Способ получения фурфурола

Способ получения фурфурола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О СОкт

ИдтЕНТ rr 4r

О П И СМЧ"й"-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6I) Дополнительное к авт. синд ву (22) Заявлено 04.03.76 (21) 2338075, 04 (51) М. Кл. С 07D 307/50 с присоединением заягки ¹

Гасударственный комитет

Саввта Министров СССР по делам иэобретеннй и аткрытий (93) ((рпоо ° r гст

Опубликовано 15.07.77. Бюллетень Х> 26 (53) УДК 547.724.1.07 (088,8) Дата опубликования описания 19.10.77 (72) Авторы изобретения

Н. А. Ведерников, С, С. Попов, А. Я. Калниньш и И. K. Крума

Ордена Трудового Красного Знамени институт химии древесины

АН Латвийской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола из пснтозансодержащего сырья. Фурфурол широко используется в производстве пластмасс и в органическом синтезе.

Известен способ получения фурфурола с применением в качестве катализатора концентрированной серной кислоты ((). Недостатками этого способа являются высокая коррозионная активность серной кислоты, требующая применения специальных материалов для аппаратуры, а также осаждение гипса на внутренних повсрхностях аппаратуры при нейтрализации известью гидролизата, полученного при последующем гпдролизс цсллолигнннового остатка.

Эти недостатки отсутствуют в известном способе получения фуфурола с применением в качестве катализатора фосфорной кислоты, который заключается в том, что исходный материал — осиновые опилки с влажностью

10 — 12% смешивают с раствором фосфорной кислоты и обрабатывают в автоклаве B течение 2 ч при давлении 8 кгс/см и температуре

150 — 175 С. Концентрация фосфорной кислоты 1%. Получают 6,8% фурфурола от веса исходного сырья (2). Недостатками этого способа являются выход фурфуро ra и большая продолжительность процесса.

Целью нзобретения является увеличение выхода целевого продукта.

Эта цель достигается тем, что используют фосфорную кислоту концентрации 15 — 85%.

5 Предлагаемый способ заключается в том, что пентозансодержащее сырье подвергают обработке 15 — 85%-ной фосфорной кислотой при температуре 170+5 С и повышенном давлении б — 8 кгс/см2. Фосфорную кислоту ис10 пользуют предпочтительно в количестве 2—

13% от веса сырья.

Использование фосфорной кислоты концентрации ниже 15% приводит к снижению выхода фурфурола íà 30%, а использование

15 фосфорной кислоты концентрации выше 85% технически трудно осуществимо.

Использование в предлагаемом способе более концентрированной фосфорной кислоты при гидролизс пентозансодержащего сырья

20 ускоряет дегидратацию образовавшихся пентоз до фурфурола, повышая не только скорость всего процесса но и количество получаемого фурфурола за счет снижения деструкции его под влиянием высокой температуры в кис25 лой среде. Фосфорная кислота и ее соли, остающиеся в целлолигниновом остатке, являются одним из важнейших компонентов питательной среды для роста микроорганизмов.

Предлагаемый способ ол щсствляют слс30 дующим образом.

565036

Выход фурфурола

Время Концентрация обработки фурфурола в реакторе, в конденсате, мин %

Количество конденсата, мл

Концентрация Количество фосфорной кислоты, кислоты, 9„ мл

% от

, от теоретически возможного от

АСС

АСС

146

122

4370

2,5

3,2

4,4

2,8

59

74

83

9,5

11,8

13,3

13,3

2

12,5

132

33

13

Пентозансодержащее растительное сырье измельчают до размеров технологической щепы, затем смачивают раствором фосфорной кислоты. Смоченное раствором катализатора сырье загружают в реактор и обрабатывают в токе водяного пара при давлении 6—

8 кгс/см в течение 60 — 90 мин. Выходящий из реактора пар конденсируют и из конденсата выделяют фурфурол ректификацией или любым другим известным методом. Выход фурфурола составляет до 80 /о от теоретически возможного.

П р и м ер 1. 1200 г рядовых опилок березовой древесины с содержанием влаги 80 смачивают 132 мл 15 /о-ной фосфорной кислоты путем распыления через пневматическую форсунку над поверхностью перемешиваемого сырья в червячно-лопастном смесителе. Полученный материал загружают в цилиндрический реактор объемом 10 л, высотой 2 м и обрабатывают в токе водяного пара при давлении 7,6 кгс/см и температуре 170 С в течение 90 мин.

Получают 4200 мл конденсата с концентрацией фурфурола 2,5/о и общим содержанием его 105 г. Выход фурфурола составляет 9,5% от абсолютно сухой древесины, т. е. 69 /о от теоретически возможного.

Пр им ер 2. Опилки, как и в примере 1, смачивают 33 мл 50%-ной фосфорной кислоПримечание, АСС вЂ” абсолютно сухое сырье.

При использовании предлагаемого способа выход фурфурола почти в 2 раза выше, чем при использовании известного. Кроме того, аппаратурное оформление предлагаемого способа позволяет уменьшить необходимый объем реактора, так как продолжительность процесса сокращается по сравнению с прототипом в 1,5 — 2,0 раза. Последующсс использование цсллолигнипового остатка в производстве дрожжей исключает необходимость добавки фосфорного питания, причем сам целлолигниновый остаток при таком способе получения фурфурола содержит целлюлозы больше, чем при сернокислотной обработке сырья.

4 ты. Время обработки в реакторе 60 мин. Условия обработки, как в примере 1. Получают

4060 мл конденсата с концентрацией фурфурола 3,2 /о и общим содержанием его 130 r.

Выход фурфурола 11,8% от абсолютно сухой древесины, т. е. 74% от теоретически возможного.

Пример 3. Опилки, как в примере 1, смачивают 13 мл 85/о-ной фосфорной кислоты.

Время обработки в реакторе 60 мин. Условия, как в примере 1.

Получают 3320 мл конденсата с концентрацией фурфурола 44% и общим содержанием его 146 г. Выход фурфурола 13,3О/о от абсо15 лютно сухой древесины, т. е. 83/о от теоретически возможного.

Пример 4. Кукурузные кочерыжки с влажностью 12 /о измельчают на молотковой

20 дробилке до частиц размером нс более 10 мм, затем 100 г их смачивают 96 мл 25О/о-ной фосфорной кислоты и обрабатывают в рсакторе в токе водяного пара при температуре

165 С и давлении 7 кгс/сма в течение 90 мин.

25 Получают 4370 мл конденсата с концентрацией фурфурола 2,8 /о и общим содержанием его 122 г, Выход фурфурола составляет

13,9% от исходного абсолютно сухого сырья или 670 от теоретически возможного.

3О Данные опытов приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ получения фурфурола гидролизом пентозансодержащего сырья при нагревании и повышенном давлении в присутствии фосфорной кислоты, отличающийся тем, что с целью увеличения выхода целевого продукта, используют фосфорную кислоту концентрации 15 — 85 о/ю.

40 2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи и ся тем, что„используют фосфорную кислоту в количестве 2 — 13% от веса сухого сырья.

Источники информации, принятые во внимание inри экспертизе

45 1. Авторское свидетельство СССР

Мя 259904, М. Кл. С 07 D 307/50, 24.07.62.

2. Авторское свидетельство СССР

Ка 31434, М. Кл. С 07 D 307/50, 20.05,32,