Способ получения фурфурола Советский патент 1990 года по МПК C07D307/50 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола, который используется в качестве раств.орителя и сырья в производстве пластмасс.

Цель изобретения - повышение вывода целевого продукта и сокращение времени отгона фурфурола.

Цель достигается за счет предвар. тельной обработки растительного сырья при 20-60°С в течение 15-30 мин серной кислотой в количестве 0,7-2,8% от массы абсолютно сухого сырья (а„с„с„.) у равном величине активной зольности сырья и распределенном в 2-3,6 модулях воды, в объеме, соответствующем величине неподвижной жидкости, промывкой 2-3,6 модулями воды и удалением ее избытка. Последующую пропитку растительного сырья осуществляют 2-3,6 модулями раствора серной кислоты, отгоняют фурфурол в течение 60-90 мино

Пример 1 о Опилки березы в количестве 70 г (65,1 г а.с.с.) с потенциальным содержанием фурфурола 14,34%, активной зольностью 0,7% помещают в химический стакан, обрабатывают 234 г раствора (3,6 мод„), содержащего 0,46 г серной кислоты (0,2%-ным раствором 4) , при 20 С выдерживаю 30 мин с Содержимое стакана переносят на фильтр и промывают 234 г воды, избыток отжимают до влажности 65%е Сырье пропитывают 234 г (3,6 мод.) 0,1%-ного раствора серной кислоты, избыток отжимают, обработанное сырье переносят в автоклав, нагревают до 175°С (давление 9 ати) и в течение 90 мин отбирают фурфуролсодержащие пары. Выход фурфурола составляет 7,29 г или 78,1% от теориис

Пример 2с Кукурузную кочерыжку в количестве 108,7 г (100 г асс.Со) с потенциальным содержанием фурфурола 21,28%, активной зольностью 1,42% смачивают 274 г (2,74 мод0) нагретого до 40°С раствора, содержащего 1,42% от массы серной кислоты, вьщерживают 30 мин, промывают 274 г водьь Избыток воды отжимают, сырье подсушивают на воздухе до влажности 15% „ Пропитывают 274 г 1%-ного раствора серной кислоты, избыток отжимают нагревают до 170°С и в течение 60 мин отбирают фурфуролсодержащий конденсат Выход фурфурола 17,47 г или 82,1% от теории.

Пример 3„ Лузгу подсолнечника в количестве 60 г (55,2 г а.с.с.) имеющую потенциальное содержание фурфурола 10,88%, активную зольность 2,8%, обрабатывают 166 г (3,0 мод.) раствора серной кислоты,, содержащего 1,55 г кислоты, нагретого до 60°С в течение 15 мин, затем отмывают 166 г (3,0 мод о) воды, избыток отжимают. Затем пропитывают 166 г (3,0 мод.) 1,0%-ного раствора серной кислоты, избыток отгоняют, сырье нагревают до 175°С и в течение 80 мин отбирают фурфуролсодержащий конденсат Выход фурфурола 4,58 г, что составля- ет 76,2% от теоретически возможного.

Пример 4с Костру конопли в количестве 60 г (54,9 г а.с,с.) имеющую потенциальное содержание фурфурола 11,72%, активную зольность 2,8%, смачивают 110 г (2 мод) раствора, содержащего 1,54 г серной кислоты (т.е 2,8% от массы сырья), при 60°С

в течение 20 мин Промывают 110 г воды, избыток отжимают, до влажности 65%,. Затем пропитывают 110 г 1,5% , избыток отжимают, сырье нагревает до 170°С и в течение 80 мин отбирают фурфуролсодержащий конденсат. Выход фурфурола составляет 80,46% от теоретически возможногоt

Пример 5 Опилки березы в колич ст е 70 г (65,1 г a.ctc ) с по- тенциа -.аым содержанием фурфурола 14,34%, активной зольностью 0,7% смачивают 234 г раствора (3,6 мод ), содержащего 0,46 г серной кислоты (0,2%-ная при 20°С, выдерживают 30 мин, промывают 234 г воды, избыток воды отжимает, сырье подсушивают на воздухе до влажности 15% Пропитывают 234 г (3,6 модулями) 0,5%-ного раствора серной кислоты, избыток отжимают сырье нагревают до 175°С и в течение 90 мин отбирают фурфуролсодержащие пары, Выход фурфурола составляет 7,16 г фурфурола или 76,7% от теории,,

Данные испытаний приведены в таблице

Выбор параметров по температуре процесса предварительной обработки сырья (20-60°С) и его продолжительности (15-30 мин) обуславливается необходимостью провести взаимодействие активной части минеральных компонентов сырья с серной кислотой, кроме того, исключить гидролиз легкогидро- лизуемых полисахаридов сырья, перевод в раствор и последующее удаление са- харов с продуктами взаимодействия минеральных компонентов сырья с кислотой в процессе промывкис Применение для получения фурфурола различного пентозансодержащего сырья с разной активной зольностью, тсе, количеством зольных элементов, способных взаимодействовать с раствором кислоты, приводит к колебаниям количеств серной кислотЫо Поэтому в качестве параметра, конкретизирующего расход кислоты для отдельного вида сырья, принята его активная зольность,, Нижний уровень по расходу кислоты - это минимальная активная зольность растительных материалов, используемых для получения фурфурола, в частности активная зольность опилок березы„ Аналогичным образом объясняется необходимость применения для обработки верхнего расходного уровня по серной кислоте - его величина определяется максималь- i

ной активной зольностью, которой обладает подсолнечная лузга и костра конопли.

Использование в каждом конкретном .случае больших или меньших величин расхода кислоты в первом случае экономически нерационально, а во втором не позволяет достичь поставленной цели Аналогичные предпосылки учитываются при выборе параметра, применяемого для проведения предварительной обработки - объема, в котором распределяется кислота, равного неподвижной жидкости сырья. Для выведения продуктов взаимодействия активной зольности сырья и кислоты используется промывка водой, количество которой (2-3,6 мод) также равно величине неподвижной жидкости, т е, жидкости, находящейся во внутренних порах гидролизуемого материала, что обеспечивает вытеснение продуктов взаимодействия В дальнейшем эти продукты дополнительно удаляют Затем осуществляют пропитку 2- 3,6 модулями 0,5-1,5%-ного раствора серной кислоты, избыток отжимают и ведут отгон фурфурола в течение 60 - 90 мин,, Использование величины неподвижной жидкости, т„е,, того количест- ва раствора, которое способно поглотить сырье, дает возможность полность пропитать растительный материал и не иметь излишков раствора. Применение количеств жидкости, меньших неподвиж- ной жидкости, не позволит провести полное взаимодействие активной зольности минеральной части сырья с серной кислотой на стадии предварительно обработки, при промывке - вьюести про дукты взаимодействия, на стадии пропитки раствором серной кислоты внести нужное количество катализатора, -заместив им воду.

Конкретный объем раствора определяется видом сырья, 1

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход целевого продукта в 1,4 раза (76,2-82,1%) по сравнению с известным и уменьшить продолжительность отбора фурфурола до 60 - 90 мин, т,е„ на 50% (по известному - 2,).

Формула изобретения

Способ получения фурфурола кислотным гидролизом растительного сырья, включающий пропитку растительного сырья 0,5-1,5%-ным раствором серной кислоты, отжим избытка кислоты, обработку водяным паром при 170-175°С в автоклаве с последующим отгоном фурфурола, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и сокращения продолжительности отгона фурфурола, растительное сырье предварительно обрабатывают при 20-60°С в течение 15-30 мин серной кислотой в количестве 0,7-2,8% от массы абсолютно сухого сырья, равном величине активной зольности сырья и распределенном в 2-3,6 модулях воды, в объеме, соответствующем величине неподвижной жидкости, промывают 2- 3,6 модулями воды и удаляют ее избыток, а последующую пропитку осуществляют 2-3,6 модулями серной кислоты и отгон фурфурола ведут в течение 60-90 мин.

Характеристика сырья

Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к получению фурфурола, который используется в качестве растворителя и сырья в производстве пластмасс. Цель - повышение выхода целевого продукта и сокращение продолжительности отгона фурфурола. Растительное сырье предварительно обрабатывают при 20-60°С в течение 15-30 мин раствором H₂SO₄ в количестве 0,7-2,8% от массы абсолютно сухого сырья, равном величине активной зольности сырья и распределенном в 2-3,6 модулях воды, в объеме, соответствующем величине неподвижной жидкости, промывают 2-3,6 модулями воды и удаляют ее избыток. Процесс включает последующую пропитку растительного сырья 2-3,6 модулями 0,5-1,5%-ным раствором H₂SO₄, отжим избытка кислоты, обработку водяным паром при 170-175°С в автоклаве и отгон фурфурола в течение 60-90 мин. Способ позволяет повысить выход целевого продукта в 1,4 раза (76,2-82,1%) и уменьшить продолжительность отбора фурфурола до 60-90 мин, т.е. на 50% по сравнению с известным способом. 1 табл.

Условия получения фурфурола: расход рация кислоты 1,0%, температура 175°С. Время отбора фурфурола 60 мин.

17,4782,10

15,3372,05

15,9074,7

17,За81,7

8,3076,2

7,7471,1

6,5660,3

1,tO 7,3 11,20 78,1 59,40

10,28 71,7 11,18 78,0

9,43 80,46

8,55 73,00

8,77 74,8

катализатора 3Z от а.с.с., концент