Способ получения левоглюкозана Советский патент 1985 года по МПК C07H3/10 

Изобретение относится к переработке растительного сырья путем пиролиза, конкретно к усовершенствованному способу получения левоглюкозана пиролизом .лиственной древе сины, и может быть использовано в лесной, целлюлозо-бумажной н химичес кой отраслях промышленности. Известны способы получения левоглюкозана пиролизом цеплкшозосодержа щих материалов в присутствии катализаторов - минеральных кислот или хлористого цинка . Однако эти катализаторы, оказывая бпйяние на все компоненты древесины в том числе и на целлюлозу, изменяют процесс направленного термораспаДа последней, вследствие чего выход левоглюкозана даже при проведении пиролиза в закуумв не превышает 2-3% от древесины. Такое снижение вы хода левоглюкозана происходит из-за его вторичных превр1ащеннй в зоне реакции, так как левоглюкозан не являясь термостойким соеда нением, .в условиях почти одновременного рас пада компонентов древесины и в силу морфологического строения последней не успевает покину ть зону пиролиза и превращается в смолистые соединения Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ псшучения левоглюкозана, который заключается в о15работке древесины водньм раствором либо цинка сернокислого, либо калийа)о ониёвых квасцов, либо железоаммониевых квасцов, либо желе зоаммониевых квасцов, либо железа сернокислого закисного, либо железа сернокислого окисного с последукицим пиролизом перегретым паром п атмосферном давлении, а затем в вакууме Г2 . Недостатками известного способа являются низкий выход левоглюкозана(5-9% от веса абсолютно сухого сырья и многоступенчатостью пиролиз Целью изобретения является увели чение выхода целевого продукта и ynpot щение процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения левоглюкозана путем обработки лиственной древесины водным раствором к тализатора с последующим пиролизом токе перегретого пара при атмосферн давлении, в качестве катализатора используют либо йодноватую, либо монохлоруксусную кислоты, либо хлористый марганец. .Применение указанных катализаторов позволяет повьюить выход левоглюкозана до 10-13,4 от веса абсолютно сухого сырья и проводить процесс пиролиза в одну стадию при атмосферном давлении. На чертеже изображены ДТГ-кри- вые дериватограмм пиролиза древесины скатализаторами, дифференциругацими распад гемицеллюлоз (б) и целлюлозы (в): 1 - без катализатора, 2-е монохлоруксусной кислотой, 3-е хлористым марганцем; 4 - с йодноватой кислотой (пик 01 соответтвует испарению влаги). Пиролиз древесины начинается при 250-270 С с распада наименее термостойкого компонента - гемицеллюлоз (280°С) начинается и процесс деполимеризации целлюлозы, достигающий максимальной скорости .при 320-330 С, Термодеструкция третьего компонента древесины - Лигнина не имеет на кривой ДТГ ярко выраженного экстремума и монотонно наклады-: вается на процессы термораспада гемицелпюлози целлюлозы. Известно, что основу клеточных стенок древесины составляют пучки брилл целлюлозы, между которыми в виде аморфной массы откладываются гемицеллюлозы и лигнин. Вследствие такого специфического расположения компонентов и небольшой разницы между температурами их активного термораспада гемицеллюлозы и продукты их распада препятствуют свободному выходу образующегося при термораспаде целлюлозы левоглюкозана. Если же проводить пиролиз древесины в присутствии таких катализаторов, как йодноватая кислота (кривая 4) монохлоруксусная кислота (кривая 2) или хлористый марганец (кривая 3), то как видно по ДТГ-кривым, процессы термораспада гемицеллкшоз и цел люлозы (пики бив) проходят раздельно и их взаимное влияние друг на друга сведено к минимуму. Установлено, что данные катализаторы способствуют более раннему, при более низких температурах (205-245°С вместо 285-320 С), термораспаду гемицеллюлоз и выносу продуктов их термораспада из зоны пиролиза. Поэтому, когда начинается тернораспад целлюлозы - основного источника образования левоглюкоэана продукты, термораспада ее (в том чиС ле и левоглюкозан) лишены возможнос контактировать с продуктами Tepiw распада гемицеллюпоз и превращаться в смолистые вещества (конденсация и полимеризация), поэтому вцделяются в чистом виде, увеличивая выход целевого продукта. Пиролиз обычно проводят в услови ях равномерного подъема, температуры со скоростью З С/мин до .Этот те тературш 1й режим часто щ именяет ся при пиролизе древесины в лабораторных и промышленных аппаратах , причем скорость подъема температуры в интервале О З-З с/мин не оказывает существенного влияния на выход летучих продуктов д . Нагревание древесины выше 350 С нецелесообразно, поскольку В1феление жидких продуктов при этом практически прекращается. Пртем количество применяемого катализатора может изменяться в достаточно широких пределах, не оказы вая при этом заметного влияния на выход левоглюкозана (см. таблицу t) Пример 1. Березовую: щепу размером 10x10x1 мм в количестве 100 г (в пересчете на абсолютно су794хую древесину) погруз ают в ванну с водным раствором катализатора (5%-ньй НЛОл) и вЕлдерживают в течение 18 ч, после чего на сетке отделяют избыточный оаствор катализатора. Получают щепу с массовой долей йодноватой кисло-па 4,3% (влажность 43%). Пропитанную щепу помещают в реактор с внешним обогревом. Ш|ролиз проводят в токе перегретого пара itpH подъеме температуры от комнатяой до со скоростью 5 С/мин. продукты собирают в ловушках, охлаждаемых смесью льда с солью (). Получают 23 г углистого остатка и 65 г конденсата (без учета скондёнснровшэшегося теплоносителя). Ксаад пс&т обрабатывают в делительной воронке дизтиловьм эфиром и водой. После -отделения водного слоя определяют в нем содержание левоглюкозаяа (по Бертрану) и пересчитывают на исходную навеску древесины. &(ход левоглюкозана в приведенном примере составляет 13% от абсолютно сухой древесины. Примеры 2-6 осуществляют аналогично (см.таблицу). Таки14 образст, предлагаемьй способ позволяет увеличить выход лево глюкозайа от 3-9 до 10-13,4% и значительно упростить технологию пиролиза.

t I

cri

00

in

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕВОГЛЮКОЗАНА -путем обработки лиственной древесины водным раствором катализатора с последуюпр м пиролизом в токе перегретого пара при атмосферном давлении, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и упрощения процесса, в качестве катализатора используют либо йодноватую, либо монохлоруксусную кислоты, либо хлористый марганец.

о in

о m

о

«Nl

fO

о о

го vD

1

ю r

ю r

о о

чОvO

Г--r .