Способ получения фурфурола

 

Изобретение касается производства фурфурола - полупродукта для синтеза полимеров . Цель - повышение выхода целевого продукта, упрощение и интенсификация процесса. Последний ведут гидролизом пентозансодержащего сырья, которое предварительно измельчают и отжимают до плотности 800-900 кг/м3 (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/м3. После этого ведут отгонку фурфурола перегретым паром в течение 40-60 мин. Эти условия позволяют сократить время процесса в 2-3 раза, количество стадий - от 7 до 4, исключить нагрев сырья, повторной пропитки, и повысить выход фурфурола до 80% от потенциально содержащегося количества в сырье. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, Я2„, 1659410 А1 (st)s С 07 D 307/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к усовершенст- Сырье поступает на компрессию с влажвованному способу получения фурфурола ностью 50%, в результате компрессии при гидролизом пентозансодержащего расти- плотности сырья 800-900 кг/м отжимают тельного сырья, который является промежу- воду до 30% влажности, время пропитки точным продуктом в органическом синтезе катализатором (серной кислотой) составляи в синтезе полимеров. ет 3 мин при концентрации 3 мас.%, вторичЦель изобретения — повышение выхода ную компрессию для удаления излишка целевого продукта, упрощение и интенси- катализатора проводят при плотности фикации процесса за счет того, что расти- . сырья 850 кгlм, что соответствует влажно3 тельное сырье предварительно отжимают . сти 30мас.%, время отгонки фурфурола педо плотности 800-900 кг/м, а пропитку регретымпаром40мин,модульотгонки — 3.

3 сырья осуществляют путем декомпрессии Расчет производится на 1000 кг а.с.с. На

3- 5 -ным раствором серной кислоты в те- компрессию поступает 2000 кг сырья с влажчение 3-5 мин с последующим компресси- ностью 50%, после отжима воды и воздуха онным отжимом пропитанного сырья до влажность составляет 30%, а вес 1430 кг, . плотности 550-950 кг/м и отгонки фурфу- . сырье подают на.декомпрессионную, про3 рола в течение 40 — 60 мин.. питку катализатором,.влажностьсырья возраПример 1. В качестве растительного: стает до 65%, а вес до 2857 кг. Содержание сырья используют измельченное древесное а.с.с. в 2857 кг-1000 кг, жидкости 1857 кг. МоРастительное сыр из смеси:1 дуль пропитки 1857 430 = 1 43. 430 кг-воберезы влажностью 50%. дУ Р 1000 . (21) 4608501/04 (22) 24.11.88 (46) 30.06.91. Бюл. М 24 (71) Научно-производственное гидролизное объединение Тидрализп ром" (72) В.Л. Сараф, Ю.А. Цирлин, А.П. Задорин, И.И. Корольков и Н.М. Ведерников (53) 547.722.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1558911, кл. С 07 О 307/50, 1988. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА (57) Изобретение касается производства фурфурола — полупродукта для синтеза полимеров. Цель — повышение выхода целевого продукта, упрощение и интенсификация процесса. Последний ведут гидролизом 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 кгlм3. После этого ведут отгонку фурфурола перегретым паром в течение 40-60 мин. Эти условия позволяют сократить время процесса в 2-3 раза, количество стадий — от 7 до 4, исключить нагрев сырья, повторной пропитки, и повысить выход фурфурола до 80% от по-. тенциально содержащегося количества в сырье. 5 табл.

1659410 да 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 возможного..

Пример 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 соответствует з влажности 27,5%, время отгонки фурфурола перегретым паром 50 мин, модуль отгонки

3.

Расчет на 1000 кг à.c,с. Подают на компрессию 2000 кг сырья с влажностью 50, в результате отжима влажность становится

307ь, вес сырья 1430 кг. При декомпрессионной пропитке влажность сырья возрастает до 65 g,, вес до 2857 кг. Модуль и ропитки

1857 — 430 составляет 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. . Выход фурфурола составляет 4,07 х 3 = 12,2%, с учетом 10 потерь при ректификации выход фурфурола составляет 11 или 73,3 от теоретического.

Пример 3. Условия компрессионного отжима сырья аналогичны примеру 1, время пропитки 5 мин, концентрация катализатора, серной кислоты 5 мас.%, плотность сыоья при компрессионном отжиме

950 кг/м, влажность 25ф„отгонку фурфурола перегретым паром производят 3 модулями в течение 60 мин.

Расчет выполнен на 1000 кг а,с.с. На компрессионный отжим поступает 2000 кг сырья с влажностью 50, отжимают до

307;, вес сырья 1430 кг. При декомпрессионной пропитке влажность сырья увеличивается с 30 до 65%, вес до 2857 кг. Модуль

1857 — 430 пропитки 1 — 1,43, После компрессионного отжима катализатора влажность сырья е 65 стала 257, вес 1333 кг.

После отгонки фурфурола перегретым паром концентрация его в конденсате—

4,43%, Выход фурфурола 4,43 х 3 = 13.3, с учетом 10 потерь при ректификации выход фурфурола составит 12 или 80 от теоретически возможного.

Способ осуществляют следующим об5 разом.

Пентозэнсодержащее измельченное древесное растительное сырье поступает в шнековое устройство с влажностью 50%, где в результате компрессии при плотности

10 сырья 800 — 900 кг/м (см. табл. 1) удаляется вода.и воздух до влажности 30 . Из шнекового устройства отжатое сырье поступает в емкость, заполненную 3 — 5 -ным раствором серной кислоты — катализатора для де15 компрессионной пропитки в течение 3 — 5 мин до влажности 65 . Пропитанное сырье из емкости подается на вторичную компрессию в шнековое устройство, где при плотности 550 — 950 кг/м подвергается отжиму до з

20 25 — 30, от излишка катализатора, Далее отжатое и равномерно пропитанное катализатором сырье прогревается перегретым паром в реакторе произвольной конструкции до температуры реакции 160 — 170 С, по25 сле чего производится отгонкэ целевого продукта — фурфурола за 40 — 60 мин.

Модуль отгонки паром 3, Влияние параметров процесса на выход фурфурола.

30 а). Влияние отжима воды из сырья на выход фурфурола.

Потенциальное содержание фурфурола в сырье 15% от а.с.с., температура 160—

170 С, средняя концентрация кислоты 4

35 мас., среднее время отгонки 50 мин, модуль отгонки 3, средняя влажность пропитанного сырья 27,5 .

Из табл. 1 видно, что диапазон плотности 800-900 кг/м наиболее предпочтите40 лен, уменьшение плотности ведет к снижению выхода фурфурола, увеличение плотности дает возможность увеличить выход, но такие плотности не оправдываются возрастающими энергозатратами. Границы

45 влажности отжатого сырья, дающие высокий выход фурфурола, лежат в пределе 33,529,7%. б). Декомпрессионная пропитка сырья катализатором — серной кислотой.

50 Влияние концентрации серной кислоты, используемой для пропитки сырья при от-. гонке фурфурола, представлено в табл. 2.

Потенциальное содержание фурфурола всырье 15%, температура процесса 160—

55 170 С, средняя влажность 27,5, среднее время пропитки 4 мин, среднее время отгонки 50 мин, модуль останки 3, Из табл. 2 следует, что выход фурфурола

10-12$ от а.с.с. достигается при прочих равных условиях в пределах концентраций

1659410

Таблица 1 раствора кислоты 3 — 5 мас. . Снижение концентрации до 2,5 мас. 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, температура реакции 160—

170 С, средняя влажность 27,5, средняя концентрация кислоты 4, средняя время отгонки фурфурола 50 мин. Модуль отгонки

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

r). Влияние влажности отжатого пропитанного катализатором сырья на выход фурфурола.

Потенциальное содержание фурфурола в сырье 15, температура реакции 160170 С, средняя концентрация кислоты 4 мас., 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 не 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, средняя концентрация кислоты 4, среднее время пропитки 4 мин, модуль отгонки 3.

Данные опытов приведены в табл. 5.

5 Из табл. 5 видно, что выход фурфурола в 10 — 12 от а.с.с. достигается при времени отгон ки в пределах 40 — 60 мин. Время менее

40 мин недостаточно для вывода фурфурола из реакционной среды. Увеличение времени

10 до 70 мин дает небольшое увеличение выхода ценой разбавления конденсата и увеличения затрат на ректификацию, Данный способ получения фурфурола по сравнению с прототипом является более

15 эффективным и позволяет сократить время процесса в 2 — 3 раза, уменьшить число операций с 7 до 4, избежать нагрева сырья, повторной стадии пропитки и увеличить выход фурфурола до 80 от потенциального

20 содержания фурфурола в сырье.

Формула изобретения

Способ получения фурфурола гидролизом пентозансодержащего растительного сырья, включающий пропитку сырья разбав25 ленной серной кислотой, удаление избытка кислоты, прогрев сырья перегретым водяным паром при повышенной температуре в замкнутой системе, и отгонку фурфурола, отличающийся тем, что, с целью

30 повышения выхода целевого продукта, упрощения и интенсификации процесса, растительное сырье предварительно отжимают до плотности 800-900 кг/м, а пропитку з сырья осуществляют путем декомпрессии

35 3 — 5 -ным раствором серной кислоты в течение 3 — 5 мин, с последующим компрессионным отжимом пропитанного сырья до плотности 550-950 кг/м3 и отгонки фурфурола в течение 40 — 60 мин.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Составитель И, Дьяченко

Редактор Т, Лазаренко Техред M. Моргентал Корректор М. Шароши

Заказ 1817 Тираж 248 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101