146868. lajstromszámú szabadalom • Eljárás furán előállítására furforolból gőzfázisban, oxidativ decarboxilezés révén

Megjelent: 1960. május 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.868. SZÁM 12. q. 14—31. OSZTÁLY — EE-653. ALAPSZÁM SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Eljárás furán előállítására furfurolból gőzfázisban, oxidatív decarboxilezés révén Egyesült Gyógyszer- és Tápszergyár, Budapest Feltalálók: dr. Fodor Gábor akadémikus, budapesti lakos, és Mészáros Lajos egyetemi tanársegéd, szegedi lakos A bejelentés napja: 1959. április 10. A tudományos és szabadalmi irodalomban számos eljárás ismeretes a furfurolnak furánná történő átalakítására. Az ehhez szükséges reakció igen sokfajta katalizátor segítségével foganatosítható, pl. a 2 357 027 sz. amerikai szabadalom szerint furfurolgőzt, vízgőzt oxigén nyomainak kizárásával kalciumoxid és oltottmész kontakton vezetnek át 350—550 C° közötti hőmérsékleten. Az 553 175 sz. brit szabadalom szerint nikkeltartalmú katalizátoron hidrogén és vízgőz jelenlétében alakítják át a furfurolt furánná. A Journal of Chemical Society című folyóirat 1945, évi kötetének 61. oldalán, arról olvashatunk, hogy nikkel katalizátor és hidrogén alkalmazásával 270—290 C° közötti hőmérsékleten furán keletkezik furfurolból. A végbemenő folyamat mechanizmusát még csak igen kis számú közleményben tárgyalták s a végérvényes eredmény nem ismeretes. A találmány olyan eljárás, amellyel olcsón és nem kényes, tehát igen hosszú élettartamú katalizátorral széndioxid- vagy elemi oxigéntartalmú gázközegben alakítjuk át a furfurolt furánná, jó konverzió mellett. A találmány értelmében a furfurolt gőzfázisban, 250—500 C° hőmérsékleten oxigéntartalmú gázzal kezeljük, fémoxid-, ill. nascens fémoxidkatalizátorok segítségével. Az eddig ismert eljárások elemi oxigén nyomaitól mentes reakciókörülményeket alkalmaznak; jelen találmány ezzel szemben részleges oxidáción alapul, elemi oxigén, pl. levegő felhasználásával. Eljárásunknál valószínűleg furánkarbonsav keletkezik, mely nyomban széndioxidot veszítve furámmá alakul. A folytonos üzemű gőzfázisú reaktorban elvégzett kísérletek folyamán azt. találtuk, hogy 350 C° körüli hőmérsékleten fémezüst és levegő, vanádiumpentoxid és leveg ó s egy sereg mas katalizátor alkalntazásával igen jó hozammal tudtunk furfurolt furánná alakítani. A szakirodalomban ismeretes a furfurol ezüstoxiddal történő oxidációja iurán-2-karbonsavvá folyadékfázisban, szakaszos módszerrel, amely tetemes munka és költség árán kivitelezhető. Katalizátornak használható tehát fémezüst, ezüstoxid, vanádiumpentoxid, Zn, Pb, Sn, oxidok, alumíniumoxid és más hordozón s ezenkívül minden kálium, nátriumhidroxidban oldódó fémoxid. A reakció szinte minden oxidációra közismerten használható katalizátoron lefolyik. A keletkező furán elkülönítése a véggázok mellől vagy adszorpció és azt követő deszorpció, vagy pedig többlépcsős hűtéssel egybekötött komprimáció révén történik. Példák: 1. 100 cm hosszú, 190 ml hasznos térfogatú reaktorcsövet 5 mm szemcseátmérőjű alumíniumgríz hordozós vanádiumpentoxid katalizátorral megtoltunk. A katalizátort 400 C°-on 1 órán át 75 liter levegő átfúvásával aktiváljuk, majd 350 C°-ra csökkentve a reaktor belső hőmérsékletét, gépi adagoló segítségével 40 ml (46,5 g ; 0,467 mól) furfurolt elgőzölt állapotban, mólonként 0,75 mol oxigént tartalmazó levegőmennyiséggel keverve keresztülvezetjük a reaktoron. A megfelelő kondenzációs technika alkalmazásával 2,6 ml (3,0 g; 0,032 mol) furánt nyerünk 37,4 ml (43,5 g; 0,435 mol) változatlan furfurol mellett, Termelés az átalakult furfurolra számítva 77% furán. Tapasztalataink szerint a katalizátor élettartama magas és a szokásos módon jól regenerálható. 2. Fenti reakció megismétlése, azzal a módosítással, hogy katalizátorként az iparban általánosságban bevezetett és használt fémezüst katalizátort (pl. 6 mm átmérőjű pasztillákat) alkalmazunk csőtöltetnek., az átalakult furfurolra számítva 72%-os furán hozamot állapítottunk meg. A katalizátor itt is magas élettartamú és jó regenerálódó képességű volt. Ezüst térhálókatalizátor is jól bevált.