CC BY
79
Химия растительного сырья. 2001. №4. С. 123-124.
Краткие сообщения
УДК 668.474
КОМПЛЕКСНАЯ СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
© А.А. Ефремов', Г.Г. Первышина
Красноярский государственный торгово-экономический институт,
Л. Прушинской, 2, Красноярск, 660075 (Россия) e-mail: f_nps@chat.ru
Предложена схема комплексной переработки растительного сырья, включающая три стадии, в результате которой можно получать левулиновую кислоту высокой степени чистоты и активные угли.
Сибирский регион располагает уникальными лесными запасами и благоприятными возможностями для развития лесопромышленного комплекса. На его территории расположено до 19% мировых запасов древесины. К сожалению, отходы деревообрабатывающей промышленности составляют значительную часть от общих объемов перерабатываемой древесины. Нерешенность проблемы комплексного использования древесины приводит к большим экономическим потерям и наносит серьезный экологический ущерб.
Необходимо также подчеркнуть, что развитие химической технологии в настоящий момент идет по пути комплексного использования сырьевых ресурсов, применения непрерывных и безотходных процессов с учетом экологической безопасности окружающей среды.
В связи с вышесказанным возникает необходимость в создании комплексных безотходных или малоотходных схем переработки отходов деревообрабатывающей и лесохимической промышленности.
Ранее [1] нами была показана возможность использования древесных отходов для получения такого ценного органического продукта как левулиновая кислота.
На основании ранее проведенных исследований мы в настоящем сообщении предлагаем схему комплексной переработки отходов растительного сырья, включающей в себя следующие стадии:
I стадия. Путем термокаталитических превращений отходов древесины в автоклавных условиях возможно получение левулиновой кислоты с выходом до 24,5% от веса исходной древесины. Как отмечалось в предыдущих работах [2], получение левулиновой кислоты с выходом до 24,5% от веса исходного сырья возможно при следующих условиях: температура процесса 220°С, продолжительность -2 ч, процесс осуществляется в среде водяного пара в статическом реакторе в присутствии 5% H2SO4.
II стадия включает в себя последующее экстракционное извлечение левулиновой кислоты из полученного водного раствора бутанолом-1, а двухкратная вакуумная перегонка приводит к получению левулиновой кислоты с чистотой 99,6%;
Поскольку левулиновая кислота содержит как карбоксильную, так и карбонильную группы, она является высокополярным соединением, склонным к образованию в водных растворах водородных связей с молекулами воды. Поэтому следует ожидать, что данная кислота не будет извлекаться неполярными органическими растворителями. В то же время спирты, кетоны и эфиры, образующие водородные связи с карбоксильной и карбонильной группами левулиновой кислоты, будут извлекать ее из водных растворов, что подтверждается данными таблицы.
Как видно из таблицы, для более полного и быстрого извлечения левулиновой кислоты из водного раствора целесообразно применять бутанол-1 или метилацетат с насыщением водной фазы неорганическими солями.
III стадия. Наконец, негидролизуемый твердый остаток, содержащий в основном лигнин, предложено использовать в качестве исходного материала для получения дешевых активных углей. Выход активных углей при пиролизе таких остатков составляет 10-15%.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Коэффициенты распределения левулиновой кислоты при ее экстракции некоторыми органическими растворителями из водных растворов.
Экстрагент Коэффициент распределения
Б Б*
Бензол <0,001 -
Гексан <0,001 -
Амиловый эфир уксусной кислоты 0,16±0,007 0,70±0,003
Этиловый эфир масляной кислоты 0,20±0,003 0,97±0,01
Диэтиловый эфир 0,58±0,001 0,89±0,02
Диэтилкетон 0,60±0,003 2,90±0,11
Этиловый эфир уксусной кислоты 0,94±0,002 6,33±0,37
Изоамиловый спирт 0,95±0,05 4,78±0,15
Циклогесанол 1,40±0,02 2,40±0,10
Метиловый эфир уксусной кислоты 1,73±0,06 6,82±0,05
Бутанол-1 3,95±0,04 14,60±0,25
Примечание. Б*- коэффициент распределения при насыщении водной фазы №аС1
Комплексная схема переработки отходов растительного сырья
Список литературы
1. Ефремов А. А., Первышина Г.Г. Получение левулиновой кислоты из лигноцеллюлозного сырья в присутствии катализаторов кислотного типа // Химия растительного сырья. 1999. №4. С. 61.
2. Первышина Г.Г., Ефремов А.А., Кузнецов Б.Н. Влияние температуры и продолжительности термокаталитического процесса на выход левулиновой кислоты из целлюлозы и древесины осины в присутствии серной кислоты // Химия растительного сырья. 1998. №1. С. 9.
3. Ефремов А.А., Константинов А.П., Кузнецов Б.Н. Экстракция левулиновой кислоты и левоглюкозенона из водных растворов некоторыми органическими растворителями // Журнал аналитической химии. 1994. Т. 49. №8 С. 822.
Поступило в редакцию 14 мая 2001 г.
