Opis patentowy opublikowano: 20.08.1979 103109 Int. Cl.2 C07D 307/50 Twórca wynalazku: Juhani Puurunen Uprawniony z patentu: Oy W. Rosenlew Ab, Pori (Finlandia) Sposób rozdzielania i odzyskiwania furfurolu i lotnych kwasów organicznych, takich jak kwas octowy i kwas mrówkowy, powstajacych w procesie wytwarzania furfurolu Wynalazek dotyczy sposobu rozdzielania i od¬ zyskiwania furfurolu i 'lotnych kwasów organicz¬ nych, takich jak kwas octowy ii kwas mrówkowy, powstajacych w procesie wytwarzania furfurolu, przy czym proces wytwarzania furfurolu prowa¬ dzony jest w sposób ciagly w reaktorze pracuja¬ cym na zasadzie przeplywu przeciwpradowego. W znanym procesie wytwarzania furfurolu, pro¬ wadzonym w sposób ciagly surowiec taki, jak wióry brzozowe, podaje sie w sposób ciagly do górnej czesci reaktora. Surowiec powoli przesuwa sie 'ku dolowi, a powstajaca pozostalosc jest w spo¬ sób ciagly usuwana z dolnej czesci reaktora. W tym samym czasie, do dolnej czesci reaktora wpro¬ wadza sie pare wodna, zapewniajaca optymalne warunki tworzenia sie furfurolu w reaktorze. W toku^ procesu tworza sie takze inne zwiazki organiczne, takie jak metanol, kwas mrówkowy, a przede wszystkim kwas octowy, dzialajacy jako katalizator w procesie wytwarzania furfurolu. Pa¬ ra wodna w przeplywie przeciwpradowym kon¬ taktuje sie z surowcem w reaktorze i zostaje odprowadzona z jego górnej czesci. Wraz z para wodna usuwane sa z reaktora takze wytworzone zwiazki, a mianowicie furfurol, kwas octowy i kwas mrówkowy oraz inne substancje lotne. Od¬ prowadzone z reaktora pary poddaje sie skrople¬ niu, a furfurol zawarty w skroplinach-poddaje sie zatezaniu i oczyszczaniu, otrzymujac produkt kon¬ cowy. * W toku tego procesu kwas octowy i inne zwiaz¬ ki, wrzace w temperaturze powyzej 100°C, prze¬ chodza do produktu otrzymywanego ze spodu ko¬ lumny w pierwszym stopniu destylacji azeotro- powej, do tak zwanej wody Luttera i wraz z nia do scieków. W celu wyodrebnienia kwasu octo¬ wego z wody Luttera mozliwe byloby prawdopo¬ dobnie zastosowanie znanych sposobów, takich jak np. ekstrakcja octanem etylu. Dotychczas jednak nigdzie nie zastosowano takiego sposobu. Sposób wedlug wynalazku zapewnia bezposred¬ nie wydzielanie kwasu octowego i kwasu mrów¬ kowego z par odprowadzanych z reaktora i po¬ lega ,na tym, ze wydziela sie kwasy organiczne z mieszaniny par odprowadzanej z reaktora i za¬ wierajacej pare wodna, furfurol, kwasy organiczne i inne substancje organiczne, za pomoca absorpcji stezonym roztworem furfurolu, przed' skropleniem tej mieszaniny par i skierowaniem jej do pro¬ cesu zatezania i oczyszczania furfurolu. Absorpcje prowadzi sie w wiezy absorpcyjnej dzialajacej na zasadzie przeplywu przeciwpradowego, przy czym roztwór furfurolu wprowadza sie do górnej czesci wiezy, a wyzej wspomniana mieszanine. par do dolnej czesci wiezy. Zawartosc furfurolu w ste¬ zonym roztworze furfurolu, uzytym do absorpcji, wynosi 80--90%, korzystnie 85%. Sposób wecllug wynalazku jest blizej wyjasniony na rysunku, na którym fi|g. 1 przedstawia schemat procesu zasadniczej obróbki mieszaniny par, fig. 2 103 109103 109 Z przedstawia schemat procesu rozdzielania poszcze¬ gólnych kwasów organicznych i furfurolu, a fig. 3 ' przedstawia schemat procesu obróbki furfurolu i oddzielania metanolu. Jak przedstawiono na fig. 1 w pierwszym eta¬ pie procesu 200 kwasy organiczne 200a wydziela sie z mieszaniny par, a nastepnie poddaje zate- zaniu, rozdzieleniu i oczyszczeniu. Pozostajaca mie¬ szanine (par, nie zawierajaca kwasów organicz¬ nych, poddaje sie skraplaniu,, po czym kieruje sie do etapu zatezania i oczyszczania furfurolu 300, Otrzymujac furfurol 300a jako produkt koncowy. Z uzyskiwanego w tym etapie roztworu, zawie¬ rajacego miedzy innymi metanol, wydziela sie metanol 400a w etapie 400, przy czym metanol ten zawiera inne zwiazki organiczne wrzace w niz¬ szej temperaturze. Etap procesu oznaczony sym¬ bolem 100 dotyczy obróbki surowca w reaktorze. Wydzielanie kwasów organicznych z mieszaniny par odprowadzanej z reaktora oraz ich zatezanie i oczyszczanie odbywa sie wedlug schematu przed¬ stawionego na fig, 2. Wedlug tego schematu pary odprowadza sie z reaktora 111, do którego dolnej czesci wprowadza sie pare wodna lllb, a do gór¬ nej surowiec lila ii z którego dolnej czesci odpro¬ wadza sie pozostalosc lllc, zas odprowadzane pary kieruje sie do pluczki gazu 210, w której odbywa sie usuwanie stalych zanieczyszczen 212a z par 212, a nastepnie pare poddaje sie zatezaniu wraz z roz¬ tworem furfurolu i przesyla do górnej czesci pluczki. Skrojfliny odparowuje sie w podgrzewa¬ czu 211. Pary z pluczki kieruje sie do dolnej cze¬ sci wiezy absorpcyjnej 220, w której unosza sie one ku górze i odprowadzane sa z czesci górnej wiezy. Absorbent, to jest roztwór furfurolu, otrzymany w procesie wytwarzania furfurolu, kieruje sie do górnej czesci wiezy albsorpcyjnej 220. Roztwór fur¬ furolu splywa w dól wiezy, absorbujac z par unoszacych sie ku górze kwas octowy i kwas mrówkowy, . wskutek czego para odprowadzana z górnej czesci wiezy nie zawiera kwasów orga¬ nicznych. Pare te, po skropleniu w skraplaczach 222 i 224 ii oziebieniu w wymienniku ciepla 225, kieruje sie poprzez zibiornik .posredni 301 do etapu obróbki furfurolu, to jest przewodem 301 A do kolumny destylacyjnej 304 przedstawionej na ry¬ sunku na fig. 3. Zawartosc furfurolu W otrzymanym roztworze wynosi okolo 8%. Po skropleniu w skraplaczu 222 pare wtórna usuwa sie przewodem parowym 222a. Przed skraplaczem 224 umieszczony jest zbiornik wyrównawczy 223. Wode zasilajaca skraplacz 222 doprowadza sie przewodem wody zasilajacej 222b. Ciecz zawierajaca kwasy organiczne usuwa sie z dolnej czesci kolumny absorpcyjnej 220, przy czym czesc jej kieruje sie jdo kolumny do desty¬ lacji odwadniajacej 230, a druga czejsc zawraca siie do pluczki gazu 210. W trakcie odwadniania cala ilosc wody, oraz czesc furfurolu, jak równiez kwasy organiczne, ulegaja odparowaniu i po skropleniu w skraplaczu 232 zawraca sie je do dolnej czesci wiezy absorpcyjnej 220. Ciecz otrzy¬ mana z dennej czesci kolumny 230, w której za¬ chodzi odwadnianie, wyposazonej w kociol denny 231, zawierajaca mieszanie furfurolu i kwasów organicznych, kieruje sie do kolumny do desty¬ lacji1 prózniowej 240, wyposazonej w; kociol den¬ ny 241 i górny skraplacz 242," w którym oddziela sie furfurol od kwasów organicznych, a nastepnie furfurol odprowadza sie do górnej czesci wiezy absorpcyjnej 220 'poprzez zbiornik posredni 301. Frakcje kwasów organicznych, otfzymywana w trakcie destylacji prózniowej, zawierajaca glów- io nie (oftplo 90%) kwas octowy, który mozna oczy¬ scic za pomoca destylacji w kolumnie 250, otrzy¬ mujac okolo 99,9% kwas octowy, odprowadzany przewodem 253a. Kolumna 250 wyposazona jest w zbiornik posredni mieszaniny kwasów 243, oraz w kociol denny 251 i górny skraplacz tej kolumny 252, z którego przewodem 252a, odprowadza sie odpedzony kwas mrówkowy. Kwas octowy, otrzy¬ many w kalumnie 250 chlodzi sie w chlodnicy kwasu octowego 253. Zatezanie i oczyszczanie furfurolu, jak równiez wydzielanie metanolu, prowadzi sie wedlug sche¬ matu przedstawionego na fig. 3. Ze zbiornika po¬ sredniego 301, do którego wprowadza sie skroplmy uzyskane w procesie oddzielania kwasów w ko- lumnie 240, odprowadza sie okolo 8% roztwór furfurolu do kolumny destylacyjnej 304 w celu zatezenda. Kolumna wyposazona jest w kociol den¬ ny 305 i w górny skraplacz 307. Wodny roztwór furfurolu, zatezony do punktu azeotropowego, usu- wa sie z kolumny, oziebia w chlodnicy 309 i kie¬ ruje do separatora 310, w którym, rozdziela sie on na dwie warstwy, zawierajace, zaleznie ód tem¬ peratury, okolo 8% i 95% furfurolu. 8% roztwór furfurolu zawraca sie i poddaje destylacji azeotro- powej w kolumnie 304 a stezony roztwór furfu¬ rolu zobojetnia sie w czesci urzadzenia oznaczo¬ nej 312, do którego doprowadza sie sode prze¬ wodem 312a, a nastepnie kieruje do urzadzenia do destylacji prózniowej 314 B, C przez ogrzewacz czolowy 314 A. W pierwszym etapie destylacji prózniowej 314 B usuwa sie z roztworu wode i inne zwiazki wrzace w temperaturze nizszej od temperatury wrzenia furfurolu. W drugim etapie destylacji prózniowej 314 C zachodzi odparowanie furfurolu, natomiast substancje wrzace w temperaturze wyzszej od tem¬ peratury wrzenia furfurolu pozostaja jako pro¬ dukt otrzymywany z dennej czesci kolumny i usu¬ wane sa przewodem 314a. Po skropleniu w skrap¬ laczu 318, otrzymuje sie czysty furfurol, który odprowadza sie przewodem 318a. Ze zbiornika 315 roztwór furfurolu kieruje sie przewodem 315a do zbiornika posredniego 301. Z orosienia w górnej czesci kolumny do desty- 55 lacji azeotropowej 304 oddziela sie niewielka czesc i kieruje do kolumny destylacyjnej ^402 B, wypo¬ sazonej w kociol denny 402 B i w górny skrap¬ lacz 402 C. Metanol odprowadza sie przewodem 402a. 60 Zatezony roztwór furfurolu, stosowany do ab¬ sorpcji w wiezy absorpcyjnej 220, otrzymuje sie w separatorze 310, w którym zachodzi zatezanie furfurolu. Z separatora tego okolo 95% roztwór furfurolu przeprowadza sie przewodem 310a do 6f górnej czesci kolumny absorpcyjnej. Przed poda- 40 45 50103 109 niem na 'kolumne absorpcyjna roztwór ten miesza sie z rozcienczonym, okolo 8% roztworem furfu¬ rolu doprowadzonym ze zbiornika posredniego 301, w celu uzyskania zadanej zawartosci furfurolu, wynoszacej okolo 80—90%. Korzystnie stosuje sie 5 roztwór o stezeniu 85%, co stanowi teoretycznie wyliczona zawartosc' optymalna. Jak opisano wyzej, pare doprowadzona z górnej czesci wiezy absorpcyjnej 220, po skropleniu i ozie¬ bieniu, przeprowadza sie do zbiornika 'posrednie- 10 go 301, podobnie jak skropliny otrzymane w wy¬ niku destylacji prózniowej w kolumnie 240. Za¬ wartosc furfurolu w rtydh skroplinach wynosi bli¬ sko 100%. W zbiorniku posrednim 301 ciecz roz¬ dziela sie na dwie fazy, zawierajace, zaleznie od 15 temperatury, okolo 8% furfurolu albo okolo 95% furfurolu, tak samo jak w separatorze 310. 8% roz¬ twór furfurolu kieruje sie ze zbiornika posred¬ niego 301 do 'kolumny destylacyjnej do destylacji azeotropowej 304 w celu zatezenia, a ponadto, 20 w postaci 'mieszaniny z okolo 95% roztworem fur- . furolu, podawanym z separatora 310 przewodem 310a, na górna czesc wiezy absorpcyjnej 220. W przypadku, kiedy jest to konieczne, 95% roz¬ twór furfurolu mozna wprowadzac na górna cz"esc 25 wiezy absorpcyjnej 220 z dolnej czesci zbiornika posredniego,, co uwidoczniono za pomoca strzalki na fig. 2. PL PL PL PL PL PL PL