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Verfahren zur Gewinnung von Furfurol Cellulosehaltige Rohstoffe, welche
der Verarbeitung auf gärfähige Produkte unterliegen, -enthalten gewöhnlich mehr
oder weniger große Mengen von Stoffen, die beim Abbau Pentosen ergeben. Die Pentosen
sind für den weiteren Verlauf der Verarbeitung unerwünschte Stoffe und daher besteht
das Bestreben, dieselben möglichst aus den Reaktionsprodukten zu entfernen. Die
einfachste Art dieser Entfernung ist ihre Verarbeitung auf Furfurol.
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Man hat bereits vorgeschlagen, die genannten Rohstoffe mit verdünnter
Säure bei Temperaturen von ioo° und darüber zu behandeln. Unter dem Einfluß der
verdünntem Säure wird aus, den zunächst gebildeten Pentosen durch Wasserabspaltung
Furfurol erzeugt. Das Furfurol ist ,aber !ein Körper, der unter den beim Abbau eingehaltenen
Reaktionsbedingungen selbst leicht angegrif-' fen wird. Infolgedessen fällt das
Furfurol in verhältnismäßig ungünstiger Ausbeute an, da es nach seiner Bildung im
Reaktionsgemisch: wieder zerfällt oder weiter reagiert.
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Um Furfurol in möglichst günstiger Ausbeute zu erhalten, ist es notwendig,
:es der Einwirkung der Säure zu entziehen und möglichst bald nach seiner Entstehung
aus dem Reaktionsraum zu entfernen. Man hat versucht, diesen Gedanken dadurch praktisch'
verwertbar zu machen, daß rrkan gleichzeitig mit dem Abbaueine Wasserdampfdestillation
durchführte, weil das Furfurol mit Wasserdampf flüchtig ist. Dadurch wurde das Erzeugnis
sofort nach seiner Entstehung aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Dieses Verfahren
hat aber den großen Nachteil, daß man sehr verdünnte Lösungen von Furfurol erhält
und daß außerdem in der wässerigen Lösung sehr erhebliche Mengen an Furfur o1 zurückbleiben.
Die Ausbeuten sind daher auch bei diesem Verfahren unbefriedigend.
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Es wurde nun gefunden, daß man zh sehr guten Ausbeuten und zu einer
gründlichen Entfernung des Furfurols aus dem Reaktionsgemisch gelangt, wenn man
in nachstehend beschriebener Weise vorgeht: Der cellu.los@4haltige Rohstoff wird
miteiner verhältnismäßig geringen Menge verdünnter Salzsäure angefeuchtet. Dann
verteilt man
den Rohstoff in einem Schwebemittel, welches Furfurol
wenig oder gar nicht löst. Als Schwebemittel dieser Art kommen aliphatische oder
aromatische Kohlenwasserstoffe in Frage, ferner deren Halogenverbindungen sowie
ein- oder mehrkernige hydrierte Kohlenwasserstoff:e. Der im Schwebemittel verteilte
Rohstoff wird nun in einem Druckgefäß auf 3 bis ¢ atü erhitzt. Dadurch wirkt die
vorhandene dünne Säure auf den cellulosehaltigen Rohstoff ein und führt die beim
Abbau entstehenden Pentosen in Furfurol über. Gleichzeitig entwickelt sich Wasserdampf,
der sich im Autoklaven oberhalb des Schwebemittels im Dampfraum ansammelt. Da nun
das Furfurol im Wasserdampf weit mehr löslich ist als in dem Schwebemittel, geht
der größte Teil des Furfurols in den Dampfraum über. Man kann nun das Furfurol sehr
leicht aus dem Dampfraum entfernen, indem man den dort vorhandenen Wasserdampf abblasen
l.äßt und kondensiert. Auf diese Weise erhält man ein Kondensat, welches aus einer
konzentrierten Lösung von Furfurol in Wasser besteht nebst einer gewissen Menge
von kondensiertem Schwebemittel, welches auch noch Furfurol gelöst enthält. Die
konzentrierte wässerige Lösung des Furfurols läßt sich aber leicht aufarbeiten.
Durch gewöhnliche Rektifikation kann man zu gereinigtem Furfurol gelangen. Auch
aus dem Kondensat des Schwebemittels läßt sich das Furfurol durch Destillation gewinnen.
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Es hat sich aber gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die kondensierten
Mengen an Schwebemittel nicht durch Destillation von dem Furfurol zu befreien, sondern
wieder in das Verfahren zurückzuführen. Auf diese Weise wird ein Schwebemittel gewonnen,
das an Furfurol gesättigt ist und daher keine weiteren Furfu,rolmengen aufnimmt.
Man erhält dann das gesamte durch Abbauentstehende Furfurol im Dampfraum und gewinnt
Kondensate, die nicht nur aus einer konzentrierten wässerigen Furfurollösung bestehen,
sondern sogar freies Furfurol aus übersättigter Lösung abscheiden. Es wurde auch
festgestellt, daß das einmal schon im Verfahren benutzte Schwebemittel, welches
beim Abblasen als Kondensat gewonnen und zurückgeführt wurde, bezüglich der Aufnahme
von Furfurol andere, günstigere Eigenschaften aufweist als frisches Schwebemittel.
Die Löslichkeit von Furfurol im Schwebemittel sinkt nämlich bei der Benutzung im
Kreislauf.
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Das Verfahren soll durch zwei Ausfülirungsbeispiele näher erläutert
werden: Beispiel 1 ioog Buchenspäne mit einem Pentosangehalt von 12,q.0`(), berechnet
als Furfurol, werden mit ioo ccm i %iger Salzsäure versetzt und in ioooccm Dekahydronaphthalin
verteilt. Die Mischung wird auf q. atü gebracht. Nach i Stunde Iäßt man den Dampf,
der sich im Dampfraum des Druckgefäläes oberhalb des Schwebemittels angesammelt
bat, abblasen. Innerhalb von 25 Minuten wird der :@utoklav auf Atmosphärendruck
gebracht.
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Das anfallende Kondensat scheidet sich in zwei Schichten, von denen
die untere eine wässerige Lösung von Furfurol darstellt, während die obere Schicht
aus furfurolhaltigem Dekahydronaphthalin besteht.
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Die wässerige Lösung ist 90`oig und enthält 5 i 0lo des gesamten Furfurols.
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Die Dekahydronaphthalinlösung ist etwa i,8o,'oig und enthält 38()/o
des theoretischen Furfurolwertes.
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Die Ausbeute an Furfurol im Kondensat beträgt demnach 890l().
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Die im Autoklaven zurückgebliebene Dekahydronaphth.alinlösung besitzt
einen Furfurolgehalt von o,17% und enthält noch 3.6% des gesamten Furfurols.
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Die Menge des in Lösung gegangenen Furfurols beträgt etwa 92,60.'o
des theoretischen Wertes.
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Das wässerige Kondensat wird in üblicher Weise rektifiziert, das Scbw
ehemittel wird für die nächste Charge verwandt, ohne daß bedeutende Verluste an
Furfurol eintreten. Da das furfurolbaltige Schwebemittel ständig dem Kreislauf zugeführt
wird, erhöht sich die Furfurolausbeute im Kondensat auf über 9()0'o des theoretischen
Wertes. Beispiel e ioo g Buchenspäne mit einem Pentosangehalt von 12,4ofo, berechnet
als Furfurol, werden mit ioo ccm i %iger Salzsäure versetzt und in iooo ccm Dekahydronaplithalin
verteilt. Die Mischung wird auf 4 atü erhitzt. Nach i Stunde wird abgeblasen. Innerhalb
von 25 Minuten wird der Autoklav auf Atmosphärendruck gebracht.
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Das wässerige Kondensat ist 4o,'oig und enthält 45,20'o des theoretischen
Furfurolgehaltes.
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Die Dekahydronaphtlialinlösung ist etwa i,6%ig und enthält 460.;)
des gesamten Furf urol s.
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Die im Autoklaven zurückgebliebene Dekahydronaphthalinlösung besitzt
einen Furfurolgeha@t von (),30%ö und enthält 4,50'o des gesamten Furfurols.
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Die Menge des in Lösung gegangenen Furfurols beträgt etwa 960'o des
theoretischen Wertes.
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Weiterverarbeitung der wässerigen Furfurollösung sowie Einführung
des Schwebemittels
in den Kreislauf erfolgt wie in Beispiel i.