло 1,0-1,5. Головную фракцию отбирают в количестве 33,5 г (9 от загруэки) . Выход товарного Фурфурола 282 г или82 от Фурфуроласырца. Выделе нный опытный об;раз ец товарного фурфурола содержит 99,6 основного вещества и по всем показателям отвечает требованиям на фурфурол 1 сорта по ГОСТ .10437-71.Эффективность извлечения терпеновых углеводородов из конденсатов керосином ГОСТа 4753-68 сортов КОи КО, которые вырабатываются из малосернистных нефтей и имеют следующий Фракционный состав: Конец кипения, С, не выше 300 280. Этот экстрагент и рекомендуетсядля промышленного процесса.Обработка конденсата керосиномне ухудшает качества Фурфурола,что подтверждает хроматографиче:кийанализ образцов Фурфурола показыва950725 Формула изобретения Составитель И. Дьяченко Редактор Н. Киштулинец Техред З.Палий Корректор Г. РешетникЗаказ 5890/26 Тираж 445 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий 113035, Иосква, Ж"35 Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ют, что в образце фурфурола-сырца,полученного по данному способу никаких новых примесей не обнаружено.Следовательно, обработка керосиномне влияет на использование Фурфурола 1 сорта.По сравнению с известным способомпредлагаемый обеспечивает получениеФурфурола 1 сорта с выходом до 82от Фурфурола-сырца, а также позволяет исключить необходимость отбораскипидарной фракции на очистной колонне с верхних тарелок колонны отбирают метанольную фракцию, а ФУРФУрольную фракцию отбирают при 97-98 фС(с 27-28 тарелок от низа колонны).Предлагаемый способ позволяет упростить процесс очистки фурфуроласырца, поскольку последний не содержит :ерпенов, исключается необходимость применения усложненного режимаотгонки товарного фурфурола с пере"менной скоростью.Расход растворителя на 1 т. товарного Фурфурола 330 кг,Кроме того, насыщенный терпенамиорганический растворитель можетбыть реализован как техническийрастворитель либо использован в качестве высококалорийного топлива длянужд предприятия. Способ выделения фурфурола иэконденсата паров самоиспарения гидролиэата древесины хвойных и хвой но-лиственных пород ректификациейконденсата на основной и очистной колоннах с последующей ректификацией фурфурола-сырца на вакуумной колонне, о т л и ч а ю щ и й с я 10 тем, что, с целью .повышения качества целевого продукта, конденсат после ректификации на основной колонне подвергают зкстракции керосином при весовом соотношении конденсатгкеросин=(10-40):1, а ректификацию на вакуумной колонне проводят при скорости отбора фурфурола 0,4- 0,5 мз/матч и Флегмовом числе 1"1,5. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССР 9 266775, кл. С 07 П 307/48, 1966.25 2. Цирлин Ю.А. Ректификация фурФурола. М , "Лесная промышленность", 1971, с. 95, 99, 108-109, 154 (прототип).