Способ получения фурфурола Советский патент 1992 года по МПК C07D307/50 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения гидролизом фурфурола пентозансодержащего растительного сырья, который может быть использован в производстве пластмасс.

Известен способ получения фурфурола из пентозансодержащего сырья при кипячении с разбавленными минеральными кислотами. Получение фурфурола осуществляется путем парофазной обработки сырья, смоченного раствором серной кислоты, при 160-170°С и соответствующем давлении в гидролизаппаратах. 8 этих условиях пенто- заны, содержащиеся в сырье, гидролизуют- ся до пентоз. которые, дегидратируясь, образуют фурфурол. Выход фурфурола зависит от правильной координации параметров процесса гидролиза, определяющих как скорость его образования, так и эаспада. Ввиду плохой смачиваемости пен озансо- держащего сырья (шелуха, кукурузная кочерыжка) водными растворами серной кислоты и высокой скорости распада фурфурола е условиях реакции выход его составляет не более 30-40% от теоретически возможного, в случае использования в качестве сырья хлопковой шелухи выход фурфурола составляет всего 9-10% от массы исходного сырья.

Целью изобретения является повышение выхода фурфурола.

Поставленная цель достигается за счет того, что гидролизующая смесь состоит из серной кислоты, неионогенного ПАВ (ОП-7) и 2-меркаптобензимидазола (МБИ).

ОП-7 используется в промышленности в качестве поверхностно-активного вещества, 2-меркаптобензимидазол относится к числу неокрашивающих стабилизаторов, применяется в качестве стабилизатора.

В растворе серной кислоты с добавкой ПАВ меркаптобензимидазол находится во взвешенном состоянии в виде суспензии, которая равномерно обволакивает хлопковую шелуху. Введение МБИ в состав гидро- лизующей смеси позволяет замедлить скорость распада фурфурола Гидролизую- щую смесь готовят следующего состава, мас,% :

Серная кислота2-10

МБИ2,0-0,5

ОП-70,25-1,0

(/)

С

vj GJ

VJ vj

Растворитель (вода)Остальное

Пример. Юг абсолютно сухой хлопковой шелухи заливают 8%-ным раствором серной кислоты (модуль 1:1) с добавкой смеси МБИ 2,0 мас.% и ОП-7 в количестве 1,0 мас.%. После пропитки шелухи раствором серной кислоты всю массу загружают в лабораторный гидролизаппа- рат и нагревают в течение 30 мин при давлении 1 атм, при этом происходит сдувка воздуха и неконденсируемых газов. Затем давление поднимают до 6 атм и в течение 1,5 ч производят нагревание. Фурфурол отгоняют перегретым паром, общий объем конденсата 150 мл, По окончании гидролиза определяется количество фурфурола.

Содержание его в исследуемой пробе 1,1%, что составляет 16,5% от абсолютно сухого вещества.

Пример 2. Юг абсолютно сухой хлопковой шелухи заливают 8%-ным раствором серной кислоты (модуль 1:1) с добавкой смеси МБИ 1,5 мас.% и ОП-7 в количестве 1,0 мас.%. После пропитки шелухи раствором серной кислоты всю массу загружают в лабораторный гидролизаппарат и нагревают в течение 30 мин при давлении 1 атм, При этом происходит сдувка воздуха и неконденсируемых газов. Затем давление поднимают до 6 атм и в течение 1,5 ч производят нагревание. Фурфурол отгоняют нагретым паром. Общий обьем конденсата 150 мл. По окончании гидролиза определяют количество фурфурола. Содержание его в исследуемой пробе 1,04%, что составляет 15,5% от абсолютно сухого вещества.

Пример 3. Юг абсолютно сухой хлопковой шелухи заливают 8%-ным раствором серной кислоты с добавками смеси МБИ 1,5 мас.% и ОП-7 0,5 мас.%. Условия реакции те же, что и в предыдущем примере. После окончания гидролиза определяют количество фурфурола. Содержание его в исследуемой пробе 0,97%, что составляет 14,5% от абсолютно сухого сырья.

Данные влияния состава гидролизую- щей смеси на выход фурфурола из хлопковой шелухи по примерам 1 - 13 и из кукурузной кочерыжки по примерам 14-26 приведены в табл,1 и 2.

Пример 17. Юг кукурузной кочерыжки заливают 2%-ным раствором серной кислоты с добавками МБИ 1,5 мас.% и ОП-7 0,25 мас.%. После пропитки кочерыжки раствором серной кислоты всю массу загружают в лабораторный гидролизаппарат м нагревают в течение 30 мин при давлении 1 атм. при этом происходит сдувка воздуха и н конденсируемых газов. Затем давление поднимается до 6 атм и в течение 1.

производится нагревание, фурфурол отгоняется перегретым паром, общий объем конденсата 150 мл. По окончании гидролиза определяют количество фурфурола. Содержание его в исследуемой пробе 1,6%, что составляет 24,0% от абсолютно сухого вещества,

Пример 18. Юг кукурузной кочерыжки заливают 2%-ным раствором серной кис0 лоты с добавкой смеси МБИ 1,0 мас.% и ОП-7 0,25 мае, %. Условия реакции те же, что и в предыдущих примерах. По окончании гидролиза определяется количество фурфурола, Содержание его в исследуемой пробе

5 1,44%, что составляет 21,5% от абсолютно сухого вещества.

Пример 19. Юг кукурузной кочерыжки заливают 2 %-ным раствором серной кислоты с добавкой смеси МБИ 1,5 мас.% с

0 ОП-7 0,1мас.% Условия реакции те же, что и в предыдущих примерах. Содержание фурфурола в исследуемой пробе 1,15%. что составляет 17,2% от абсолютно сухого вещества.

5Контроль. 10 ,г кукурузной кочерыжки

заливают 2%-ным раствором серной кислоты (модель 1:1), После пропитки кочерыжки раствором серной кислоты всю массу загружают в лабораторный гидролизаппарат и нагревают в течение 30 мин при давлении 1

0 атм, при этом происходит сдувка воздуха и неконденсируемых паров. Затем давление поднимается до 6 аш и в течение 1,5 ч производится нагревание. Фурфурол отгоняется перегретым паром, общий объем

5 конденсата составляет 150 мл, По окончании гидролиза определяют количество фурфурола. Содержание его в исследуемой пробе 1,12%, что составляет 16,9%.

Контроль, 10 г абсолютно сухой хлопко0 вой шелухи заливают 8%-ным раствором серной кислоты. После пропитки раствором серной кислоты всю массу загружают в гидролизаппарат. Условия реакции те же, что и в предыдущих примерах.

5Количество фурфурола в исследуемой

пробе 0.64%, т.е. 8,6% от абсолютно сухого вещества.

Как видно из табл.1 и 2, введение смеси добавок МБИ с ОЛ-7 в гидролизующую

0 смесь приводит к увеличению выхода фурфурола на 21,4-27,3%, т.е. выход от теоретически возможного составляет для кукурузной кочерыжки 60%, а для хлопковой шелухи 62%.

5 Таким образом, использование поверхностно-активного вещества ОП-7 в количестве 0,25-1,0 мас.% со стабилизатором МБИ в количестве 2,0-0,5 мас.% способствует увеличению выхода фурфурола при использовании в качестве сырья шелухи или кочерыжки. Увеличение или уменьшение указанных количеств в гидролизующей смеси приводит к уменьшению эффекта добавок. Фо рмула изобретения Способ получения фурфурола гидролизом пентозансодержащего сырья при обработке его раствором гидролизующей смеси, содержащей серную кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения

выхода фурфурола, в состав гидролизующей смеси дополнительно вводят смесь добавок меркаптобензимидазола с неионогенным ПАВ - ОП-7 при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Серная кислота

Меркаптобензимидазол

ОП-7

Вода

2-10 0,5-2,0 0,25-1,0 Остальное

Использование: в целлюлозном производстве. Сущность изобретения: продукт - фурфурол, БФ С5 Н4 02, выход 60% от абс.сухого вещества. Реагент 1: вода. Реагент 2: пентозансодержащее сырье. Условия реакции: нагревание в присутствии смеси состава, %: Й25О42-10;меркаптобен- зимидазол 0,5-2,0; ОП-7 0,25-1,0; вода до 100 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2