198919. lajstromszámú szabadalom • Eljárás furfurolgyártás reakcióelegyének vagy LUTTER-víznek energiatakarékos feldolgozására
1 HU 1989I9B 2 A találmány tárgya eljárás furfurolgyártás 0,5 —10 tömeg% furfuroltartalmú reakcióelegyénck vagy Lutter víznek extrakció és desztilláció kombinációján alapuló energiatakarékos feldolgozására. A találmány szerint a furfurol-tartalmú reakcióelegy valamennyi szerves komponensét extrakció ás az azt követő oldószer visszanyerés útján nyerjük ki. Az így kapott vízmentes eíegyct desztillációval választjuk szét komponenseire. Faforgácsból, mezőgazdasági melléktermékekből (pl. kukorica csutka) történő furfurol gyártás során képződő reakcióelegy az alkalmazott technológiai körülményektől függően 380 — 410 °K hőmérsékleten gőz alakban lép ki a reaktorból. Összetétele a kiindulási alapanyag és a reaktor technológiai paramétereitől függően kismértékben változik ugyan, de fő tömegében mindenképpen víz, amely 3-5 tömeg% furfurolt, 1 — 3 tömeg% ecetsavat és 0,1 —0,3 tömeg% hangyasavat tartalmaz. A kis mennyiségben jelenlévő egyéb szerves anyagok alkoholok, ketonok, aldehidek, stb. együttes mennyisége általában nem éri el a 0,1 tömeg%-ot sem. Az ismert eljárásokkal abból a reakcióelegyből különböző módon megvalósított vízgőz desztillációval és ezt követő szeparálással nyerik ki a furfurolt. [Bowne R.I.: Handbook of Sugar Analyses J. Wiley and Sons, New York (1912), Hitchcock L., Duffey H.: Chem. Eng. Prog. 44, 669 (1949(, Dunlop A.P.: "Furfurol" in Kirk- Othmer 2.nd. Ed. Vol.10. 237-251 (1966), Ullamns Encyklopadie der technoschen Chemie 4. Aufl. Band 12, 15 Verlag Chemie, New York (1976) I. A desztillációs feldolgozás mellékterméke az ún. Lutter-víz, amely kevés furfurol mellett a reakcióelcgynek a furfurolnál könnyebben illó komponenseit tartalmazza, összetétele általában 96 — 98 lömeg% víz, 1,0 —3,0 lömeg% ecelsav, 0,1 —0,3 tömeg% hangyasav, 0,05 — 0,1 tömeg% egyéb illékony szerves anyag és 0,5 — 1,5 tömeg% furfurol. Az ismert technológiai eljárásokkal ez a melléktermék, amelyet a környezetvédelmi előírások miatt meg kell tisztítani a szerves anyag tartalmától, csak igen költségesen dolgozható fel úgy, hogy a benne lévő furfurolt és a karbonsavakat desztillációval elválasztják a víztől. Az erre vonatkozó szakirodalmi utalások [Brown W.V.: Chem, Eng. Prog. 59, 65 (1963), Hampe M.: Chem. Ing. Techn. 50, 647 (1978)ú arról tanúskodnak, hogy az c.yan híg vizes oldatok, amelyek csupán 3%-nál kevesebb karbonsavat tartalmaznak szennyezésként, desztillációval vagy extrakcióval is csak nagy költséggel dolgozhatók fel úgy hogy a kinyert karbonsav értékesítése a legtöbb esetben nem fedezi a víztisztítás költségeit. A hagyományos furfurolgyártási technológiák további hátránya, hogy a reakcióelcgyből a furfurol desztillációs elválasztása csak többszöri viszszacirkuláltatással oldható meg és így az eljárás energiaigénye igen magas, esetenként a 12 —16 tonna gőz/tonna furfurol értéket is eléri. A furfurol előállításakor keletkező reakcióelegy extrakción alapuló feldolgozási eljárását ismertetik a 423973 sz. és a 1011645 sz. szovjet szabadalmi leírásban. Minkdét eljárás szerint triklór-etilénnel extrahálják a furfurolt a reakcióelegyből, majd az extraháló szert desztillációval választják el a furfuroltól. Egyik megoldás sem foglalkozik a furfurolgyártás reakcióelegyében szükségszerűen jelenlévő karbonsavak kinyerésével, így azok a vizes fázisban maradva a környezetet szennyezik. A találmány szerinti eljárást azzal a céllal dolgoztuk ki, hogy a furfurolgyártás energia felhasználásának csökkentése mellett, a környezetszennyezést okozó melléktermékek keletkezését megszüntessük, növeljük a kinyert furfurol mennyiségéi és a keletkezett ecetsavat, valamint hangyasavat is értékesíthető termékként nyerjük ki. A találmány kidolgozására végzett kísérleteink során felismertük, hogy ha a furfurolgyártás reakcióelegyét, alkil-acetát extrahálószerrel extraháljuk, akkor a reakcióelegy szerves komponensei kis energiafelhasználás mellett együttesen és vízmentesen választhatók el a reakcióelegytől, mert az (alkil-acetát)-víz rendszerben a szerves komponensek megoszlási hányadosa a feladat megoldása szempontjából kedvező. Felismertük továbbá, hogy ha az extrahálószer veszteséget úgy pótoljuk, hogy azt az oldószer visszanyerő kolonnában az extraklumban lévő ecetsav felhasználásásval állítjuk elő, akkor egyúttal az extraktum oldószermentesítését is elősegítjük, mivel az. észterképződés során keletkező víz és az észter minimális forráspontú az.eotropol alkotva az oldószer visszanyerő kolonna fejtermékeként távozik a rendszerből. Az oldószer visszanyerő kolonnában történő alkil-acetát előállítást tesz lehetővé, hogy a furfurolgyártás során keletkező ecetsav-hanagysav arány kedvező arra, vagy beállítható úgy, hogy a hangyasav katalitikus hatását kihasználva, alkohol adagolásával az extrakció észterveszteségének megfelelő mennyiségű alkil-acetátot állítsunk elő. A találmány tárgya, eljárás furfurolgyártás 0,5—10 tömeg% furfuroltartalmú reakcióelegyének vagy Lutter víznek energiatakarékos feldolgozására extrakció és a szerves fázis komponenseinek desztillációval történő szétválasztása útján oly módon, hogy a reakcióelegy ecelsavtartulmára vonatkoztatva legalább 50 tömeg% furfuroltartalmú reakcióelegyel a reakcióelegy tömegáramára számítva 1,5-2,5-szörös tömegáramú (1—4 szénatomos alkil)-acetáttal extrahálunk, a vizes fázist 4 kifúvaló kolonnán oldószermentesítjük, a szerves fázist 1 oldószer visszanyerő desztilláló kolonnába vezetjük, az 1 oldószer visszanyerő desztilláló kolonnába az extraktumban lévő ecelsav tömegáramára számítva 0,3-0,5.-szörös tömegáramú 1 — 4 szénatomos alkanolt adagolunk, az 1 oldószer viszanyerő desztilláló kolonna extrahálószert tartalmazó fejtermékét az 3 extraktorba visszavezetjük, a furfurol, ecetsav és hangyasav vízmentes elegyét tartalmazó fenékterméket ismert módon rektifíkáljuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5Q 55 60 65 2
