ES2307516T3 - Procedimiento para la produccion de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato. - Google Patents

Abstract

Proceso para la elaboración de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato que contiene pentosa, caracterizado en que el licor se mantiene en su punto de ebullición mediante una fuente de calor auxiliar y una descompresión controlada durante suficiente tiempo para que la pentosa se convierta en furfural, que se transfiere inmediatamente a la fase de vapor en cuanto se conforma, y en la separación de la fase de vapor con abundante furfural de la fase líquida sin que el furfural reaccione con la pentosa, el lignosulfonato o si mismo.

Description

Procedimiento para la producción de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a la producción de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato.

Antecedentes de la invención

En función del tipo concreto de madera tratada, el proceso de producción de pulpa al sulfito produce un licor residual que puede contener entre un 0,9 y un 5,6 por cien de pentosa, lo que significa que tiene potencial para la elaboración de furfural.

En el sistema convencional, el licor residual se espesa hasta conseguir un contenido en sólidos del cincuenta por cien o se seca totalmente, siendo vendido este licor o sólido como lignosulfonato. La pentosa es un componente indeseado de dicho licor.

El licor residual del proceso se satura con sulfato cálcico, de modo que la elevada temperatura necesaria para la producción de furfural (preferentemente superior a 200 grados centígrado) acarrea la rápida y severa deposición de sulfato cálcico en las superficies calentadas, hecho que imposibilita el tratamiento continuo y prolongado.

Si se evitan los intercambiadores de calor mediante la sustitución de la inyección directa del vapor, no es posible termodinámicamente mantener el licor en un estado de ebullición durante su tiempo de residencia porque las sustancias en solución elevan el punto de ebullición. Por lo tanto, a cualquier presión, el punto de ebullición del licor es superior al punto de condensación del vapor. Por consiguiente, el furfural producido a partir de la pentosa permanece temporalmente disuelto en la fase líquida en la cual, bajo el efecto catalítico de la acidez innata del licor, el furfural puede reaccionar con la pentosa, o el lignosulfonato, y con si mismo, incurriendo de este modo grandes pérdidas y en consecuencia escasos rendimientos.

La US-A-2845441, FR-A-129139 y la EP-A-0124507 divulgan procesos para la producción del furfural a partir de licor residual de lignosulfonato, en los cuales un licor residual de lignosulfonato se calienta mediante la inyección directa de vapor y una fase de vapor con abundante furfural se condensa para producir furfural.

Constituye un objeto de la presente invención proporcionar un proceso para la producción eficaz de furfural a partir de licores de lignosulfonato, así como un aparato para realizar dicho proceso.

Divulgación de la invención

Por consiguiente, la presente invención proporciona un proceso para la elaboración de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato que contiene pentosa, caracterizado en que el licor se mantiene en su punto de ebullición mediante una fuente de calor auxiliar y una descompresión controlada durante suficiente tiempo para que la pentosa se convierta en furfural, que se transfiere inmediatamente a la fase de vapor en cuanto se conforma, separando la fase de vapor con abundante furfural de la fase líquida sin que el furfural reaccione con la pentosa, el lignosulfonato o si mismo.

El reactor puede ser un reactor batch (por tandas) o continuo.

En un proceso preferente por tandas, se calienta un licor de lignosulfonato mediante vapor en un reactor que se despresuriza constantemente hasta presiones suficientes para mantener la ebullición del licor. El furfural que se conforma migra a la fase de vapor, se descarga con el condensado y se recupera.

En un proceso continuo de acuerdo con la invención, el licor se hierve en un reactor continuo mediante una fuente auxiliar de calor, descargándose el licor mientras el furfural conformado se transfiere sustancialmente de forma instantánea y completa a la fase gaseosa, saliendo del reactor, del cual se sepa-
ra.

En una realización de la invención el licor se calienta en el reactor mediante una fuente auxiliar de calor, descargándose el licor, mientras el furfural conformado se transfiere sustancialmente de forma instantánea y completamente a la fase gaseosa, saliendo del reactor y del cual se separa.

Preferentemente la fuente auxiliar de calor es aire caliente presurizado, que se puede introducir en el reactor a un nivel bajo. El aire se filtra por el licor en el reactor y, cediendo su calor, mantiene el licor en un estado de ebullición antes de salir del reactor.

El licor se introduce en el reactor preferentemente a una temperatura de entre 180 y 280 grados centígrado.

Se puede incorporar un circuito de control para mantener la presión en el cabezal del reactor a un valor ligeramente inferior a la presión del licor introducido. De este modo el vapor liberado que se produce provoca que el licor sufra una depresión menor a una temperatura inferior que obliga el furfural a pasar a la fase de vapor, mientras el aire caliente mantiene el licor en un estado de ebullición en todo el reactor. De este modo, el furfural producido a partir de la pentosa se vaporiza inmediata y completamente en cuanto se conforma y se une con el aire y una parte del agua vaporizada para formar una mezcla gaseosa con una mínima pérdida de rendimiento de furfural, porque las reacciones entre furfural y pentosa por una parte y con los lignosulfonatos por otra parte no pueden tener lugar porque la pentosa y los lignosulfonatos permanecen en solución. La reacción del furfural con si mismo es impedida por la ausencia de iones de hidrógeno en la fase de vapor.

Se selecciona el tiempo de residencia en el reactor para que permita la conversión completa de la pentosa. No se requiere ninguna adición de ácido debido a la acidez innata del licor, que realiza una catálisis suficientemente fuerte.

No hacen falta intercambiadores de calor, evitando de este modo los problemas asociados con el sulfato cálcico anteriormente comentados.

En lugar de utilizar aire caliente como fuente auxiliar de calor, se puede emplear otros gases o mezclas de gases calientes (como un gas de combustión caliente) o el mercurio caliente, todos los cuales son fáciles de separar del licor al final de la reacción.

Se apreciará que se necesita un aporte de calor relativamente pequeño del agente térmico auxiliar, puesto que en esencia todo lo que se le exige es que vaporice el furfural producido. El bajo nivel de vaporización de furfural, sobre todo a temperaturas elevadas, significa que se necesita poco calor auxiliar.

El rendimiento de furfural incrementa con el aumento de la temperatura en el reactor puesto que las pérdidas por las reacciones con pentosa y lignosulfonatos así como los bisulfitos se suprimen a temperaturas más elevadas a causa del efecto de entropía en todas las reacciones de agregación.

Se apreciará que no es necesario añadir ácido alguno al licor para la catálisis, puesto que la acidez innata del licor efectúa una catálisis suficientemente fuerte.

Descripción de la invención

El proceso de la invención se describe a continuación en relación con el organigrama que se acompaña.

Una bomba 1 alimenta un licor residual de lignosulfonato a través de un mezclador en línea 2, en el que la inyección de vapor lo calienta hasta una temperatura de entre 180 y 280 grados centígrado, aumentando la presión en consecuencia de este modo. Mediante una válvula de estrangulación 3, el licor se somete a una menor reducción de presión en el cabezal de un reactor de columna aislada térmicamente 4 y a continuación fluye hacia abajo para salir por la parte inferior por un ciclón 5 que produce una descompresión, un enfriamiento y un espesamiento.

El aire comprimido se calienta eléctricamente en un intercambiador de calor y se alimenta por el circuito de control 7 al fondo del reactor. El aire caliente se cuela hacia arriba, cediendo su calor al licor y manteniendo el licor en un estado de ebullición de este modo antes de salir del cabezal del reactor por un circuito de control 8, un condensador 9 y una columna de absorción atmosférica 10 dotada de una bomba de circulación 11.

El circuito de control mantiene la presión en el cabezal del reactor a un valor ligeramente inferior a la presión de licor introducido. De este modo, al liberar vapor, el licor sufre una depresión menor hasta una temperatura ligeramente inferior, mientras el aire caliente mantiene el licor en un estado de ebullición en todo el reactor. El furfural producido se vaporiza inmediata y completamente y se une con el aire y el vapor para formar una mezcla gaseosa que se condensa en 9 y a continuación se recoge en el depósito 12. Las pequeñas cantidades de furfural arrastradas por el aire se recogen en la columna de absorción y se recogen en el depósito 12.

La velocidad de entrada del licor y las dimensiones del reactor se establecen para corresponderse con un tiempo predeterminado de residencia del licor en el reactor.

Claims (8)

1. Proceso para la elaboración de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato que contiene pentosa, caracterizado en que el licor se mantiene en su punto de ebullición mediante una fuente de calor auxiliar y una descompresión controlada durante suficiente tiempo para que la pentosa se convierta en furfural, que se transfiere inmediatamente a la fase de vapor en cuanto se conforma, y en la separación de la fase de vapor con abundante furfural de la fase líquida sin que el furfural reaccione con la pentosa, el lignosulfonato o si mismo.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fuente de calor auxiliar es aire caliente presurizado que se introduce en el reactor (4) a un nivel bajo, siendo predeterminada la velocidad de introducción, temperatura y presión de la fuente de calor auxiliar para que ceda su calor durante la filtración a través del licor para mantener el licor en un estado de
ebullición.

3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que la descompresión parcial en el reactor (4) consigue una temperatura de entre 170 y 270 grados centígrado.

4. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fuente de calor auxiliar es un gas de combustión caliente.

5. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fuente de calor auxiliar es una mezcla ventajosa de gases.

6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fuente de calor auxiliar es aire precalentado y presurizado.

7. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fuente de calor auxiliar es mercurio líquido caliente.

8. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fuente de calor auxiliar es un gas a una temperatura de entre 400 y 2000 grados centígrado y preferentemente de entre 600 y 2000 grados
centígrado.