SU906993A1

SU906993A1 - Process for co-production of furfural and sugars

Info

Publication number: SU906993A1
Application number: SU792785014A
Authority: SU
Inventors: Николай Александрович Ведерников; Владимир Евстафьевич Чурсов; Виктор Павлович Долгих; Вячеслав Николаевич Жиганов; Николай Николаевич Балин; Анатолий Федорович Степакин; Вячеслав Валентинович Крапивин; Владимир Григорьевич Мирошниченко; Инара Артуровна Траутмане; Валентина Валентиновна Курьянович; Николай Иванович Батуркин
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химии Древесины Ан Латвсср; Сыктывкарский Лесопромышленный Комплекс Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1982-02-23

Description

(54) СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУЮЛА И САХАЮВ(54) METHOD OF JOINT PREPARATION OF FURFULE AND SAHAYUV

II

Изобретение относитс к способам совместного получени фурфурола и Сахаров из пентозансодержащего. сырь , преимущественно из лиственной древесины, и может быть использовано в гидролизной промышленности.The invention relates to methods for the joint production of furfural and sugars from pentosan-containing. raw materials, mainly from hardwood, and can be used in the hydrolysis industry.

Известен способ совместного получени фурфурола и Сахаров из растительного сырь путем фурфуропьгексозного гидролиза, заключающийс в том, что сырье, измельченное до размеров технологической щепы, смачивают раствором серной кислоты, концентраци которого в зависимости от влажности сырь может колебатьс от 8 до 94%. Полученный материал загружают в гидролиз-аппарат и обрабатывают в токе перегретого вод ного пара при давлении 0,5-1,0 МПа и 150-180С в течение 90-180 мин. Выход щий из аппарата вод ной пар, содержащий фурфурол и органические кислоты, конденсируют и из конденсата выдел ют путем ректификашш фурфурол в виде товарного продукта.A known method for the joint production of furfural and sugars from plant raw materials by means of furfurpohexose hydrolysis, which means that the raw material crushed to the size of process chips is moistened with a solution of sulfuric acid, the concentration of which, depending on the moisture content of the raw material, can vary from 8 to 94%. The resulting material is loaded into a hydrolysis apparatus and treated in a current of superheated steam at a pressure of 0.5-1.0 MPa and 150-180С for 90-180 minutes. The water vapor leaving the apparatus, containing furfural and organic acids, is condensed and from the condensate is separated by rectifying furfural as a marketable product.

После окончани фурфурольной стадии процесса в гидролиз-аппарат подают нагретыйAfter completion of the furfural stage of the process, the heated

ДО температуры реакции 0,5-0,7%-ный раствор серной кислоты и провод т гексозный гидролиз при 170-190С и давлении 0,813 МПа в течение 120-180 мин. Полученны раствор Сахаров используют дл производства этилового спирта и кормовых дрожжей Я.BEFORE the reaction temperature is 0.5-0.7% solution of sulfuric acid and hexose hydrolysis is carried out at 170-190 ° С and pressure 0.813 MPa for 120-180 minutes. The resulting sugar solution is used to produce ethyl alcohol and fodder yeast I.

Недостатком известного способа вл етс низкий выход Сахаров, составл ющий, например , дл березовой древесины 23%, а дл других видов пентозансодержащего сырь The disadvantage of this method is the low yield of sugars, which is, for example, 23% for birch wood, and for other types of pentosan-containing raw material

10 не превышающий обычно 18% от веса абсолютно сухого сырь .10 usually not exceeding 18% by weight of absolutely dry raw materials.

Пель изобретени - увеличение выхода Сахаров.The invention is an increase in the yield of sugars.

Поставленна цель достигаетс тем, что The goal is achieved by the fact that

15 пентозансодержащее сырье подвергают гидролизу серной кислотой с концентрацией 894% при 160-180° С и давлении 0,5-1,0 МПа с одновременной отгонкой фурфурола током вод ною пара и последующей обработ20 кой целлолигнинового остатка водой при гидромодуле 3-7, И О-170° С и давлении 0.15-0,80 МПа в течение 30-120 мин и гексозным гидролизом серной кислотой с15 pentosan-containing raw materials are subjected to hydrolysis with sulfuric acid with a concentration of 894% at 160–180 ° C and pressure of 0.5–1.0 MPa with simultaneous distillation of furfural with steam water and subsequent treatment of the cello lignin residue with water at a water ratio of 3–7, AND O -170 ° C and a pressure of 0.15-0.80 MPa for 30-120 min and hexose hydrolysis with sulfuric acid

390390

концентрацией 0,5-0,7% при i70-190C и давлении 0,8-1,3 МПа.concentration of 0.5-0.7% at i70-190C and a pressure of 0.8-1.3 MPa.

В процессе обработки сырь перегретым вод ным паром в присутствии серной кислоты не все сахара, образующиес при гидролизе пентозанов .превращаютс в фурфурол. Часть этих Сахаров остаетс в сырье и может быть извлечена из него обработкой водой . В процессе дополнительной обработки пентозансодержащего сырь водой за счетDuring the processing of raw materials with superheated steam in the presence of sulfuric acid, not all sugars formed during the hydrolysis of pentosans are converted to furfural. Some of these sugars remain in the raw material and can be extracted from it by treatment with water. In the process of additional processing of the pentosan-containing raw material with water due to

каталитического действи имеющейс в сырье серной кислоты происходит дополни гельный гидролиз полисахаридов до простых Сахаров. В результате этого серна кислота используетс дважды: сначала как катализатор продесса образовани фурфурола, а затем как катализатор дополнительного гидролиза полисахаридов .the catalytic effect of the sulfuric acid present in the raw material is supplemented by the hydrolysis of polysaccharides to simple sugars. As a result, sulfuric acid is used twice: first as a catalyst for the furfural formation process, and then as a catalyst for the additional hydrolysis of polysaccharides.

Температурные интервалы определ ютс по нижнему пределу минимально допустимой скоростью процесса, а по верхнему - необходимостью предотвращени распада сахароз, интенсивность которого возрастает с увеличением температуры. Уменьщение величины гидромодул ниже указанных пределов приводит к снижению выхода сахароз, а увеличение к снижению концентрации Сахаров в растворе , что удорожает их последующую переработку . Выбранные интервалы продолжительности процесса обусловлены соотнощением двух указанных параметров и оптимальным выходом Сахаров.The temperature ranges are determined by the lower limit of the minimum permissible process rate, and by the upper limit by the need to prevent the decomposition of sucrose, the intensity of which increases with increasing temperature. A decrease in the value of the hydromodule below the specified limits leads to a decrease in the yield of sucrose, and an increase in the decrease in the concentration of sugars in the solution, which increases the cost of their subsequent processing. The selected intervals of the process duration are determined by the ratio of these two parameters and the optimal yield of sugars.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

Пентозансодержащее растительное сырье, например лиственную древесину, в виде технологической щепы смещивают с серной кислотой концентрацией не ниже &%, вз той в количестве до 30% от массы сырь , и обрабатывают перегретым вод ным паром при давлении 0,5-1,0 МПа в течение 90-180 мин с одновременной отгонкой фурфурола. № конденсата выдел ют фурфурол ректификацией или другим известным способом. Целло лигниновый остаток после отгонки фурфурола дополнительно обрабатывают водой при гвдромодуле , 110-170°С и давлении 0,15-0,80 МПа в течение 30-130 мин, после чего подвергают гексозному гидролизу, например , методом перкол ции при концентрации серной кислоты 0,5-0,7% и давлении 0,81 ,3 МПа в течение 120-180 мин. Полученный раствор Сахаров используют дл выращивани кормовых дрожжей или другой микробиологической переработки.Pentosan-containing plant raw materials, such as hardwood, in the form of process chips are shifted with sulfuric acid concentration not lower than &%, taken in an amount up to 30% by weight of the raw material, and treated with superheated steam at a pressure of 0.5-1.0 MPa within 90-180 minutes with simultaneous distillation of furfural. The condensate No. is isolated by furfural by distillation or by another known method. Cello lignin residue after the distillation of furfural is additionally treated with water at a water bath of 110-170 ° C and a pressure of 0.15-0.80 MPa for 30-130 minutes, after which it is subjected to hexose hydrolysis, for example, by percolation at a concentration of sulfuric acid 0 , 5-0.7% and a pressure of 0.81, 3 MPa for 120-180 minutes. The resulting sugar solution is used to grow fodder yeast or other microbiological processing.

Пример 1. Технологическую щепу березовой древесины в количестве 200 кг с влажностью 32,5% смещивают в черв чнолопастном смесителе с 40 л 8%-ной сернойExample 1. Technological chips of birch wood in the amount of 200 kg with a moisture content of 32.5% are shifted in a wormwood mixer with 40 liters of 8% sulfuric acid

кислоты. Полученный материал загружают в реактор объемом 700 л и обрабатывают в токе перегретого вод ного пара с температурой 220° С при давлении 0,7-1,0 МПа в течение 90 мин. Получают 365 л конденсата с содер канием фурфурола 3,14% при выходе его 8,5% от веса абсолютно сухого сырь . После Ьтгонки фурфурола целлолигниновый остаток обрабатывают водой при гвдромодуле 3, ШС и давлении 0,8 МПа в течение 30 мин Получают 405 л раствора с концентрацией сахароз 3,21% при выходе их 9,6% от всего абсолютно сухого сырь . После обработки зодой целлюлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу 0,5-0,7%-ным раствором серкой кислоты при 170-190С и давлении 0,8-1,3 МПа в течение 150 мин. Полу чают ПВО л гидролизата с концентрацией Сахаров 2,27% и выходом их 19,8% от веса абсолютно сухого сырь . Таким образом, общий выход Сахаров составл ет 29,4% от веса абсолютно сухого сырь .acid. The resulting material is loaded into a 700 l reactor and treated in a stream of superheated steam with a temperature of 220 ° C at a pressure of 0.7-1.0 MPa for 90 minutes. 365 l of condensate are obtained with a furfural content of 3.14% at a yield of 8.5% of the weight of the absolutely dry raw material. After the distillation of furfural, the cello lignin residue is treated with water at a hydro-modul 3, GC and a pressure of 0.8 MPa for 30 min. A 405 l of a solution with a sucrose concentration of 3.21% is obtained at a yield of 9.6% of the total absolutely dry feed. After the treatment with the architect, the cellulolignin residue is subjected to hexose hydrolysis with a 0.5-0.7% solution of sulfuric acid at 170-190 ° C and a pressure of 0.8-1.3 MPa for 150 minutes. Air defense of l hydrolyzate is obtained with a sugar concentration of 2.27% and a yield of 19.8% of the weight of the absolutely dry raw material. Thus, the total yield of sugars is 29.4% of the weight of the absolutely dry raw material.

Пример 2. Технологическую щепу березовой древесины в количестве 320 кг с влажностью 57,2% смещивают в черв чнолопастном смесителе с 2,4 л 94%-ной серной кислоты. Полученный материал загружают в реактор объемом 700 л и обрабатывают в токе перегретого вод ного пара с температурой при давлении 0,5-0,7 МПа в течение 120 мин. Получают 415 л конденсата с содержанием фурфуррла 3,75% при выходе его 11,3% от веса абсолютно сухого сырь . После отгонки фурфурола целлолигниновый остаток обрабатывают водой при гидромодуле 5, и давлении 0,37 МПа в течение 70 мин. Получают 685 л раствора с концентрацией Сахаров 2,64% при выходе их 13,2% от веса абсолютно сухого сырь . После обработки водой целлолигниновый остаток подвергают гексозному гидролизу по режиму, описанному в примере 1. Получают 1120 л гидролизата с концентрацией Сахаров 2,78% и выходом их 22,7% от веса абсолютно сухого сырь , т.е. общий выход Сахаров составл ет 35,9% от веса абсолютно i;, сухого сырь .Example 2. Technological chips of birch wood in the amount of 320 kg with a moisture content of 57.2% are shifted in a worm-hole mixer with 2.4 l of 94% sulfuric acid. The resulting material is loaded into a 700 l reactor and treated in a current of superheated steam with a temperature at a pressure of 0.5-0.7 MPa for 120 minutes. 415 liters of condensate are obtained with a furfurl content of 3.75% at a yield of 11.3% of the weight of the absolutely dry raw material. After distilling off furfural, the cello ligninic residue is treated with water at a water ratio of 5 and at a pressure of 0.37 MPa for 70 minutes. Get 685 l of a solution with a concentration of Sugars of 2.64% when the output of 13.2% by weight of absolutely dry raw materials. After treatment with water, the cello lignin residue is subjected to hexose hydrolysis according to the regime described in Example 1. 1120 l of hydrolyzate are obtained with a Sugar concentration of 2.78% and a yield of 22.7% by weight of the absolutely dry raw material, i.e. The total yield of sugars is 35.9% by weight of absolutely i ;, dry raw material.

Claims

Example 3. After the furfural is distilled off according to the regime described in Example 2, the cellulose residue is treated with water at a water ratio of 7,11 ° C and a pressure of 0.15 MPa 3 for 120 minutes. Get 960 l of a solution with a concentration of sucrose of 2.1% when the output of 15.0% by weight of the absolute raw material. After treatment with water, the cellulose residue is subjected to hexose hydrolysis according to the regime described in Example 1. 980 l of hydrolyzate are obtained with a Sugar concentration of 3.02% and a yield of 21.6% by weight of the absolutely dry raw material, i.e. The total yield of sugars is 36.6% by weight of the completely dry raw material. Thus, the invention makes it possible to increase the yield of sugars from the processed raw material by 1.3-1.6 times. The invention of the method of joint production of furfural and sugars from pentosan-containing raw materials by hydrolysis of pentoses, and dehydration of pentoses in the presence of sulfuric acid with a concentration of 8-94% at ISO-ISOC and a pressure of 0.5-1.0 MPa with simultaneous distillation of furfural by the current of this noto pair and subsequent hexose hydrolysis of the cello lignin residue with sulfuric acid with a concentration of 0.5-0.7% at 170-190 ° C and a pressure of 0.8-1.3 MPa, characterized in that, in order to increase the yield of sugars, cello lignino & before hexose hydrolysis they are treated with water at a water ratio of 3-7, 110-170 ° C and a pressure of 0.150, 80 MPa in a flow of 30-120 minutes. Sources of information taken into account during the examination 1. Morozov E. F, Production of furfural. M., Lesna industry, 1979, p. 150-158 (prototype).