Способ переработки целлюлозо-содержащего сырья Советский патент 1987 года по МПК D21C9/00 C07D307/50 

Изобретение относится к химичесой переработке древесины и может ыть использовано для повьшения выхоа фурфурола из целлюлозосодержащего ырья.

Цель изобретения - повышение выода целевого продукта.

Согласно предлагаемому способу осле отгонки фурфурола из пентозных олисахаридов целлишозосодержащего сыья целлолигнин гидролизуют серной кислотой, полученный гексозный гид- олизат окисляют водным раствором гипохлорита натрия в две ступени при 60-100 С, при этом первую ступень проводят при рН 11,5-12,5, расходе гипохлорита натрия 1,0-3,5 моль/моль исходного- сырья, а- вторую ступень проводят при рН 3,5-4,5,расходе гипохлорита натрия 0,5-2,5 моль/ /моль гексоз исходного сырья в тече- ние 4-10 ч. Затем проводят дегидратацию и отгонку дополнительного количества фурфурола.

Пример 1 .(прототип). 20 г абсолютно сухого (а.с.) целлюлозосо- держащего сырья - березовых опилок смачивают 10-15%-ной серной кислотой в автоклаве,прогревают острьм паром, поднимают температуру до 160 С и отгоняют фурфурол. Продолжительность процесса 2-3 ч до полной отгонки фурфурола, содержание которого равно 8,0%.

Пример2. 50г а,с. березовых опилок смачивают- 10-15%-ной серной кислотой в автоклаве, прогревают острым паром, поднимают температуру до 160 С. При подъеме температуры идет гидролиз пентозанов и дегидратация пентоз. В результат е образуются фурфурол и целлолигнин.Фур- фурол отгоняют, а целлолигнин (40 г) гидролизуют 1%-ной серной кислотой при модуле 10 и 170 С в течение 2 ч. Полученный гидролизат целлолигнина :С концентрацией редуцирующих веществ (РВ) после инверсии 3,2%,содержанием гексоз 31,1% от а.с. целлолигнина (25,0% от древесины) окисляют водным раствором гипохлорита натрия (концентрацией 35 г/л атк. хлора) при , рН 12 в течение 1 ч. Расход гипохлорита 1,О моль/моль исходных гексоз. Затем раствор подкисляют : онцентрированной соляной кислотой до рН 4,0 и дополнительно,на вторую ступень окисления, вводят

гипохлорит натрия в количестве 0,5 моль/моль исходных гексоз.Полученный после окисления раствор де- гидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Примеры 3-6. Способ осуществляют аналогично примеру 2, но полученный гидролизат целлолигнина окис- ляют водным раствором типохлорита натрия при 80°С и рН 12 в течение 1 ч. Расход гипохлорита натрия на первую ступень окисления составляет 1,0 моль/моль гексоз исходного сы- 5 рья.Затем массу подкисляют концентрированной НС1 до рН 4,0 и проводят вторую ступень окисления гипо- хлоритом. натрия в количестве 0,8; 1,0; 1,5 и 2,5 моль/моль исходных 0 гексоз. Окисление проводят при 80 С в течение 4 ч. Полученный раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его вьгход.

Пример ы7-11. 40 г а.с, целло- 5 пигнина и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат окисляют гипохлоритом натрия при 80° С в течение 1 ч и расходе 1,5моль/ /моль гексоз исходного сырья. За- 0 тем раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 4,0 и добавляют раствор гипохлорита натрия на вторую ступень в кбличестве 0,5; 0,8; 1,0; 1,5 и 2,5 моль/моль 5-ИСХОДНЫХ гексоз, выдерживают в течение 4 ч при 80°С, отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Пр и м е р ы 12-16.40 г а.с. цел- 0 лолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат окисляют гипохлоритом натрия при 80 С и расходе 2,5 моль/моль гексоз исходного сырья в течение 1 ч, JiH 12,0.Затем раствор подкисляют соляной кислотой до рН 4,0 и проводят вторую ступень окисления, как в примерах 7-11. Затем отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Примеры 17-2-1. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют гипохлоритом натрия при расходе 3,0 моль/моль гексоз исходного сырья и 80 С в течение 1 ч, рН 12,0. Вторую ступень проводят, как в примере 7. Потом отгоняют фурфурол и определяют его выход.

45

50

55

3

Примеры 22-26, 40 г а.с, целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2.Полученный гидролиза окисляют гипохлоритом натрия при расходе 3,5 моль/моль исходных гек- соз и 80°С, рН 12 в течение 1 ч. Вторую ступень окисления проводят, как описано в примере 7. Затем отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 1-26 приведены в табл. 1.

Пр и м е р ы 27-31. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролизуют,как в примере 2. Полученный гидролизат окисляют раствором гипохлорита натрия при 80 С, рН 12 и расходе 2,5мол /моль исходных гексоз в течение 1,2,4,6 и 8 ч. Затем раствор подкис- ляют концентрированной соляной кислотой до рН 4,0, добавляют раствор гипохлорита натрия в количестве 1,0мол /моль гексоз и проводят вторую ступень окисления при 80 С в течение 4 ч. Полученный раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 27-31 приведены в табл. 2.

П р и м е. р 32. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролизуют,как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют гипохлоритом натрия в количестве 2,5 моль/моль исходных гексоз при 80°С и рН 12 в течение 4 ч. Затем раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 4,0 и проводят вторую ступень окисления гипохлоритом натрия в количестве 1,0 моль/моль исходных гексоз при 80 С в течение 6 ч, Полученный раствор дегидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Пример 33. 40 га.с. целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют раствором гипохлорита .натрия на первой ступени как в примере 32. Затем раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 4,0 и проводят вто- рую ступень окисления, как в примере 31, но в течение 8 . Потом раствор дегидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Пример ы 34-35. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролизуют,как

1359382

в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют на второй и первой ступени, как в примере 33,но продолжительность окисления на второй ступени 9-10 ч. Полученные растворы дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход..

Данные по примерам 32 - 35 приведены в табл. 3.

П р и м е р ы 36-39. 40 г а.с. целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат ц,еллолигнина окисляют гипохлоритом натрия, как в примере 33, но температура окисления составляет 60,70, 90 и 100 С. После окисления растворы дегидратируют,отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 36 - 39 приведены в табл. 4.

Примеры 40-42. 40 г,а.с. целлолигнина получают и гидролизуют как в примере 2. Полученный гидролизат целлолигнина окисляют гипохло- ритом натрия в количестве 2,5 моль/ /моль гексоз исходного сырья при 80°С, рН 11,0, 11,5 и 12,5 в течение 4 ч. Затем подкисляют концентрирован- ной НС1 до рН 4,0 и проводят вторую ступень окисления гипохлоритом натрия при. расходе 1,0 моль/моль гексоз исходного сырья и 80 С в течение 8 ч. Потом раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его

выход.

5

40

г а. с,

Примеры 42-46. целлолигнина получают и гидролизуют, как в примере 2. Полученный гидролизат окисляют гипохлсритом натрия в количестве 2,5 моль/моль гексоз исходного сьфья, рН 12,0 при 80°С в течение 4 ч. Затем раствор подкисляют НС1 до рН 3,0, 3,5; 4,2 и 4,5 и проводят вторую ступень окисления гипохлоритом натрия при расходе 1,0 моль/моль гексоз исходного

сырья, и

80 С

в течение 8 ч. Затем

50

раствор дегидратируют, отгоняют фурфурол и определяют его выход.

Данные по примерам 40-46 приведены в табл. 5.

5

Как видно из таблиц, предлагаемый способ (по сравнению с известным) повьшает выход фурфурола по сравнению с прототипом (выход фурфурола по прототипу 8% от а.с. древесины) .

Формула изобретения Способ переработки целлюлозосоде-р- жащего сырья, включающий смачивание сырья серной кислотой, прогрев ocTpbiM паром, гидролиз пентозанов и дегидратацию пентоз при подъеме температуры с образованием фурфурола и целлолйгнина, о т л и ч а ю щ и й- с я тем,что, с целью повышения выхода целевого продукта, после отгонки фурфурола деллолигнин гидролизуют

серной кислотой и подвергают окислительной обработке водным раствором гипохлорита натрия в две ступени при бО-ЮО с, при этом первую ступень проводят при рН 11,5-12,5, расходе гипохлорита натрия 1,0-3,5 моль/моль гексоз исходного сьфья, а вторую ступень проводят при рН 3,5-4,5,рас- ходе гипохлорита натрия 0,5-2,5 моль/ /моль гексоз исходного сырья в течение 4-10 ч.

Т а б л и ц а 1

Продолжение табл.1

Таблица2

ТаблицаЗ

11

42

12,5

6,2 Первая ступень

Редактор А.Ревин

Составитель А.Моносов

Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравгуэва

Заказ 6121/30 Тираж 341Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д..4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

135938212

Продолжение табл.5

14,2

Изобретение относится к химической переработке древесины и позволяет повысить выход целевого продукта. Березовые опилки смачивают 10- 15%-ной серной кислотой, прогревают острым паром, поднимают температуру до . При подъеме температуры идет гидролиз пентозанов и дегидратация пентоз. В результате образуются фурфурол и целлолигнин.Фурфурол отгоняют, а целлолигнин гидро- лизуют серной кислотой. Полученный гидролизат окисляют водным раствором гипохлорита натрия в две ступени при температуре 60-100 С, при этом первую ступень проводят при рН 11,5- 12,5,расходе гипохлорита натрия 1,0- .3,5 моль/моль гексоз исходного сырья, а вторую ступень проводят при рН 3,5-4,5, расходе гипохлорита натрия 0,5-2,5 моль/моль гексоз исходного сырья в течение 4-10 ч. 5 табл. с (Л с со ел со со X ю