ES2307516T3 - Procedimiento para la produccion de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato. - Google Patents
Procedimiento para la produccion de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato. Download PDFInfo
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Abstract
Proceso para la elaboración de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato que contiene pentosa, caracterizado en que el licor se mantiene en su punto de ebullición mediante una fuente de calor auxiliar y una descompresión controlada durante suficiente tiempo para que la pentosa se convierta en furfural, que se transfiere inmediatamente a la fase de vapor en cuanto se conforma, y en la separación de la fase de vapor con abundante furfural de la fase líquida sin que el furfural reaccione con la pentosa, el lignosulfonato o si mismo.
Description
Procedimiento para la producción de furfural a
partir de licor residual de lignosulfonato.
La presente invención se refiere a la producción
de furfural a partir de licor residual de lignosulfonato.
En función del tipo concreto de madera tratada,
el proceso de producción de pulpa al sulfito produce un licor
residual que puede contener entre un 0,9 y un 5,6 por cien de
pentosa, lo que significa que tiene potencial para la elaboración
de furfural.
En el sistema convencional, el licor residual se
espesa hasta conseguir un contenido en sólidos del cincuenta por
cien o se seca totalmente, siendo vendido este licor o sólido como
lignosulfonato. La pentosa es un componente indeseado de dicho
licor.
El licor residual del proceso se satura con
sulfato cálcico, de modo que la elevada temperatura necesaria para
la producción de furfural (preferentemente superior a 200 grados
centígrado) acarrea la rápida y severa deposición de sulfato
cálcico en las superficies calentadas, hecho que imposibilita el
tratamiento continuo y prolongado.
Si se evitan los intercambiadores de calor
mediante la sustitución de la inyección directa del vapor, no es
posible termodinámicamente mantener el licor en un estado de
ebullición durante su tiempo de residencia porque las sustancias en
solución elevan el punto de ebullición. Por lo tanto, a cualquier
presión, el punto de ebullición del licor es superior al punto de
condensación del vapor. Por consiguiente, el furfural producido a
partir de la pentosa permanece temporalmente disuelto en la fase
líquida en la cual, bajo el efecto catalítico de la acidez innata
del licor, el furfural puede reaccionar con la pentosa, o el
lignosulfonato, y con si mismo, incurriendo de este modo grandes
pérdidas y en consecuencia escasos rendimientos.
La US-A-2845441,
FR-A-129139 y la
EP-A-0124507 divulgan procesos para
la producción del furfural a partir de licor residual de
lignosulfonato, en los cuales un licor residual de lignosulfonato se
calienta mediante la inyección directa de vapor y una fase de vapor
con abundante furfural se condensa para producir furfural.
Constituye un objeto de la presente invención
proporcionar un proceso para la producción eficaz de furfural a
partir de licores de lignosulfonato, así como un aparato para
realizar dicho proceso.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona un proceso para la elaboración de furfural a partir de
licor residual de lignosulfonato que contiene pentosa, caracterizado
en que el licor se mantiene en su punto de ebullición mediante una
fuente de calor auxiliar y una descompresión controlada durante
suficiente tiempo para que la pentosa se convierta en furfural, que
se transfiere inmediatamente a la fase de vapor en cuanto se
conforma, separando la fase de vapor con abundante furfural de la
fase líquida sin que el furfural reaccione con la pentosa, el
lignosulfonato o si mismo.
El reactor puede ser un reactor batch
(por tandas) o continuo.
En un proceso preferente por tandas, se calienta
un licor de lignosulfonato mediante vapor en un reactor que se
despresuriza constantemente hasta presiones suficientes para
mantener la ebullición del licor. El furfural que se conforma migra
a la fase de vapor, se descarga con el condensado y se recupera.
En un proceso continuo de acuerdo con la
invención, el licor se hierve en un reactor continuo mediante una
fuente auxiliar de calor, descargándose el licor mientras el
furfural conformado se transfiere sustancialmente de forma
instantánea y completa a la fase gaseosa, saliendo del reactor, del
cual se sepa-
ra.
ra.
En una realización de la invención el licor se
calienta en el reactor mediante una fuente auxiliar de calor,
descargándose el licor, mientras el furfural conformado se
transfiere sustancialmente de forma instantánea y completamente a
la fase gaseosa, saliendo del reactor y del cual se separa.
Preferentemente la fuente auxiliar de calor es
aire caliente presurizado, que se puede introducir en el reactor a
un nivel bajo. El aire se filtra por el licor en el reactor y,
cediendo su calor, mantiene el licor en un estado de ebullición
antes de salir del reactor.
El licor se introduce en el reactor
preferentemente a una temperatura de entre 180 y 280 grados
centígrado.
Se puede incorporar un circuito de control para
mantener la presión en el cabezal del reactor a un valor ligeramente
inferior a la presión del licor introducido. De este modo el vapor
liberado que se produce provoca que el licor sufra una depresión
menor a una temperatura inferior que obliga el furfural a pasar a la
fase de vapor, mientras el aire caliente mantiene el licor en un
estado de ebullición en todo el reactor. De este modo, el furfural
producido a partir de la pentosa se vaporiza inmediata y
completamente en cuanto se conforma y se une con el aire y una
parte del agua vaporizada para formar una mezcla gaseosa con una
mínima pérdida de rendimiento de furfural, porque las reacciones
entre furfural y pentosa por una parte y con los lignosulfonatos por
otra parte no pueden tener lugar porque la pentosa y los
lignosulfonatos permanecen en solución. La reacción del furfural
con si mismo es impedida por la ausencia de iones de hidrógeno en la
fase de vapor.
Se selecciona el tiempo de residencia en el
reactor para que permita la conversión completa de la pentosa. No
se requiere ninguna adición de ácido debido a la acidez innata del
licor, que realiza una catálisis suficientemente fuerte.
No hacen falta intercambiadores de calor,
evitando de este modo los problemas asociados con el sulfato cálcico
anteriormente comentados.
En lugar de utilizar aire caliente como fuente
auxiliar de calor, se puede emplear otros gases o mezclas de gases
calientes (como un gas de combustión caliente) o el mercurio
caliente, todos los cuales son fáciles de separar del licor al
final de la reacción.
Se apreciará que se necesita un aporte de calor
relativamente pequeño del agente térmico auxiliar, puesto que en
esencia todo lo que se le exige es que vaporice el furfural
producido. El bajo nivel de vaporización de furfural, sobre todo a
temperaturas elevadas, significa que se necesita poco calor
auxiliar.
El rendimiento de furfural incrementa con el
aumento de la temperatura en el reactor puesto que las pérdidas por
las reacciones con pentosa y lignosulfonatos así como los bisulfitos
se suprimen a temperaturas más elevadas a causa del efecto de
entropía en todas las reacciones de agregación.
Se apreciará que no es necesario añadir ácido
alguno al licor para la catálisis, puesto que la acidez innata del
licor efectúa una catálisis suficientemente fuerte.
El proceso de la invención se describe a
continuación en relación con el organigrama que se acompaña.
Una bomba 1 alimenta un licor residual de
lignosulfonato a través de un mezclador en línea 2, en el que la
inyección de vapor lo calienta hasta una temperatura de entre 180 y
280 grados centígrado, aumentando la presión en consecuencia de
este modo. Mediante una válvula de estrangulación 3, el licor se
somete a una menor reducción de presión en el cabezal de un reactor
de columna aislada térmicamente 4 y a continuación fluye hacia abajo
para salir por la parte inferior por un ciclón 5 que produce una
descompresión, un enfriamiento y un espesamiento.
El aire comprimido se calienta eléctricamente en
un intercambiador de calor y se alimenta por el circuito de control
7 al fondo del reactor. El aire caliente se cuela hacia arriba,
cediendo su calor al licor y manteniendo el licor en un estado de
ebullición de este modo antes de salir del cabezal del reactor por
un circuito de control 8, un condensador 9 y una columna de
absorción atmosférica 10 dotada de una bomba de circulación 11.
El circuito de control mantiene la presión en el
cabezal del reactor a un valor ligeramente inferior a la presión de
licor introducido. De este modo, al liberar vapor, el licor sufre
una depresión menor hasta una temperatura ligeramente inferior,
mientras el aire caliente mantiene el licor en un estado de
ebullición en todo el reactor. El furfural producido se vaporiza
inmediata y completamente y se une con el aire y el vapor para
formar una mezcla gaseosa que se condensa en 9 y a continuación se
recoge en el depósito 12. Las pequeñas cantidades de furfural
arrastradas por el aire se recogen en la columna de absorción y se
recogen en el depósito 12.
La velocidad de entrada del licor y las
dimensiones del reactor se establecen para corresponderse con un
tiempo predeterminado de residencia del licor en el reactor.
Claims (8)
1. Proceso para la elaboración de furfural a
partir de licor residual de lignosulfonato que contiene pentosa,
caracterizado en que el licor se mantiene en su punto de
ebullición mediante una fuente de calor auxiliar y una
descompresión controlada durante suficiente tiempo para que la
pentosa se convierta en furfural, que se transfiere inmediatamente
a la fase de vapor en cuanto se conforma, y en la separación de la
fase de vapor con abundante furfural de la fase líquida sin que el
furfural reaccione con la pentosa, el lignosulfonato o si
mismo.
2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en que la fuente de calor auxiliar es aire caliente presurizado que
se introduce en el reactor (4) a un nivel bajo, siendo
predeterminada la velocidad de introducción, temperatura y presión
de la fuente de calor auxiliar para que ceda su calor durante la
filtración a través del licor para mantener el licor en un estado
de
ebullición.
ebullición.
3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado en que la descompresión parcial en el reactor
(4) consigue una temperatura de entre 170 y 270 grados
centígrado.
4. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en que la fuente de calor auxiliar es un gas de combustión
caliente.
5. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en que la fuente de calor auxiliar es una mezcla ventajosa de
gases.
6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en que la fuente de calor auxiliar es aire precalentado y
presurizado.
7. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en que la fuente de calor auxiliar es mercurio líquido caliente.
8. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en que la fuente de calor auxiliar es un gas a una temperatura de
entre 400 y 2000 grados centígrado y preferentemente de entre 600 y
2000 grados
centígrado.
centígrado.
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