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Verfahren zur Heretellüng von Furfurol. Furfurol entsteht durch die
Einwirkung von Säuren (Schwefel-; Salz-, Ameisensäure) und gewisser Chlorure (Calciumchlorür,
Zinkchlorür usw.) auf celluloseartige Stoffe und verschiedene Kohlehydrate.
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Man erhitzt den in das mit Wasser verdünnte Reaktionsmittel eingebrachten
Ausgangsstoff zum Kochen und destilliert.
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Die Ausbeute und die Reinheit des_ Furfurols wechseln mit der Natur
des Ausgangsstoffes, der Beschaffenheit der Reaktionsmittel, dem Grad ihrer Konzentration
und der Erhitzungsdauer. Dabei vollziehen sich stets neben der Hauptreaktion schädliche
Nebenreaktionen, die teils zur Bildung von Körpern Anlaß geben, die das Furfurol
verunreinigen, während andere einen Teil des gebildeten Furfurols zerstören.
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Die Erfindung betrifft ein verbessertes Herstellungsverfahren, mit
dem eine besonders günstige Ausnutzung der Ausgangsstoffe verbunden ist und das
ein Furfurol von großer Reinheit und guter Haltbarkeit liefert. Man hat schon bis
1q. Prozent Furfurol aus cellulosehaltigen Stoffen durch Erhitzen mit verdünnten
Säuren erhalten und Vakuumdestillation vielfach zur Reinigung empfindlicher Stoffe
verwendet.
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Die durch die Erfindung erzielten Verbesserungen sind: i. Benutzung
weit möglichst verdünnter Reaktionsmittel, a. Austreiben des Furfurols aus der Reaktionsmasse
nach Maßgabe seines Entstehens, 3. schnelle Entfernung aus dem Wirkungsbereich des
wässerigen und sauren Mittels, worin es sich beim Abdestillieren befand, q.. seine
Entwässerung und Entfärbung durch Rektifikation im Vakuum.
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Der Erzielung dieser Erfolge dient eine Einrichtung, wie sie auf der
Zeichnung schematisch dargestellt ist.
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Die Reaktion vollzieht sich in zwei Kesseln A und A', die durch
Mittel erhitzt werden, die, wie Rohrschlangen, Doppelböden oder ein Sandbad, eine
kräftige Destillation bewirken, und die abwechselnd benutzt werden.
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Von dort steigen die entwickelten Dämpfe in eine Wasch- oder Verdichtungskolonne
mit Etagenböden B, von wo.sie in einen Rohr- oder Schlangenkondensator C gelangen.
Die Trennung der verflüssigten Bestandteile vollzieht sich in einem Florentiner
Abscheider D. Das wasserhaltige Furfurol fließt in ein Sammelgefäß E und wird von
da einem mit den erforderlichen Hilfsvorrichtungen versehenen `Vakuumdestillierapparat
F zugeführt.
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Das mitkondensierte Wasser tritt von D wieder nach B über und fließt
von da ständig -in- die Kessel A, A1 zurück. Nach Beendigung
der
Reaktion wird die in den Kesseln A und A@ enthaltene Flüssigkeit mit schließlich
durch. die Brausen c zugeführtem Spülwasser in einen Bottich G abgelassen, worin
das Reaktionsmittel wiedergewonnen und filtriert wird. Die Flüssigkeit fällt von
da in ein Sammelgefäß H; aus dem sie der Vorrichtung R, um von neuem nach A und
A' befördert zu werden, zufließt.
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Zur Klarstellung des Wesens der. Erfindung an einem praktischen Beispiel
wird im folgenden der Betrieb dieser Anlage für die Verwendung von Kapok als Cellulosestoff
beispielsweise geschildert.
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Nach Entfernung des abnehmbaren Deckels a des Kessels A bringt man
500 kg minderwertigen Kapok ein. Das Gut wird. zwischen zwei Rosten b eingebracht
und festgedrückt. Durch die Hebevorrichtung R führt man verdünnte Salzsäure mit
einem Gehalt von 13 bis 1q. Prozent reinem Chlorwasserstoff zu, bis sie über den
oberen Rost b übersteht. Dann wird durch Einlassen von Dampf bei e der Kessel zwecks
Erzielung einer kräftigen Destillation erhitzt.
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Die entstehenden Dämpfe ziehen nach Maßgabe ihrer Entwickelung in
die Kolonne B ab und steigen darin von Etage zu Etage. In C kondensieren sie sich
und das entstehende Kondensat fließt nach D. Das Furfurol scheidet sich dort unten
ab, worauf es nach E gelangt. Das mitgeführte Wasser, das sich zusammen mit dem
Furfurol kondensiert und einen Teil davon gelöst enthält, schwimmt oben und tritt
aus dem oberen Ende von D in die Kolonne B
zurück, welche nach Art
der zur Destillation und Rektifikation von Alkohol üblichen. Kolonnen wirkt.
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Der Vorgang ist beendet, wenn man kein Furfurol mehr aus D abziehen
sieht, was gewöhnlich nach Ablauf von zwei bis drei Stunden der Fall ist. Man erhält
so 75 kg Furfurol, d. i. =5 Prozent des aufgewendeten Gewichts an Kapok.
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Der Erhitzungsvorgang, wird so geführt, daß die Gesamtmenge der Waschflüssigkeit,
die in B niedergeht, um in den Kessel A zurückzukehren, mindestens-gleich
der anderthalbfachen Raummenge der in A ursprünglich enthaltenen Flüssigkeit ist,
oder mit anderen Worten: der Inhalt des Kessels wird mindestens anderthalbmal destilliert.
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Die weitgehende Verdünnung. des Reaktionsmittels verhindert eine plötzliche
Reaktion im Kessel und die kräftige Destillation, treibt auf der Stelle das sich
jeweils in mäßigen Mengen bildende Furfurol ab, Diese beiden Gründe haben den hohen
Wirkungsgrad zur Folge, deri man nach der Erfindung erhält.
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Andererseits ist in unmittelbarer Wirkung des Waschens und der Verdichtung
in der Kolonne h das aus D austretende Furfurol sehr rein.
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Diese besonderen Vorteile können mit den bisher bekannten Herstellungsverfahren
nicht erzielt werden.
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Das im, Behälter E gesammelte Furfurol ist frei von Unreinigkeiten,
aber wasserhaltig und schwach gefärbt. Zwecks Entziehung des Wassers unterwirft
man es entweder einer Destillation, wobei das Wasser leicht entweicht, oder kühlt
es stark ab, wobei das Wasser sich unlöslich abscheidet. .
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Zum Schluß entfärbt mann das Pxodukt durch Destillieren.
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Arbeitet man hierbei unter gewöhnlichem Druck, so muß eine hohe Destillationstemperatur
(16z') angewendet werden. ,Ein derartig rektifiziertes Fürfürol zeigt Neigung, sich
an der Luft und am Licht zu färben und nachzudunkeln. Durch Destillieren im Vakuum
bei verhältnismäßig niedriger Temperatur gelangt man dagegen, wie gefunden wurde,
zu einem Furfurol von- größerer Beständigkeit. Das Produkt ist offenbar reiner und
dadurch beständiger. Es ist auf diese Weise auch leichter wasserfrei zu gewinnen.
Um die Destillation auszuführen, läßt man das Furfurol aus dem Gefäß -E in den Vakuumdestillator
F fließen und erhitzt. Bei etwa 65'
beginnt das Wasser unter Mitnahme von
etwas gelöstem Furfurol überzugehen. Ist alles Wasser ausgetrieben, so steigt die
Temperatur plötzlich auf go bis gz'. Das Furfurol zieht dann wasserfrei und fast
farblos- ab -und zeigt vollkommene Beständigkeit.