Способ получения фурфурола

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 07 0 307/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4833914/04 (22) 04.06.90 (46) 07,09,92. Бюл. ¹ 33 (71) Научно-исследовательский институт химии и технологии хлопковой целлюлозы (72) M.M. Ишанов, Ф.К. Ибрагимов, Ю,Т, Ташпулатов, Н. Бахрамов и M. Абдуллаев (56) 1.Морозов Е.Ф. Производство фурфурола. M. Лесная промышленность, 1979, с.5354.

2.Авторское свидетельство СССР № 536181, кл. С 07 D 307/48, 1976.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола из пентозансодержэщего сырья, который используется в производстве пластмасс.

Известен способ получения фурфурола в одноколенном трубчатом реакторе, куда подаются воздушно-сухие березовые опилки, пропитанные разбавленной серной кислотой. Реакция гидролиза происходит под нагревом пара до нужной температуры, направляемого в эжекционную камерутрубчатого реактора.

Сырье. подаваемое из бункера при помощи шнекового питателя, подхватывается паром и через реакционную трубу в виде взвеси транспортируется в приемник (1), Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам-является способ получения фурфурола, заключающийся в том, что обработанное катализатором растительное сырье инжектируют в трубчатый реактор (острым паром) с замкнутым контуром. Время нахождения растительного сырья в реак-торе 1-5 с, Температура пара нэ входе Ы,, 1759838 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛД (57) Сущность изобретения. Продукт: фурфурол, Реагент 1: пентозансодержащее растительное сырье. рисовая лузга. Условия процесса: сырье эжектируют острым паром

230-260 С в трубчатый реактор со скоростью 20 — 30 м/с. Выход фурфурола 0,5 — 5,4$.

После отделения фурфуролэ целлолигниновый остаток сохраняет фибриллярную структуру частиц и может быть использован для производства строительных материалов. 1 табл., 1 ил.

260 — 340 С, на выходе 220 С, выход фурфурола 8 от абсолютно сухого сырья (2}, Недостатком этого способа является то, что процесс является периодическим, сначала растительное сырье обрабатывается

10 — 20 -ным раствором серной кислоты, а затем подают в замкнутый вращающийся поток с входной скоростью 200-300 кг/м с

2 с одновременным измельчением растительного сырья при 260 — 340 С. При этих условиях происходит сильная деструкция пентозансодержащего растительного сырья с образованием фурфуролсодержащих паров, а отделяемый кислый, сильно деструктированный целлолигнин становится экологически грязным отходом непригодным для дальнейшего использования.

Цель изобретения - повышение экологической безопасности производства фурфурола и сохранение фибриллярной ° структуры, частиц целлолигнинового остатка растительного сырья для дальнейшего использования его в производстве строительных материалов, 1759838

Цель достигается тем, что пентозансодержащее сырье, проходя по трубному рео актору при температуре на входе 230 — 260 С и на выходе 220 С со скоростью 20 — 30 кгlм с, выделяет фурфурол, Катализатором 5 конверсии пентозанов в фурфурол служат летучие органические кислоты. образующиеся при термообработке сырья. Выход фурфуролсодержащих (ФСП) составляет

450 — 500 л/ч. Выход фурфурола 0,5-5,4 от 1 абсолютно сухого сырья.

В данном способе в качестве сырья использована рисовая лузга. Технологическая схема опытной высокотемпературной установки представлена на чертеже. 1

Пентозансодержащее сырье из бункера-дозатора 1 подхватывается перегретым паром в эжекторную камеру 2 и за доли секунды подается в трубчатый реактор 3.

Реактор представляет собой змеевик с 2 семью коленами, изготовленный из трубы с внутренним диаметром 76 мм и длиной 65 мм, отношение длины к диаметру реактора

85,5.

Для стабильной работы реактора необходима равномерная подача рисовой лузги 2 из бункера 1 в эжекторную камеру 2, далее в циклон 4 для разделения фурфуролсодержэщих паров (ФСП) и целлолигнина.

Трубчатый реактор для предотвращения теплопотерь и конденсации пара имеет паровую рубашку 5, куда подается перегретый пар с температурой 230 — 270 С. Сырье, проходя через трубчатый реактор, при давлении 30 — 40 атм и скорости 20 — 30 кг/м с

2 попадает в циклон. ФСП непрерывно отводятся из циклона в емкость через последовательно установленные конденсаторы-холодильники 6 при вакууме

0,2-0,7 мм рт.ст„создаваемом вакуум-насосом ВН-10, Если непрерывно не отводится

ФСП при помощи насоса, то в циклоне повысится давление, которое вызовет распад фурфурола. Отсутствие вакуума приводит к нестабильной работе системы, что влияет на выход фурфурола, концентрация которого в конденсате 0,1-5,4, В таблице показано влияние температуры и количества подаваемой рисовой лузги на выход ФСП.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 100 кг рисовой лузги пропускают при 230 С с острым паром через трубчатый реактор в течение 1 ч. Концентрация фурфурола в конденсате 0,507 (концентрация фурфурола в конденсате определялась бромид-броматным методом).

Пример 2. 100 кг рисовой лузги пропускают при 250 С с острым паром через трубчатый реактор в течение 1 ч, Концентрация фурфуролэ в конденсате 2,1 (,.

Пример 3, 100 кг рисовой лузги пропускают при 260 С с острым паром через трубчатый реактор в течение 1 ч, Концентрация фурфурола в конденсате 3,57,.

Пример 4, 200 кг рисовой лузги

0 пропускают при 230 С с острым паром через трубчатый реактор в течение 1 ч. Концентрация фурфурола в конденсате 0,65 .

Пример 5, 200 кг рисовой лузги пропускают при 250 С с острым паром че5 рез трубчатый реактор в течение 1 ч. Концентрация фурфурола в конденсате 3,87,, Пример 6. 200 кг рисовой лузги пропускают при 260 С с острым паром через трубчатый реактор в течение 1 ч. Кон0 центрация фурфурола в коиденсате 4,1 .

П р .. м е р 7. 300 кг рисовой лузги пропуска,от при 230 С с острым паром через трубчатый реактор в течение 1 ч. Концентрация фурфурола в конденсэте 0,80 .

Пример 8. 300 кг рисовой лузги

5 пропускают при 250 С с острым паром через трубчатый реактор в течение 1 ч. Концентрация фурфурола в конденсате 4,97,.

Пример 9. 300 кг рисовой лузги пропускают при 260 С с острым паром че30 рез трубчатый реактор в течение 1 ч, Концентрация фурфурола в конденсате 5,4, При температуре подаваемого пара

220ОС образование фурфурола в конденсате не наблюдается.

35 С увеличением температуры подаваемого пара до 275 С происходит перегар выделяемого целлолигнина, в результате он негоден для дальнейшей переработки.

Оптимальной температурой бескислот40 ного гидролиза является 230 — 260 С, Проведены работы по утилизации целлолигнина рисовой лузги непрерывным способом, Целлолигнин используют в качестве исходного сырья при производстве строи45 тельной плиты и прессованных деталей бруса для малоэтажных домов и хозяйственных построек.

При получении строительной плиты в качестве связующего испольэовали фенол50 формальдегидную смолу и карбамидформальдегидную смолу.

Анализ полученных результатов показывает, что из целлолигнина с добавкой рисовой лузги можно изготавливать плитный

55 материал со следующими характеристиками; толщина 6-7 мм, плотность 10001150 кг!м, предел прочности при статическом изгибе 22,8 — 31,1 МПэ, водопоглощение 19,4 — 32,4%. При этом плиты име1759838 тор 230 — 260 С.

Влияние температуры на выход ФСП ют удовлетворительный. внешний вид, без видимых прогаров, пятен, трещин с равномерным цветовым фоном.

На основе минеральных вяжущих магнезит и бишофит из целлолигнина рисовой луэги в композиции со стружкой или рисовой лузгой можно получить прессованные строительные детали, из которых могут быть сделаны все основные компоненты зданий с техническими показателями:

Плотность, кг/мз 1000 — 1200

Предел прочности, МПа: при сжатии 10 — 15 при изгибе 2,6-3,0

Коэффициент теплопроводности, Вт/м -с 0,32 г

Таким образом, способ получения фурфурола из рисовой лузги на установке непрерывного действия обеспечивает быстротечное, бескислотное, высокотемпературное проведение процесса образования ФСП и его отвод из реактора вакуумированием. Гидролизнэя установка проста в изготовлении и эксплуатации, обеспечивает экологически чистое производство фурфурола и отвод целлолигнина, пригодна для производства строительных материалов, в частности строительно-декоративных плит и строительно-конструкционных деталей для возведения малоэтажных домов и хозяйственных помещений.

Проведены структурные исследования образцов рисовой лузги и целлолигнина непрерывного способа производства и целлолигнина рисовой лузги после кислотного гидролиза.

Исходная рисовая лузга представляет собой удлиненные частицы, размер которых колеблется в пределах 1 — 5 мм, желто-серого цвета. Внутренняя поверхность этих частиц довольно гладкая, тогда как внешняя выглядит более рельефной. Четко выявлена специфическая регулярная структура поверхности лузги в виде системы бугорков шириной 10 — 12 мкм, расположенных рядами параллельно друг другу. Внутренняя поверхность лузги такой структурой не обладает.

5 Для нее характерны неглубокие удлиненные складки, расположенные в продольном направлении. После бескислотного непрерывного способа гидролиза структура рисовой лузги претерпевает некоторые

10 изменения. Для этого образца характерна микрофибриллярная структура, несколько сохраняется система бугорков.

Если обработать рисовую лузгу предварительно 10 $-ной HzSO4 и провести непре15 рывный гидролиз под действием парэ и повышенной температуры, то структура такого образца претерпевает глубокие изменения, Размер частиц заметно уменьшается и в среднем составляет от нескольких деся20 тых до 1 — 2 мм, Наряду с этим появляется много мельчайших частиц, размер которых составляет сотые доли миллиметра.

Выявленные структурные особенности дали возможность использовать целлолиг25 нин рисовой лузги в производстве строительных плитных материалов и бруса, получить высокие физико-механические показатели.

Формула изобретения

30 Способ получения фурфурола гидролизом пентозансодержащего сырья, включающий инжекцию сырья перегретым паром в трубчатый реактор с последующим отделением фурфуролсодержащих паров, о т л и35 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения экологической безопасности производства и сохранения фибриллярной структуры частиц целлолигнинового остатка для производства строительных материалов, процесс

40 ведут со скоростью подачи сырья 20—

30 кг/м ° с и температуре на входе в реак2

1759838

Продолжение табл

Составитель И. Дьяченко

Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 3153 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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