Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

Этот процесс осуществляется пропусканием паров фурфурола при повышенных температурах над катализатором с основными свой­ ствами.

Чистый фуран представляет собой бесцветную жидкость с силь­ ным своеобразным запахом, легко воспламеняется. В воде нерас­ творим. Температура кипения 31—32° С, плотность 0,936— 0,9400 г/см3. Используется в качестве растворителя многих органи­ ческих соединений, а также для получения различных производных, например тетрагидрофурана. Последний получается гидрирова­ нием фурана водородом над никелевым катализатором. Тетрагидрофуран представляет собой бесцветную подвижную жидкость плотностью 0,888 г/см3, с температурой кипения 66° С. Он обладает запахом свежей зелени, сильно летуч, смешивается с водой и мно­ гими органическими растворителями во всех пропорциях. Тетрагидрофуран широко используется для получения соединений жир­ ного ряда, что сопровождается раскрытием цикла. Этим путем из него получают 1,4-дихлорбутан, используемый в производстве кра­ сителей, синтетических волокон, пластиков и пластификаторов.

в начале протекает альдольная конденсация с образованием моно­ мера следующего состава:

который в этих условиях быстро теряет молекулу воды и превра­ щается в фурфурилиденацетон

Н—С------- С—Н Н—С, /С —СН=СН—СО—с н 3,

который в присутствии NaOH постепенно полимеризуется с обра­ зованием продуктов с непрерывно возрастающей молекулярной массой. Такая смесь, содержащая в основе фурфурилиденацетон, используется в промышленности под наименованием мономера ФА. Он в кислой среде легко конденсируется с образованием высо­

324

кополимерных смол. Эта реакция используется для получения фурилацетоновых смол, применяемых в производстве различных клеев, а также пластиков, отличающихся высокой термостой­ костью.

Сильван, или 2,5-диметилфуран, получается из метилфурфурола по реакции

Он представляет собой бесцветную жидкость с температурой ки­ пения 93—94° С и плотностью 0,888 г/см3. Получается путем про­ пускания над катализатором смеси паров метилфурфурола и воды. В качестве катализатора используется смесь, содержащая цинк, марганец, хром и углекислый калий. Сильван используется в про­ изводстве фармацевтических препаратов и в качестве растворителя.

5. НЕКОТОРЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВА ФУРФУРОЛА

В СССР фурфурол получают из хлопковой шелухи, подсолнеч­ ной лузги, кукурузной кочерыжки, рисовой лузги, одубины, бере­ зовой древесины и других видов растительного сырья, богатого пентозанами. Выходы фурфурола первого сорта на заводах из этого сырья неодинаковы и зависят от применяемой технологии и качества исходного сырья. Например, выход фурфурола из 1 т

0,7 г серной кислоты, 0,15—0,20 т извести, 200—250 кет • ч электро­ энергии и 16—24 Гкал тепла (технологического пара). Необходимо, однако, отметить, что при производстве фурфурола непрерывным бескислотным методом расход серной кислоты равен нулю.

В производстве, использующем в качестве катализатора супер­ фосфат, расход его составляет 1,3— 1,8 т на 1 т фурфурола. В сред­ нем при переработке растительного сырья на фурфурол в его себестоимости расходы на сырье составляют 17— 18%, на серную кислоту 3,4—3,6, известь 0,35—0,4, технологический пар 20—22, электроэнергию 2 и технологическую воду 1,3—1,4%, т. е. расходы по первой группе составляют в среднем половину себестоимости фурфурола.

Большое влияние на себестоимость фурфурола оказывает рацио­ нальное использование целлолигнина и уксусной кислоты в произ­ водстве кормовых дрожжей, а также лигнина.

Цеховые и общезаводские расходы в среднем составляют около 30—35% общей стоимости фурфурола.

Из общего количества фурфурола, вырабатываемого в нашей стране, прямым способом из растительного сырья получается его

325

около 90%. Остальное количество фурфурола получается из паров самоиспарения на гидролизно-спиртовых и гидролизно-дрожжевых заводах. В средней себестоимости этого фурфурола сырье и серная кислота не фигурируют. На его очистку расходуется известь, за­ траты на которую составляют 1,2%. от себестоимости фурфурола, технологический пар (40—45%), электроэнергия (1,2%) и техно­ логическая вода (6,7%). Цеховые и общезаводские расходы до­ стигают 40%.

Из 1 т абсолютно сухой хвойной древесины на гидролизно-спир­ товых заводах выход товарного фурфурола из конденсатов дости­ гает 5,5—6 кг, расход технологического пара на 1 тфурфурола из паров самоиспарения составляет 80—85 Гкал.

Большой интерес в удешевлении производства фурфурола из па­ ров самоиспарения представляет их первичное самоукрепление до 3—5% в десорбционных колоннах.

Список литературы

1. Технология гидролизного и сульфитно-спиртового производства. Под ред.

В.И. Шаркова. М., 1959, 439 с.

2.Цирлин Ю. А. Ректификация фурфурола. М., 1971, 190 с.

Глава XIV ПРОИЗВОДСТВО КСИЛИТА

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Как уже указывалось, главной составной частью пентозанов, вхо­ дящих в состав гемицеллюлоз, является D-ксилоза. Из насыщен­ ных водных растворов она выделяется в виде кристаллов, плавя­ щихся при температуре 145— 148° С. Сладость ксилозы составляет примерно 50% от сладости сахарозы. Организмом человека она практически не усваивается. Благодаря этой особенности, сладкому вкусу и безвредности ксилоза иногда применяется в медицине в ка­ честве сладкого вещества при сахарной болезни. Однако потребле­ ние ксилозы в этом направлении ограниченно.

Значительно больший интерес представляют некоторые производ­ ные ее и в первую очередь пятиатомный спирт-ксилит, получаемый из D-ксилозы ее восстановлением по следующей схеме:

326

Восстановление ксилозы обычно производят в водном растворе,- где она находится в замкнутой, пиранозной форме. В этом виде ксилоза восстанавливается с трудом. Поэтому перед восстановле­ нием ксилозу переводят в открытую форму, для чего раствор слегка подщелачивают едким натром, доводя pH раствора до 7,5—■ 8,0. В этих условиях пиранозное кольцо размыкается и освобож­ дается альдегидная группа.

Втаком виде последняя легко восстанавливается водородом до спиртовой.

Внашей стране ксилит широко используется в медицине, а также как сырье в химической промышленности, где он находит приме­

нение в производстве эфиров канифоли, ксифталевых смол, заме­ нителей глицерина и т. д.

Выпускаемый нашими заводами пищевой кристаллический кси­ лит должен удовлетворять требованиям МРТУ 59-1—67. Твердый кристаллический ксилит представляет собой кристаллы белого цвета. По сладости он равен сахарозе, 25 г его должны полностью растворяться в 50 мм воды при 20° С. Температура плавления рав­ на 90—94° С. Содержание влаги должно быть не более 2%, реду­ цирующих веществ не более 0,1%, золы не более 0,1%. Водные растворы ксилита должны иметь pH 4,5—7,5. Содержаниа^-никеля

предъявляемыми к хранению пищевых продуктов.

В пищевой промышленности ксилит применяется для производ­ ства различных кондитерских и пищевых продуктов, предназначен­ ных для больных диабетом.

Для получения ксилозы и ксилита используются растительные отходы, богатые пентозанами и содержащие минимальное количе­ ство посторонних примесей, переходящих в раствор при гидролизе. К этим примесям относятся: дубильные вещества, зольные элемен­ ты, белки и органические кислоты.

Нежелательными примесями являются также другие моносаха­ риды. Для удовлетворения этих требований растительное сырье вначале подвергается облагораживанию — обработке слегка под­ кисленной горячей водой, при которой удаляются зольные веще­ ства,часть белков и других азотистых веществ, пектины и крахмал.

Для получения наиболее богатых ксилозой пентозных гидроли­ затов необходимо также применять такое растительное сырье, ге­ мицеллюлозы которого при гидролизе дают наименьшее количе­ ство уксусной, уроновых, альдобиуроновых кислот. Для сравнения в табл. 28 приведен состав продуктов гидролиза гемицеллюлоз из различных предварительно облагороженных растительных тканей.

327

Из таблицы видно, что наиболее богаты ксилозой редуцирующие вещества, получаемые гидролизом гемицеллюлоз овсяной шелухи, кукурузной кочерыжки и хлопковой шелухи. В этих гидролизатах содержится минимальное количество уксусной и уроновых кислот. В нашей стране для производства ксилита в основном используется хлопковая шелуха и кукурузная кочерыжка.

2 . П О Л У Ч Е Н И Е П Е Н Т О З Н Ы Х Г И Д Р О Л И З А Т О В

Для получения пентозных гидролизатов, пригодных для гидри­ рования или получения кристаллической ксилозы, применяется тех­ нология, обеспечивающая максимальное превращение пентозанов, содержащихся в растительном сырье, в ксилозу при одновременном сохранении целлюлозы. Это условие обеспечивается соответствую­ щим подбором параметров режима гидролиза. Концентрация саха­ ров в гидролизате должна быть максимальной, так как по ходу процесса вся вода из него должна быть выпарена. Полученный гидролизат должен содержать минимальное количество посторон­ них примесей, мешающих кристаллизации ксилозы и ксилита, а также отравляющих катализатор гидрирования.

Перед гидрированием пентозный гидролизат должен иметь ней­ тральную или слабощелочную реакцию. Применяемый технологи­ ческий процесс должен удовлетворять всем этим требованиям.

Одним из основных показателей, характеризующих качество получаемых гидролизатов, является их доброкачественность, вы­ числяемая по формуле

содержание моносахаридов X 100 Д = общее содержание сухих веществ '

Этот показатель выражает содержание сахаров в гидролизате в процентах от общего содержания сухих веществ в растворе. В чи-

328