Verfahren zur Herstellung von Furfurol, Essigsäure und aliphatischen
Aldehyden aus pentosenhaltigen Flüssigkeiten Bei der Säurehydrolyse der Kohlenhydrate
aus cellulosehaltigen Stoffen, wie Holz, entstehen neben Hexosen auch Pentosen.
Die Hexosen läßt man aus der Holzzuckerlösung entweder auskristallsieren, oder man
vergärt sie mittels Hefe zu Alkohol. Man kann auch nur einen Teil. der Hexosen auskristallisieren
lassen und die verbleibenden Anteile für die Herstellung von Tiefe und Alkohol benutzen.
In der Schlempe verbleiben neben den unvergärbaren Pentosen auch Reste der Hexosen,
z. B. von der Art der Galaktose oder revertierte Formen der in monomerem Zustand
vergärbaren Hexosen. Es ist bekannt, die Gärung in der Weise zu führen, daß sich
die nicht vergärenden Zuckerarten, vor allem also die Pentosen, in der Schlempe
anreichern.Process for the preparation of furfural, acetic acid and aliphatic
Aldehydes from liquids containing pentose In the acid hydrolysis of carbohydrates
Cellulose-containing materials such as wood produce hexoses as well as pentoses.
The hexoses are either allowed to crystallize out of the wood sugar solution, or one
it ferments to alcohol using yeast. You can only do a part. of the hexoses crystallize out
and use the remaining portions for making depth and alcohol.
In addition to the non-fermentable pentoses, residues of the hexoses also remain in the vinasse,
z. B. of the type of galactose or reversed forms in the monomeric state
fermentable hexoses. It is known to lead fermentation in such a way that
the non-fermenting sugars, especially the pentoses, in the stillage
enrich.
Gegenstand der Erfindung ist nun die Verwertung dieser im folgenden
kurz als Holzzuckerschlempe bezeichneten Abfallösung zur Herstellung wertvoller
Produkte, indem man zunächst die Pentosen in Furfurol überführt. Es ist bekannt,
daß Pentosen beim Erhitzen ihrer wäßrigen Lösungen bei Gegenwart von Mineralsäure
in Furfurol übergehen. Bisher ist man für die Herstellung von Furfurol von den Lösungen
ausgegangen, die man durch Erhitzen von stark pentosenhaltigen Pflanzenstoffen mit
verdünnter Säure gewinnt. Da diese Lösungen im wesentlichen nur die Pentosen und
Säure enthalten, war die Umwandlung der Pentosen in Furfurol leicht.The subject of the invention is the utilization of these in the following
Waste solution known for short as wood sugar mash for the production of valuable
Products by first converting the pentoses into furfural. It is known,
that pentoses when their aqueous solutions are heated in the presence of mineral acid
pass into furfural. So far, one has been from the solutions for the production of furfural
assumed, which can be obtained by heating plant substances with a high concentration of pentose
dilute acid wins. Since these solutions are essentially only the pentoses and
Containing acid, the conversion of the pentoses to furfural was easy.
Man hat auch bereits vorgeschlagen, die beim Aufschließen von Holz
mit Bisulfit anfallende, Pentosen enthaltende Ablauge nach vorangegangener Neutralisation
zu konzentrieren, aus der konzentrierten Ablauge durch Erhitzen mit wenig Säure
Furfurol abzudestillieren und dieses zu kondensieren.It has also been suggested that when opening wood
waste liquor containing bisulfite and pentoses after previous neutralization
to concentrate, from the concentrated waste liquor by heating with a little acid
To distill off furfural and to condense this.
Die Holzzuckerschlempe hat man dagegen bis jetzt noch nicht zur Gewinnung
von Furfurol benutzt. Sie enthält neben den Pentosen noch andere Zuckerarten und
Nebenprodukte, vor allem auch Stoffe, die mit Furfurol zu unlöslichen Verbindungen
kondensieren können.The wood sugar mash, on the other hand, has not yet been extracted
used by furfural. In addition to the pentoses, it also contains other types of sugar and
By-products, especially substances that form insoluble compounds with furfural
can condense.
Es wurde nun gefunden, daß die Pentosen der Holzzuckerschlempe dennoch
mit guter Ausbeute in Furfurol überzuführen sind. Man erhitzt die bei der ihr eigenen
nahezu neutralen Reaktion eingeengte Schlempe mit Mineralsäure, treibt die entstandenen
flüchtigen Produkte in an sich bekannter Weise ab und zerlegt sie durch Fraktionieren
in aliphatische Aldehyde, Furfurol und Essigsäure. Sehr konzentrierte Dämpfe kann
man erhal-
ten, wenn man die Schlempe bis zu einer Kon-
zentration von etwa 200/0 Kohlenhydrat ein-
dampft und beispielsweise iriit einem Gehalt
von 2 bis 3 ß/o Salzsäure, gegebenenfalls jl A '
Zusatz von wenig Wasserdampf,. erhitzt ''
Man verwendet beispielsweise Heizapp
in denen man die Lösung durch Rohre
Kolonnen dem von unten einströ
Dampf entgegenfließen läßt. Die Strömungs-
geschwindigkeit regelt man nach der Ge-
schwindigkeit der Furfurolbildung, die mit_
der Menge der verarbeiteten Pentosen abnimmt. Man kann aus i cbm Apparateraum pro
Stunde 1,5 bis 2kg Furfurol abdestillieren. Es ist ein besonderer Vorteil, daß diese
Dämpfe, die den Erhitzungsraum verlassen, sehr reich an Furfurol sind. Sie können
mehr als 4% davon enthalten. Dadurch wird die nachfolgende Fraktionierarbeit zur
Reinigung des Furfurols wesentlich leichter und billiger. Bei der-bisherigen Verarbeitung
dünner Pentosenlösungen mußte man sich mit 1/2 bis höchstens i % Furfurol in den
entwickelten Dämpfen zufrieden geben.It has now been found that the pentoses of the wood sugar mash can nevertheless be converted into furfural with good yield. The vinasse, which is concentrated in its own almost neutral reaction, is heated with mineral acid, the volatile products formed are driven off in a manner known per se and broken down into aliphatic aldehydes, furfural and acetic acid by fractionation. Very concentrated vapors can be obtained if you take the stillage up to a
concentration of about 200/0 carbohydrate
steams and for example iriit a salary
from 2 to 3 ß / o hydrochloric acid, optionally jl A '
Addition of a little water vapor. heated ''
One uses, for example, Heizapp
in which you get the solution through pipes
Columns flowing in from below
Let steam flow in the opposite direction. The flow
speed is regulated according to the
speed of furfural formation, which is
the amount of pentoses processed decreases. One can distill off 1.5 to 2 kg of furfural per hour from 1 cbm of apparatus room. It is a particular advantage that these vapors leaving the heating room are very rich in furfural. They can contain more than 4% of it. This makes the subsequent fractionation work for cleaning the furfural much easier and cheaper. In the previous processing of thin pentose solutions, one had to be satisfied with 1/2 to at most i% furfural in the vapors developed.
Man kann die oben beschriebene Lösung vor dem Kochen auch einige Minuten
unter Druck auf beispielsweise 150' erhitzen, dadurch die Umwandlungsprodukte
aus den Nichtpentosen unlöslich machen, diese ab-:filtrieren und die so gereinigte
Lösung, die nun einen kleinen Teil der Pentosen in Form von Furfurol enthält, in
der beschriebenen Weise zur Destillation benutzen. Man hat schon vorgeschlagen,
die durch .".urehydrolys'e pflanzlicher Pentosane hergestellte Pentosenlösung unter
Druck zu erhitzen, um eine schnelle und annähernd vollständige Furfurolbildung zu
erzielen. Im vorliegenden Falle erfolgt dagegen die Druckerhitzung der eingeengten
Schlempe zur Abscheidung der Begleitstoffe, die keine Furfurolbildner sind.The solution described above can also be heated for a few minutes under pressure to 150 ' , for example, before boiling, thereby making the conversion products from the non-pentoses insoluble, filtering them off and the purified solution, which now contains a small part of the pentoses in the form of Contains furfural, use as described for distillation. It has already been suggested that the pentose solution produced by urehydrolysed vegetable pentosans be heated under pressure in order to achieve rapid and almost complete furfural formation are.