Способ выделения фурфурола Советский патент 1982 года по МПК C07D307/50 

Изобретение относится к усовершенствованному способу выделения фурфурола из содержащих его водных конденсатов паров самоиспарения гидролизата, получаемых при химической переработке древесины хвойных и хвойно-лиственных пород.

Конденсат паров самоиспарения гидролизата, служащий исходным сырьем для получения фурфурола на гидролизно-дрожжевых и гидролизноспиртовых заводах, содержит, кроме фурфурола, ряд примесей (метиловый спирт, уксусную кислоту, терпены и др. соединения), из которых наиболее трудно отделимыми являются терпеновые углеводороды.

За счет наличия в конденсате метилового спирта при ректификации удается частично отделить терпены в виде скипидарно-метанольной фрак ции. Однако значительная часть терпенов остается в фурфуроле и снижает его качество.

Основным представителем терпеновых углеводородов в конденсатах является П -цимол , в небольших количествах содержится также ot-терпинен, терпинолен, дипентен и лр. терпены. С водяным паром фурфурол и терпеновые углеродороды отгоняются при близких температурах. Терпены образуют с фурфуролом нераздельно кипящие смеси с температурой кипения, близкой к температуре кипения фурфурола. Основной представитель терпеновых углеводородов в конденсатах - П-цимол образует азеотропную смесь, содержащую 68% фурфурола и кипяедую при 157, 8С (т. кип. фурфурола 161,7с). По этой причине полное отделение фурфурола от п-цимола и др. терпеновых углеводородов ректификационным методом с получением продукта только высокого качества невозможно.

На гидролизных заводах, перерабатывающих древесину хвойных и хвой но-лиственных пород, как правило, получают фурфурол И сорта. Присутствие терпеновых углеводородов в товарном продукте затрудняет реализацию фурфурола и резко ограничивает его применение в проьлпдленности органического синтеза.

Известен способ выделения фурфурола из конденсатов паров самоиспарения гидролизата различных псрод древесины экстракцией реакции его 30 трихлорбензолом Cl.

Недостаток этого способа состоит в том, что содержащиеся в конденсате терпеновые углеводороды экстрагируются совместно с фурфуролом и затрудняют последующую его очистку.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выделения фурфурола из конденсата паров самоиспарения гидролизата древесины ХВОЙНЫХ и хвойно-лиственных пород, заключающийся в том, что конденсат паров самоиспарения гидролизата укрепляют на основной ректификационной колонне до концентрации фурфурола 4-6%. Укрепленный конденсат поступает на очистную ректификационную колонну, на которо с различных та эелок отбираются ме.танольная, скипидарно-метанольная и водно-фурфурольная фракции при 97-98с. Последняя разделяется декантацией на фурфурольную воду, возвращаемую в технологический ; ци кл, и фурфурол-сырец.

Фурфурол-сырец очищается на вакуум-ректификационной колонне, работающей по режиму с переменной скоростью отбора товарного продукта при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст. После отбора головкой фракции отбирают фурфурол П сорта при; скорости перегонки 0,12-0,16 MVM-ч и флегмовом числе 2. Фурфурол 1 сорта отбирают со скоростью 0,280,30 . При этом выход фурфурола 1 сорта 75-85% от товарного продукта или 56-64% от фурфуроласырца 2.

Однако этот способ характеризуется низким выходом высококачественного фурфурола, а также сложностью технологического режима очистки фурфурола-сырца, заключающейся в переменной скорости отбора товарного продукта.

Цель изобретения - повышение кагчества целевого продукта за счет увеличения выхода фурфурола 1 сорта.

Цель достигается тем, что согласно способу выделения фурфурола из конденсата паров самоиспарения гидролизата древесины хвойных и хвойно-лиственных пород ректификацией конденсата на основной и очистной колонНс1Х с последующей ректификацией фурфурола сырца на вакуумной колонне, конденсат после ректификации на основной колонне подвергают экстрации керосином при весовом соотношении конденсат гкеросин (10-40)il, а ректификацию на вакуумной колонне проводят при ско|Х)сти отбора фурфурола 0,4-0,5 м /м -ч и флегмовом числе 1-1,5.

Терпеновые углеводороды селектив,но извлекаются из конденсата керо;сином.

Керосин практически нерастворим в воде и легко отделяется от водного слоя декантацией. При высокой экстракционной способности по отношению к терпенам керосин практически не извлекает фурфурол из водных растворов. Высокая экстракционная способность керосина по. отношению к терпенам обеспечивает эффективное из влечение последних при многократной циркуляции органического растворителя до состояния насыщения в соотношении с конденсатом 1:10-1:40 по массе. Насыщенный терпенами органический растворитель может использоваться в качестве высококалорийного топлива в котельной или подвергаться дальнейшей переработке с целью получения технического растворителя.

Пример. Водные растворы, содержащие 4% фурфурола и 0,2% п-цимола, обрабатывают осветительньм керосином (ГОСТ 4753-68) при соотношении водной и органической фаз 10il. Время обработки 5 мин, время расслаивания фаз 5 мин. Рафинат ( проэкстрагированный водный раствор) анализируют методом газожидкостной хроматографии на содержание фурфурола и п-цимола. Анализ осуществ-: ляют на хроматографе Цвет-1 с ; пламенно-ионизационным детектором. Условия анализа: колонка длиной 2 м и внутренним диаметром 3 мм заполнена хромосорбом W с нанесенным на него реоплексом-400 в количестве 20% от массы хромосорба; температура анализа , расход газаносителя (азота) 25 мл/мин. Количественную обработку хроматограмм производят методом внутренней стандартизации (стандарт - изо-амиловый спирт). Аналогичные исследования проводят при соотношении водной и органической фаз 20:1, 30:1 и 40:1,

Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

Таблица Полученные данные свидетельству ют, что керосин является эффективным экстрагентом п-цимола из водно фурфурольных растворов. При высоко степени извлечения п-цимола ( 99% фурфурол извлекается только на 1-6%. П р и м е р 2. Укрепленный на основной колонне конденсат паров самоиспарения гидролизата, содержа щий 4,6% фурфурола и 0,1% п-цимола обрабатывают осветительным керосином (ГОСТ 4753-68) при соотношении конденсат: растворитель 20:1 по ма се. Продолжительность обработки и расслаивания фаз по 5 мин. Экстрак после предыдущей ступени экстракци используют в качестве экстрагента в последукядей ступени экстракции. Результаты трех последовательных ступеней экстракции одной порцией органического растворителя приведены в табл. 2. Таблица

Из данных табл. 2 видно, что после трех ступеней экстракции органический растворитель практически не извлекает фурфурол, в то время как степень извлечения П-цимола остается высокой. Полученные

20

25

280

300

60 Этот экстрагент и рекомендуется для промышленного процесса.

Обработка конденсата керосином не ухудшает качества фурфурола, что подтверждает хроматографичеокий

65 .анализ образцов фурфурола показываданные свидетельствуют о возможности многократного использования экстрагента в технологическом цикле. П р и м е р 3. 8000 г конденсата паров самоиспарения гидролизата, содержащего 5,5% фурфурола и 0,1% п-цимола обрабатывают в четыре ступени одной порцией осветительного керосина массой 100 г при соотношении конденсат : керосин 20:1 по массе на каждой ступени. Содержание фурфурола в конденсате после обработки 5,44%. Потери фурфурола по ступеням 2,7, -1,2, 0,5 и 0,2% соответственно. Средние потери фурфурола в процессе обработка конденсата 1,15%. Содержание п-цимола в конденсате 0,005% (степень извлечения 95%). Из обработанного конденсата выделяют фурфурол-сырец путем укрепления фурфурола на насадочной ректификационной колонке периодического действия эффективностью 18 теоретических тарелок при атмосферном давлении. При 96-98с ифлегмовом числе 1-1,5 отбирают водно-фурфурольную фракцию и отделяют фурфурол-сырец декантацией. Фурфурольную воду возвращают в перегонный куб. Выделенный в количестве 343 г фурфурол-сырец подвергают очистке на насадочной ректификационной колонке эффективностью 8 теоретических тарелок при остаточном давлении. 40-60 мм рт. ст. Скорость отбора продукта 0,4-0,5 .ч., флегг вое |число 1,0-1,5. Головную фракцию отбирают в количестве 33,5 г (9% от загрузки. Выход товарного фурфурола 282 г или 82% от фурфуроласырца. Выделенный опытный об разец товарного фурфурола содержит 99,6% основного вещества и по всем показателям отвечает требованиям на фурфурол 1 сорта по ГОСТ 10437-71. Эффективность извлечения терпеновых углеводородов из конденсатов керосином ГОСТа 4753-68 сортов КО-22 и КО-25 которые вырабатываются из малосернистных нефтей и имеют следуюгдий фракционный состав:

ют, что в образце фурфуроЛа-сырца, полученного по данному способу никаких новых примесей не обнаружено. Следовательно, обработка керосином не влияет на использование фурфуро-ла Т сорта.

По сравнению с известным способом предлагаемый обеспечивает получение фурфурола 1 сорта с выходом до 82% от фурфурола-сырца, а также позволяет исключить необходимость отбора скипидарной фракции на очистной колонне с верхних тарелок колонны отбирают метанольную фракцию, а фурфурольную фракцию отбирают при 97-98 С (с 27-28 тарелок от низа колонны).

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс очистки фурфуроласырца, поскольку последний не содержит терпенов, исключается необходимость применения усложненного режима отгонки Товарного фурфурола с переменной скоростью.

Расход растворителя на 1 т. товарного фурфурола 330 кг.

Кроме того, насыщенный терпенами органический растворитель может быть реализован как технический растворитель либо.использован в качестве высококалорийного топлива для нужд предприятия.

Формула изобретения

. Способ вБщеления фурфурола из.

конденсата паров самоиспарения гидролизата древесины хвойных и хвойно-лиственных пород ректификацией конденсата на основной и очистной колоннах с последующей ректификацией фурфурола-сырца на вакуумной колонне, отличающийся

тем, что, с целью .повышения качества целевого продукта, конденсат после ректификации на основной колонне подвергают экстракции керосином при весовом соотношении конденсат:керосин С10-40):1, а ректификацию на вакуумной колонне проводят при скорости отбора фурфурола 0,40,5 Ч и флегмовом числе 1-1,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 266775, кл. С 07 D 307/48, 1966.

2.Цирлин Ю.А. Ректификация фурфурола. М.,. Лесная промышленность, 1971, с. 95, 99, 108-109, 154 (прототип) .