173913. lajstromszámú szabadalom • Eljárás furfurol folyamatos előállítására pentózantartalmú szilárd hulladékanyagokból
5 173913 6 A második reaktor alsó megcsapolásából származó kevés pentóz- és furfuroltartalmú savas szűrőn keresztül a hidrolizáló reaktorba és/vagy a vákuum-bepárlóba, illetve zagyolóba expandáltatjuk, ezáltal biztosítjuk a hidrolízishez szükséges 110—140°C hőmérsékletet. A második reaktor tetején távozó gáz-gőz elegyből a furfurolt önmagában ismert módon különítjük el. Ennek során közelebbről úgy járunk el, hogy a második reaktor fején elvett furfurolgőzöket a második reaktor nyomásával megegyező nyomású kondenzátorban cseppfolyósítjuk és az inert gáztól elválasztjuk. Az inert gázt visszavezetjük a második reaktorba a furfurolgőzök gyors kihajtására. A cseppfolyósított víz-furfurol elegyet 20°C-ra hűtjük le azért, hogy két fázisra váljék szét. Az alsó fázist, amely közel 95% furfurolt tartalmaz, vákuumdesztillációval finomítjuk, és így 99,6%-os tisztaságú furfurolt nyerünk. Ez a késztermék. A felső fázis mintegy 8% furfurolt tartalmaz. Ezt a fázist ismert módon végzett azeotróp desztillációval dolgozzuk fel. Az azeotróp desztilláció egyik terméke 25-30% furfuroltartalmú víz (ez ismét két fázisra válik szét), másik terméke furfurolmentes víz. Ezt a vizet is a nyersanyag zagyolására használhatjuk fel. A találmány szerinti eljárás egyik előnye, hogy - teljesen folyamatos üzemmódban - szétválasztja a pentóz- és furfurolelőállítás műveleteit. Másik előnye, hogy a furfurol előállításánál már csak pentózban töményített folyadékot kell a második reaktorba táplálni (12-20 atm nyomás ellenében bármilyen szivattyúval és nem különleges beadagolószerkezettel). További előnye, hogy a második reaktorban a tartózkodási időt tetszés szerint tudjuk szabályozni az átalakulás függvényében, és így a már keletkezett furfurol bomlását minimálisra tudjuk csökkenteni. Még további előnye, hogy az inert gázzal a furfurolt tetszés szerinti időtartam alatt ki tudjuk hajtani a reaktorból, és így bomlását meg tudjuk akadályozni. Ha szilárd anyaggal dolgoznánk folyamatosan, akkor a pentóz képződési sebessége szabná meg a furfurol képződési sebességét, és így a furfurol bomlása igen nagy mérvű lenne, ugyanis a furfurol sokkal gyorsabban képződik és bomlik is, mint ahogyan a pentóz képződik, ezért nem célszerű a két műveletet egyszerre, egyazon reaktorban végrehajtani. További nagy előnye a találmány szerinti eljárásnak, hogy a kimosott szilárd maradék - minthogy kíméletes körülmények között hidrolizáltuk — további alapanyagként áll rendelkezésre, és alkalmas például papírgyártásra is, amire az egylépcsős módszerek maradékai nem alkalmasak. Az inert gáz alkalmazására való tekintettel a második reaktor tetején kilépő víz-furfurol-gőz furfurolban 1,5—2-szer töményebb, mint az eddig ismert folyamatos eljárásoknál kinyert, úgynevezett híg furfurolgőzök. A folyadékfázis cirkuláltatása miatt szennyvízkibocsátás nincs, és a friss víz-igény is csak annyi, mint amennyit a maradékanyag tapadó nedvességként elvisz. A találmány szerinti eljárás további előnye, hogy az eddig ismert eljárásokkal szemben a furfurol-viz elegynek csak kis részét kell azeotrop desztillációval töményíteni. Minthogy a képződött furfurol zöme a fázis-szétválás miatt közvetlenül vákuumdesztillációra vihető, ezáltal az azeotrop desztillációs berendezés kisebb kapacitásúra építhető, így beruházási költség és fűtőgáz megtakarítás érhető el. A találmányt az alábbi példákban részletesen ismertetjük. I. példa Kiindulási anyagként bútorgyárból származó bükkfa fűrészport használunk, amelynek szemcsemérete 1—2 mm, nedvességtartalma 20 s%, abszolút száraz súlyra számított pentozántartalma pedig 21,2 s%. A fűrészporból 5 kg/ó mennyiséget II, 3 kg/ó mennyiségben vett, 2 s% kénsavat tartalmazó vízzel szuszpendálunk és gumilapátos szivattyúval a 135°C hőmérsékleten és 3,2 atm nyomáson üzemelő hidrolizáló reaktor aljába táplálunk. A betáplált zagy térfogata 24 l/ó. A hidrolizáló reaktor térfogata 16,8 liter, átmérője 120 mm és így magassága 1490 mm. A függőleges tengelyű reaktor teljes hossza mentén keverővei van ellátva. A szuszpenziót 42 perc tartózkodási idő után a reaktor tetején vesszük el, majd háztartási centrifugán szilárd és folyadék fázisra választjuk szét. A fenti módon kapott szilárd anyag mennyisége 6,4 kg/ó. A folyadékfázis mennyisége pedig 9,9 kg/ó, amely 0,777 kg/ó mennyiségű oldott pentózt tartalmaz. Ezt a folyadékot dugattyús szivattyúval a második reaktorba tápláljuk 10 liter/ó sebességgel. A reaktor térfogata 5 liter átmérője 60 mm és magassága 1780 mm A reaktorban a hőmérsékletet 174°C-on, nyomását 18atm-án tartjuk. A reaktor alján 10Nm3/ó mennyiségű, 220°C hőmérsékletre előmelegített széndioxidgázt vezetünk be. A reaktor tetején vesszük el a víz-furfurol-gőzöket és széndioxidgázt. A gőzöket szeparátorban elválasztjuk a széndioxidgáztól, majd kondenzáljuk. Az így kapott folyadék 4,21 kg/ó mennyiségű és 0,59 kg/ó mennyiségben tartalmaz furfurolt, így a kihozatal 69,5%. A reaktor felső részén vezetjük el a pentózban szegény folyadékfázist, amelynek mennyisége 5,69 kg/ó, összetétele pedig pentóz: 0,072 kg/ó, furfurol: 0,055 kg/ó, gyantás anyagok: 0,06 kg/ó, kénsav: 0,25 kg/ó, a többi víz. Ezt az anyagot a gyantás részek kiszűrése után a folyamat elején a zagy készítésére használjuk fel. 2. példa Az 1. példában ismertetett berendezéshez hasonló berendezésben teljesen azonos nyomás- és hőfok-viszonyok mellett kukoricacsutka őrleményt dolgozunk fel. A kukoricacsutka őrlemény szemcsemérete 0,5—1,5 mm, nedvességtartalma 20 s%, abszolút száraz súlyra számított pentozántartalma pedig 32 s%. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
