RU2723875C1 - Method of producing furfural resin based on hemicelluloses of plant raw material for gluing wood materials - Google Patents
Method of producing furfural resin based on hemicelluloses of plant raw material for gluing wood materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723875C1 RU2723875C1 RU2019133722A RU2019133722A RU2723875C1 RU 2723875 C1 RU2723875 C1 RU 2723875C1 RU 2019133722 A RU2019133722 A RU 2019133722A RU 2019133722 A RU2019133722 A RU 2019133722A RU 2723875 C1 RU2723875 C1 RU 2723875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen chloride
- temperature
- saturation
- dry
- concentration
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
- C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D307/38—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
- C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
- C07D307/46—Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom
- C07D307/48—Furfural
- C07D307/50—Preparation from natural products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J197/00—Adhesives based on lignin-containing materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для склеивания древесных материалов в производстве фанеры, древесностружечных (ДСП), древесноволокнистых плит (ДВП) и других целей.The invention relates to the woodworking industry and can be used for gluing wood materials in the production of plywood, particle board (particleboard), fiberboard (MDF) and other purposes.
При производстве ДСП, ДВП и фанеры наиболее широкое распространение получили клеевые массы на основе карбамидоформальдегидных смол (КФС дешевы, бесцветны, имеют высокую скорость отверждения, а изделия на их основе характеризуются достаточной прочностью. Однако, древесные плиты и фанера, склеенные КФС, имеют невысокую водостойкость в холодной воде и разрушаются в кипящей воде, а, главное, в процессе эксплуатации выделяют значительные количества токсичного формальдегида (Кондратьев В.П., Кондращенко В.И., Шредер В.Е. Синтетические смолы в деревообработке. - СПб.: Изд-во Политехн., ун-та, 2013. - 412 с.).In the production of particleboard, fiberboard and plywood, adhesive masses based on urea-formaldehyde resins were most widely used (KFS are cheap, colorless, have a high curing speed, and products based on them are characterized by sufficient strength. However, wood-based panels and plywood glued by KFS have low water resistance in cold water and are destroyed in boiling water, and, most importantly, significant amounts of toxic formaldehyde are released during operation (Kondratyev V.P., Kondrashchenko V.I., Schroeder V.E. Synthetic resins in woodworking. - St. Petersburg: Izd- in Polytechnic., un-that, 2013 .-- 412 p.).
Существуют большое количество патентов, направленных на решение проблемы снижения токсичности клеевой массы на основе формальдегиднх смол, например, патенты RU 2132769, RU 2470050, RU 2648321.There are a large number of patents aimed at solving the problem of reducing the toxicity of adhesive masses based on formaldehyde resins, for example, patents RU 2132769, RU 2470050, RU 2648321.
Помимо формальдегидных смол используются эпоксидные, полиуретановые, поливинилацетатные и другие клеи. Однако их использование имеет весьма ограниченный характер, связанный либо с их высокой стоимостью, либо с отсутствием необходимых эксплуатационных свойств. Следует отметить, что все перечисленные выше клеевые массы изготавливаются из нефтехимического сырья и имеют низкую экологическую составляющую.In addition to formaldehyde resins, epoxy, polyurethane, polyvinyl acetate and other adhesives are used. However, their use is very limited, associated either with their high cost, or with the lack of the necessary operational properties. It should be noted that all of the above adhesive masses are made from petrochemical raw materials and have a low environmental component.
Известно также использование смол на основе возобновляемого растительного сырья, - фурфурола, фурфурилового спирта или фурфурол-ацетонового мономера (патенты RU 2287548, RU 2276010, RU 2309836). Смолы на основе фурфурола при повышенных температурах в присутствии кислых катализаторов конденсируются и образуют сшитые сетчатые термореактивные полимеры. Клеевые композиции на основе фурфурола обладают хорошей прочностью и водостойкостью. Большим недостатком этих смол является их высокая стоимость, связанная со способами получения фурфурола.It is also known to use resins based on renewable plant materials — furfural, furfuryl alcohol or furfural-acetone monomer (patents RU 2287548, RU 2276010, RU 2309836). Furfural-based resins condense at elevated temperatures in the presence of acidic catalysts and form cross-linked net thermosetting polymers. Furfural adhesive compositions have good strength and water resistance. The big disadvantage of these resins is their high cost associated with methods for producing furfural.
Фурфурол получают из гемицеллюлоз растительного сырья при обработке их минеральными кислотами. Используют растительное сырье с высоким содержанием пентозанов - древесину лиственных пород (березу, осину) или сельскохозяйственные отходы (солома, кукурузная кочерыжка). В начале, сырье смешивают с раствором серной кислоты и при нагреве гидролизуют гемицеллюлозы до пентозных сахаров, которые в кислой среде при температурах 150-170°С дегидратируются с образованием фурфурола. Фурфурол летуч с паром и при продувке реактора острым паром выводится в виде конденсата с содержанием фурфурола около 3%. Фурфурольный конденсат разделяют на трехступенчатой ректификационной установке и получают чистый фурфурол, освобожденный от побочных продуктов (уксусная кислота, метанол). Общий выход фурфурола не превышает 8-12% от массы сухого растительного сырья (менее 50% теоретического выхода).Furfural is obtained from hemicelluloses of plant materials by processing them with mineral acids. Use plant materials with a high content of pentosans - hardwood (birch, aspen) or agricultural waste (straw, corn cob). In the beginning, the raw materials are mixed with a solution of sulfuric acid and upon heating, hemicelluloses are hydrolyzed to pentose sugars, which in an acidic environment at temperatures of 150-170 ° C are dehydrated to form furfural. Furfurol is volatile with steam and when the reactor is purged with steam, it is withdrawn in the form of condensate with a furfural content of about 3%. The furfural condensate is separated in a three-stage distillation unit to obtain pure furfural, freed from by-products (acetic acid, methanol). The total yield of furfural does not exceed 8-12% by weight of dry plant materials (less than 50% of theoretical yield).
Процесс получения фурфурола очень энергозатратный, нуждается в сложном кислотостойком оборудовании, работающим под давлением до 20 бар и температуре до 180°С (Холькин Ю.И. «Технология гидролизных производств». - М.: «Лесная промышленность», 1988. - с. 346-360). Эти обстоятельства определяют высокую стоимость фурфурола и его производных.The process of obtaining furfural is very energy-consuming, requires sophisticated acid-resistant equipment operating under pressure up to 20 bar and temperature up to 180 ° C (Kholkin Yu.I. “Technology of hydrolysis production.” - M.: Forest Industry, 1988. - p. 346-360). These circumstances determine the high cost of furfural and its derivatives.
По совокупности существенных признаков наиболее близким к заявляемому способу является способ гидролиза гемицеллюлоз растительного сырья с получением гидролизатов, содержащих ксилозу для получения ксилита по патенту RU 2643724, который принят в качестве прототипа.The set of essential features closest to the claimed method is a method of hydrolysis of hemicelluloses of plant materials to obtain hydrolysates containing xylose to obtain xylitol according to patent RU 2643724, which is adopted as a prototype.
Данный известный способ переработки растительного сырья для получения гидролизатов, содержащих ксилозу, для получения ксилита, включающий гидролиз растительного сырья, хлористым водородом, характеризуется тем, что для проведения гидролиза измельченное растительное сырье насыщают хлористым водородом из газовоздушной смеси с концентрацией 0,5-4,0 об. % хлористого водорода при температуре смеси -5…+40°С, насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 35-60% (в пересчете на абсолютно сухое сырье), далее из полученной гидролизат-массы проводят десорбцию хлористого водорода путем ее продувки воздухом с температурой 100-150°С и температурой гидролизат-массы не более 60°С, полученную при десорбции газовоздушную смесь с концентрацией 0,5-4,0 об. % охлаждают до -5…+40°С и используют на стадии насыщения растительного сырья с добавлением свежего хлористого водорода для компенсации его потерь с гидролизат-массой, образующиеся при гидролизе гемицеллюлоз углеводы и олигосахариды экстрагируют из гидролизат-массы при температуре 60-95°С, далее гидролизат, содержащий ксилозу, инвертируют, нейтрализуют, очищают от неуглеводных компонентов, кристаллизуют ксилозу, гидрируют ксилозу до ксилита с последующей очисткой и кристаллизацией ксилита. Данный способ обеспечивает получение ксилозы, поэтому десорбцию хлористого водорода из гидролизат-массы проводят в «мягких» условиях, не допуская ее нагрева выше 60°С. При более высоких температурах происходит снижение выхода ксилозы за счет ее дегидратации и образования фурфурола.This known method of processing plant materials to obtain xylose-containing hydrolysates to produce xylitol, including hydrolysis of plant materials with hydrogen chloride, is characterized in that the crushed plant materials are saturated with hydrogen chloride from a gas mixture with a concentration of 0.5-4.0 for hydrolysis about. % hydrogen chloride at a temperature of the mixture -5 ... + 40 ° C, saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in plant materials is 35-60% (in terms of absolutely dry raw materials), then hydrogen chloride is desorbed from the obtained hydrolyzate mass by blowing it air with a temperature of 100-150 ° C and a temperature of the hydrolyzate mass of not more than 60 ° C obtained from the desorption of a gas-air mixture with a concentration of 0.5-4.0 vol. % is cooled to -5 ... + 40 ° С and used at the stage of saturation of plant materials with the addition of fresh hydrogen chloride to compensate for its losses with the hydrolyzate mass, carbohydrates and oligosaccharides formed during hydrolysis of hemicelluloses are extracted from the hydrolyzate mass at a temperature of 60-95 ° С then the hydrolyzate containing xylose is inverted, neutralized, purified from non-carbohydrate components, xylose is crystallized, xylose is hydrogenated to xylitol, followed by purification and crystallization of xylitol. This method provides xylose, therefore, the desorption of hydrogen chloride from the hydrolyzate mass is carried out in "mild" conditions, preventing it from heating above 60 ° C. At higher temperatures, xylose yield decreases due to its dehydration and the formation of furfural.
Задачей изобретения является создание технологии получения фурфурольной смолы путем проведение полной дегидратации пентозных Сахаров до фурфурола с последующей его олигомеризацией и образованием водорастворимой смолы.The objective of the invention is to create a technology for producing furfural resin by conducting complete dehydration of pentose sugars to furfural, followed by its oligomerization and the formation of a water-soluble resin.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to solve the technical problem indicated by the applicant and obtain the technical result provided by the invention.
Согласно изобретению способ получения фурфурольной смолы на основе гемицеллюлоз растительных материалов для склеивания изделий из древесины, включающий гидролиз растительного сырья хлористым водородом, характеризуется тем, что измельченное растительное сырье насыщают хлористым водородом из газо-воздушной смеси с концентрацией 0,5-25,0 об. % хлористого водорода при температуре 20-60°С до содержания хлористого водорода 35-50% от массы сухого сырья, после чего высушивают полученную после насыщения гидролизат-массу воздухом с температурой 120-350°С до остаточного содержания хлористого водорода менее 0,5% от массы сухого сырья и конечной температуры гидролизат-массы не более 110°С, после чего из сухой гидролизат-массы выделяют фурфурольную смолу экстракцией с использованием воды или алифатических спиртов при температуре 50-80°С и последующим упариванием полученного экстракта под вакуумом до концентрации сухих веществ 35-65%, затем рекуперируют хлористый водород для чего используют часть отходящих газов сушки на стадии насыщения растительного сырья и охлаждают другую часть отходящих газов сушки охлаждают до температуры 20-40°С с образованием конденсата, после чего осуществляют последующую азеотропную солевую ректификацию конденсата вместе со свежей соляной кислотой, при этом используют полученный при солевой ректификации хлористый водород на стадии насыщения растительного сырья.According to the invention, a method for producing furfural resin based on hemicelluloses of plant materials for gluing wood products, including hydrolysis of plant materials with hydrogen chloride, characterized in that the crushed plant materials are saturated with hydrogen chloride from a gas-air mixture with a concentration of 0.5-25.0 vol. % hydrogen chloride at a temperature of 20-60 ° C to a hydrogen chloride content of 35-50% by weight of the dry feed, and then the hydrolyzate mass obtained after saturation is dried with air at a temperature of 120-350 ° C to a residual hydrogen chloride content of less than 0.5% from the mass of dry raw materials and the final temperature of the hydrolyzate mass is not more than 110 ° C, after which a furfural resin is isolated from the dry hydrolyzate mass by extraction using water or aliphatic alcohols at a temperature of 50-80 ° C and subsequent evaporation of the obtained extract under vacuum to dry concentration 35-65% of the substances, then hydrogen chloride is recovered, for which a part of the drying exhaust gas is used at the stage of saturation of the plant material, and the other part of the drying exhaust gas is cooled, cooled to a temperature of 20-40 ° С with the formation of condensate, after which the subsequent azeotropic salt rectification of the condensate is carried out together with fresh hydrochloric acid, using chlorine obtained during saline rectification true hydrogen at the stage of saturation of plant materials.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:In addition, the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional optional features, namely:
- в качестве растительного сырья используют лиственные породы древесины или сельскохозяйственные отходы с высоким содержанием пентозанов;- as plant materials use hardwood or agricultural waste with a high content of pentosans;
- для проведения гидролиза используют измельченное растительное сырье с относительной влажностью 35-60% и средним размером частиц 0,5-25 мм;- for hydrolysis using crushed plant material with a relative humidity of 35-60% and an average particle size of 0.5-25 mm;
- насыщение растительного сырья хлористым водородом проводят в две стадии: на первой стадии насыщение ведут отходящими газами, полученными при сушке гидролизат-массы с температурой 20-60°С и концентрацией хлористого водорода 0,5-4,0 об. %, а на второй стадии насыщение растительного сырья ведут газовоздушной смесью с температурой 20-60°С и концентрацией хлористого водорода 10-25 об. %;- saturation of plant materials with hydrogen chloride is carried out in two stages: at the first stage, saturation is carried out by exhaust gases obtained by drying the hydrolyzate mass with a temperature of 20-60 ° C and a concentration of hydrogen chloride of 0.5-4.0 vol. %, and in the second stage, the saturation of plant materials is a gas-air mixture with a temperature of 20-60 ° C and a concentration of hydrogen chloride of 10-25 vol. %;
- для экстракции используют этиловый или изопропиловый спирты.- ethyl or isopropyl alcohols are used for extraction.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что в результате проведения параллельных процессов гидролиза гемицеллюлоз растительного сырья хлористым водородом, дегидратации и олигомеризации продуктов гидролиза с обеспечивается получение водорастворимой фурфурольной смолы, пригодной для склеивания древесных материалов в производстве фанеры, древесно-стружечных (ДСП), древесноволокнистых плит (ДВП) и других целей.The claimed combination of essential features ensures the achievement of a technical result, which consists in the fact that as a result of parallel processes of hydrolysis of hemicelluloses of plant materials with hydrogen chloride, dehydration and oligomerization of hydrolysis products, a water-soluble furfural resin suitable for bonding wood materials in the production of plywood, wood particle board (particleboard), fiberboard (MDF) and other purposes.
Сущность изобретения поясняется технологической схемой с указанием материальных потоков заявленного способа получения фурфурольной смолы на основе гемицеллюлоз растительного сырья на примере использования древесины березы.The invention is illustrated by the technological scheme indicating the material flows of the claimed method for producing furfural resin based on hemicelluloses of vegetable raw materials using birch wood as an example.
Заявленный способ реализуют следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
В качестве растительного сырья используют древесину лиственных пород (березу, осину) или сельскохозяйственные отходы (солома, кукурузная кочерыжка) с высоким содержанием пентозанов. Сырье с влажностью 35-65% обрабатывают в соответствии со следующими технологическими операциями:As plant materials, hardwood (birch, aspen) or agricultural waste (straw, corn cob) with a high content of pentosans are used. Raw materials with a moisture content of 35-65% are processed in accordance with the following technological operations:
1. Насыщение растительного сырья хлористым водородом из газо-воздушной смеси с концентрацией 0,5-25,0 об. %, при температуре смеси 20-60°С до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 35-50 масс. % (в пересчете на абсолютно сухое сырье). В процессе насыщения происходит гидролиз гемицеллюлоз растительного сырья с образованием пентозных Сахаров и их частичная дегидратация до фурфурола. Сухая гидролизат-масса содержит 18-28% (в зависимости от вида растительного сырья) водорастворимой фурфурольной смолы, 70-80% целлолигнина, менее 0,5% остаточного хлористого водорода и 2-4% воды1. The saturation of plant materials with hydrogen chloride from a gas-air mixture with a concentration of 0.5-25.0 vol. %, at a temperature of the mixture of 20-60 ° C until the concentration of hydrogen chloride in the plant material reaches 35-50 mass. % (in terms of absolutely dry raw materials). In the process of saturation, hydrolysis of hemicelluloses of plant materials occurs with the formation of pentose sugars and their partial dehydration to furfural. The dry hydrolyzate mass contains 18-28% (depending on the type of plant material), water-soluble furfural resin, 70-80% cellolignin, less than 0.5% residual hydrogen chloride and 2-4% water
2. Десорбция влаги и хлористого водорода из полученной гидролизат-массы воздухом с температурой 120-350°С и конечной температурой гидролизат-массы 100-110°С до остаточной концентрации хлористого водорода менее 0,5% от сухой массы. В процессе десорбции (сушки) происходит полная дегидратация пентоз и олигомеризация фурфурола с образованием в сухой гидролизат-массе водорастворимой фурфурольной смолы.2. Desorption of moisture and hydrogen chloride from the obtained hydrolyzate mass with air with a temperature of 120-350 ° C and a final temperature of the hydrolyzate mass of 100-110 ° C to a residual concentration of hydrogen chloride of less than 0.5% of the dry weight. During desorption (drying), pentoses are completely dehydrated and furfural is oligomerized to form a water-soluble furfural resin in the dry hydrolyzate mass.
3. Экстракция из сухой клеевой массы продуктов олигомеризации фурфурола водой или алифатическими спиртами (этиловым или изопропиловым), упаривание экстракта под вакуумом до концентрации сухих веществ 35-65%. Фурфурольную смолу выделяют из сухой гидролизат-массы экстракцией водой или алифатическими спиртами при температуре 60-80°С, при необходимости нейтрализуют аммиаком до рН 3-8 и упаривают в вакууме при 60-80°С до концентрации сухих веществ 35-65%.3. Extraction from a dry adhesive mass of furfural oligomerization products with water or aliphatic alcohols (ethyl or isopropyl), evaporation of the extract under vacuum to a dry matter concentration of 35-65%. The furfural resin is isolated from the dry hydrolyzate mass by extraction with water or aliphatic alcohols at a temperature of 60-80 ° C, if necessary, neutralized with ammonia to pH 3-8 and evaporated in vacuum at 60-80 ° C to a dry matter concentration of 35-65%.
4. Регенерация хлористого водорода путем охлаждения до 20-60°С части полученной при десорбции газо-воздушной смеси с образованием конденсата (соляной кислоты) и последующее разложение соляной кислоты методом солевой ректификации.4. Regeneration of hydrogen chloride by cooling to 20-60 ° C of the portion obtained by desorption of a gas-air mixture with the formation of condensate (hydrochloric acid) and the subsequent decomposition of hydrochloric acid by salt rectification.
5. Использование регенерированного хлористого водорода на стадии насыщения растительного сырья с добавлением свежего хлористого водорода для компенсации его потерь с сухой гидролизат-массой.5. The use of regenerated hydrogen chloride at the stage of saturation of plant materials with the addition of fresh hydrogen chloride to compensate for its loss with dry hydrolyzate mass.
Фурфурольная смола при нагреве более 120°С в кислой среде подвергается поликонденсации с образованием термореактивного полимера, не растворимого в воде и органических растворителях.Furfural resin, when heated above 120 ° C in an acidic medium, undergoes polycondensation with the formation of a thermosetting polymer insoluble in water and organic solvents.
Фурфурольная смола или сухая гидролизат-масса может быть использована для склеивания изделий из древесины. В фурфурольную смолу могут быть добавлены в качестве наполнителя или функциональной добавки размолотый сухой целлолигнин или сухая гидролизат-масса.Furfural resin or dry hydrolyzate mass can be used for gluing wood products. To the furfural resin, ground dry cellolignin or dry hydrolyzate mass can be added as a filler or functional additive.
Практическая реализация заявленного способа иллюстрируется следующими примерами.The practical implementation of the claimed method is illustrated by the following examples.
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
Опилки из древесины березы с влажностью 55% насыщают хлористым водородом из газо-воздушной смеси с концентрацией 4,0% об хлористого водорода при температуре смеси 40°С. Насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 40-45 масс. % (в пересчете на абсолютно сухое сырье). Гидролизат-массу после насыщения продувают горячим воздухом с температурой 350°С для десорбции хлористого водорода, дегидратации пентоз и олигомеризации фурфурола при конечной температуре гидролизат-массы 110°С до остаточной концентрации хлористого водорода 0,5% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). Полученную после десорбции сухую гидролизат-массу с содержанием водорастворимой фурфурольной смолы 21% экстрагируют водой при температуре 80°С. Экстракт упаривают при температуре 60°С под вакуумом до концентрации сухих веществ 35-65%. Выход фурфурольной смолы (в пересчете на сухую массу) составляет 20% от массы сухого сырья. К полученной при десорбции газовоздушной смеси с концентрацией хлористого водорода 3,5 об. % и температурой 60°С, прибавляют свежий хлористый водород до концентрации 4,0% об и используют на стадии насыщения растительного сырья.Sawdust from birch wood with a moisture content of 55% is saturated with hydrogen chloride from a gas-air mixture with a concentration of 4.0% by volume of hydrogen chloride at a temperature of the mixture of 40 ° C. Saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in plant materials reaches 40-45 mass. % (in terms of absolutely dry raw materials). After saturation, the hydrolyzate mass is purged with hot air with a temperature of 350 ° C for the desorption of hydrogen chloride, dehydration of pentoses and oligomerization of furfural at a final temperature of the hydrolyzate mass of 110 ° C to a residual concentration of hydrogen chloride of 0.5% (in terms of absolutely dry raw materials). The dry hydrolyzate mass obtained after desorption with a water-soluble furfural resin content of 21% is extracted with water at a temperature of 80 ° C. The extract is evaporated at a temperature of 60 ° C under vacuum to a solids concentration of 35-65%. The yield of furfural resin (in terms of dry weight) is 20% by weight of dry raw materials. To obtained by desorption of a gas-air mixture with a concentration of hydrogen chloride of 3.5 vol. % and a temperature of 60 ° C, add fresh hydrogen chloride to a concentration of 4.0% vol and use at the stage of saturation of plant materials.
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
Измельченную до размеров 10-50 мм кукурузную кочерыжку с влажностью 65% насыщают хлористым водородом газовоздушной смесью с температурой 40°С концентрацией 0,5об. % хлористого водорода. Насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 20% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). После первой стадии насыщения кукурузную кочерыжку дополнительно обрабатывают газо-воздушной смесью с температурой 20°С и концентрацией хлористого водорода 25об. %. Насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 45% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). Насыщенную гидролизат-массу для десорбции хлористого водорода продувают горячим воздухом с температурой 120°С и конечной температурой гидролизат-массы 100°С до остаточной концентрации хлористого водорода 0,5% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). Полученную после десорбции сухую гидролизат-массу с содержанием водорастворимой фурфурольной смолы 25% экстрагируют водой при температуре 80°С. Экстракт упаривают при температуре 50-70°С под вакуумом до концентрации сухих веществ 35-65%. Выход фурфурольной смолы (в пересчете на сухую массу) составляет 24% от веса сухого сырья. Полученную при десорбции газо-воздушную смесь (50% общего количества) с концентрацией хлористого водорода 0,5 об. % используют на первой стадии насыщения растительного сырья. Вторую половину газо-воздушной смеси охлаждают до температуры 20-40°С. Образующийся при охлаждении конденсат (соляная кислота) с концентрацией 30-35% подвергают солевой ректификации вместе со свежей соляной кислотой. Полученный при ректификации хлористый водород используют на второй стадии насыщения растительного сырья.Crushed to a size of 10-50 mm corn cob with a moisture content of 65% is saturated with hydrogen chloride gas-air mixture with a temperature of 40 ° C concentration of 0.5 vol. % hydrogen chloride. Saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in plant materials reaches 20% (in terms of absolutely dry raw materials). After the first stage of saturation, the corn cob is further treated with a gas-air mixture with a temperature of 20 ° C and a concentration of hydrogen chloride of 25 vol. % Saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in plant materials reaches 45% (in terms of absolutely dry raw materials). The saturated hydrolyzate mass for desorption of hydrogen chloride is purged with hot air with a temperature of 120 ° C and a final temperature of the hydrolyzate mass of 100 ° C to a residual concentration of hydrogen chloride of 0.5% (in terms of absolutely dry raw materials). The dry hydrolyzate mass obtained after desorption with a water-soluble furfural resin content of 25% is extracted with water at a temperature of 80 ° C. The extract is evaporated at a temperature of 50-70 ° C under vacuum to a solids concentration of 35-65%. The yield of furfural resin (in terms of dry weight) is 24% of the weight of dry raw materials. Obtained during desorption, a gas-air mixture (50% of the total) with a concentration of hydrogen chloride of 0.5 vol. % used in the first stage of saturation of plant materials. The second half of the gas-air mixture is cooled to a temperature of 20-40 ° C. The condensate formed during cooling (hydrochloric acid) with a concentration of 30-35% is subjected to saline rectification together with fresh hydrochloric acid. Obtained by rectification, hydrogen chloride is used in the second stage of saturation of plant materials.
ПРИМЕР 3EXAMPLE 3
Мелкие древесные частицы (микростружка) фракции 2/0 мм от производства древесно-стружечных плит с содержанием древесины березы и осины в соотношении 1:1, влажностью 35% насыщают хлористым водородом из газо-воздушной смеси с температурой 40°С и концентрацией 1,5об. % хлористого водорода. Насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в сырье 17-20% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). На второй стадии микростружку дополнительно обрабатывают газо-воздушной смесью хлористого водорода с температурой 60°С и концентрацией 15об. % хлористого водорода. Насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 40% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). Насыщенную гидролизат-массу для десорбции хлористого водорода продувают горячим воздухом с температурой 200°С и конечной температурой гидролизат-массы 110°С до остаточной концентрации хлористого водорода 0,5% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). После десорбции получают сухую гидролизат-массу с содержанием водорастворимой фурфурольной смолы 18%. Полученную при десорбции газо-воздушную смесь (30% общего количества) с концентрацией хлористого водорода 1,5 об. % используют на первой стадии насыщения растительного сырья. Остаток газо-воздушной смеси охлаждают до температуры 20-40°С. Образующийся при охлаждении конденсат (соляная кислота) с концентрацией 30-35% подвергают солевой ректификации вместе со свежей соляной кислотой. Полученный при ректификации хлористый водород используют на второй стадии насыщения растительного сырья.Small wood particles (micro-chips) of a fraction of 2/0 mm from the production of chipboards with birch and aspen wood in a ratio of 1: 1, 35% humidity are saturated with hydrogen chloride from a gas-air mixture with a temperature of 40 ° C and a concentration of 1.5 . % hydrogen chloride. Saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in the raw material reaches 17-20% (in terms of absolutely dry raw materials). In the second stage, the micro-chips are additionally treated with a gas-air mixture of hydrogen chloride with a temperature of 60 ° C and a concentration of 15ob. % hydrogen chloride. Saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in plant materials reaches 40% (in terms of absolutely dry raw materials). The saturated hydrolyzate mass for the desorption of hydrogen chloride is purged with hot air with a temperature of 200 ° C and a final temperature of the hydrolyzate mass of 110 ° C to a residual concentration of hydrogen chloride of 0.5% (in terms of absolutely dry raw materials). After desorption, a dry hydrolyzate mass is obtained with a water-soluble furfural resin content of 18%. Obtained during desorption, a gas-air mixture (30% of the total) with a concentration of hydrogen chloride of 1.5 vol. % used in the first stage of saturation of plant materials. The remainder of the gas-air mixture is cooled to a temperature of 20-40 ° C. The condensate formed during cooling (hydrochloric acid) with a concentration of 30-35% is subjected to saline rectification together with fresh hydrochloric acid. Obtained during rectification, hydrogen chloride is used in the second stage of saturation of plant materials.
ПРИМЕР 4EXAMPLE 4
На первой стадии технологическую щепу из древесины березы с влажностью 40% насыщают хлористым водородом газо-воздушной смесью с температурой 40°С концентрацией 1,8об. % хлористого водорода. Насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 20-25% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). На второй стадии щепу с первой стадии насыщения дополнительно обрабатывают газо-воздушной смесью хлористого водорода с температурой 20°С концентрацией 25об. % хлористого водорода. Насыщение производят до достижения концентрации хлористого водорода в растительном сырье 35-40% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). Насыщенную гидролизат-массу для десорбции хлористого водорода продувают горячим воздухом с температурой 250°С и конечной температурой гидролизат-массы 110°С до остаточной концентрации хлористого водорода 0,5% (в пересчете на абсолютно сухое сырье). Полученную после десорбции сухую гидролизат-массу с содержанием водорастворимой фурфурольной смолы 21% подвергают экстракции 85-88% изопропиловым спиртом при температуре 50-60°С. Экстракт упаривают до концентрации сухих веществ 55-65%. Выход фурфурольной смолы (в пересчете на сухую массу) составляет 20% от веса сухого сырья. Половину полученной при десорбции (сушке) газо-воздушной смеси с концентрацией хлористого водорода 1,8% используют на первой стадии насыщения растительного сырья, а вторую половину газовоздушной смеси охлаждают до 30°С, а образующийся при охлаждении конденсат (соляная кислота) с концентрацией 30-35% подвергают солевой ректификации вместе со свежей соляной кислотой. Полученный при ректификации хлористый водород используют на второй стадии насыщения растительного сырья.At the first stage, technological chips made of birch wood with a humidity of 40% are saturated with hydrogen chloride in a gas-air mixture with a temperature of 40 ° C and a concentration of 1.8 vol. % hydrogen chloride. Saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in the plant material reaches 20-25% (in terms of absolutely dry raw materials). In the second stage, the chips from the first saturation stage are additionally treated with a gas-air mixture of hydrogen chloride with a temperature of 20 ° C at a concentration of 25 rpm. % hydrogen chloride. Saturation is carried out until the concentration of hydrogen chloride in plant materials reaches 35-40% (in terms of absolutely dry raw materials). The saturated hydrolyzate mass for the desorption of hydrogen chloride is purged with hot air with a temperature of 250 ° C and a final temperature of the hydrolyzate mass of 110 ° C to a residual concentration of hydrogen chloride of 0.5% (in terms of absolutely dry raw materials). The dry hydrolyzate mass obtained after desorption with a water-soluble furfural resin content of 21% is subjected to extraction with 85-88% isopropyl alcohol at a temperature of 50-60 ° C. The extract is evaporated to a solids concentration of 55-65%. The yield of furfural resin (in terms of dry weight) is 20% of the weight of dry raw materials. Half of the gas-air mixture obtained by desorption (drying) with a concentration of hydrogen chloride of 1.8% is used in the first stage of saturation of plant materials, and the second half of the gas-air mixture is cooled to 30 ° C, and the condensate formed during cooling (hydrochloric acid) with a concentration of 30 -35% are subjected to saline rectification together with fresh hydrochloric acid. Obtained during rectification, hydrogen chloride is used in the second stage of saturation of plant materials.
ПРИМЕР 5EXAMPLE 5
Сухую гидролизат-массу, полученную по примеру 4, подвергают экстракции этиловым спиртом концентрацией 95% при температуре 50-60°С. Экстракт упаривают до концентрации сухих веществ 55-65%. Выход фурфурольной смолы (в пересчете на сухую массу) от веса сухого сырья составляет 20%.The dry hydrolyzate mass obtained in example 4 is subjected to extraction with ethyl alcohol at a concentration of 95% at a temperature of 50-60 ° C. The extract is evaporated to a solids concentration of 55-65%. The yield of furfural resin (in terms of dry weight) of the weight of dry raw materials is 20%.
Характеристика клеящей способности фурфурольной смолы, как отдельного продукта, так и находящегося в составе гидролизат-массы, приведена на примере изготовления древесного композиционного материала (ДКМ). В табл. 1 представлены характеристики ДКМ, полученных с использованием фурфурольной смолы, сухой гидролизат-массы (с содержанием фурфурольной смолы 21%) и КФС марки КФ МТ-15, широко применяемой в производстве ДСП, ДВП и фанеры.The characteristics of the adhesive ability of furfural resin, both an individual product and that which is part of the hydrolyzate mass, are given by the example of manufacturing a wood composite material (DCM). In the table. Figure 1 shows the characteristics of DCMs obtained using furfural resin, dry hydrolyzate mass (with a furfural resin content of 21%) and KFS grade KF MT-15, which is widely used in the manufacture of particleboard, fiberboard and plywood.
Для изготовления ДКМ использовали древесные частицы и гидролизат-массу влажностью 2…3%. Древесные частицы смешивали с экстрактами или сухой гидролизат-массой, формировали пакет, который затем прессовали в горячем прессе. При изготовлении ДКМ с КФС в смолу вводили отвердитель - хлорид аммония в виде водного раствора концентрацией 20% в количестве 2,0% абсолютно сухой соли от массы абсолютно сухой КФС. Толщина ДКМ 10 мм, расчетная плотность 700 и 950 кг/м3. Режимы горячего прессования: температура 160°С, удельное давление прессования 2,5 МПа для ДКМ плотностью 700 кг/м3 и 3,0 МПа для ДКМ плотностью 950 кг/м3, удельное время прессования 0,4 мин/мм толщины ДКМ для ДКМ плотностью 700 кг/м3 и 1,0 мин/мм для ДКМ плотностью 950 кг/м3. После прессования ДКМ кондиционировали при температуре 20±2°С и относительной влажности воздуха 65±5% в течение 3 суток. Плотность, абсолютную влажность, разбухание по толщине и водопоглощение в холодной и кипящей воде готовых ДКМ испытывали по ГОСТ 10634. Определение выделения формальдегида из ДКМ проводили методом WKI (Роффазль Э. «Выделение формальдегида из древесностружечных плит» - М.: Экология, 1991. - 160 с. - С. 44-47), содержание формальдегида в полученных образцах определяли фотоколориметрическим методом по ГОСТ 27678.For the manufacture of DCM used wood particles and hydrolyzate mass with a moisture content of 2 ... 3%. Wood particles were mixed with extracts or dry hydrolyzate mass, a package was formed, which was then pressed in a hot press. In the manufacture of DCM with CFS, a hardener was introduced into the resin - ammonium chloride in the form of an aqueous solution with a concentration of 20% in an amount of 2.0% of absolutely dry salt by weight of absolutely dry CFS. The thickness of the DCM 10 mm, the estimated density of 700 and 950 kg / m 3 . Hot pressing modes: temperature 160 ° С, specific pressing pressure 2.5 MPa for DCM with a density of 700 kg / m 3 and 3.0 MPa for DCM with a density of 950 kg / m 3 , specific pressing time of 0.4 min / mm of thickness DCM for DCM with a density of 700 kg / m 3 and 1.0 min / mm for DCM with a density of 950 kg / m 3 . After pressing, the DCM was conditioned at a temperature of 20 ± 2 ° C and a relative humidity of 65 ± 5% for 3 days. Density, absolute humidity, thickness swelling and water absorption in cold and boiling water of finished DCMs were tested in accordance with GOST 10634. Determination of formaldehyde emission from DCMs was carried out using the WKI method (E. Roffazl. “Formaldehyde separation from particle boards” - M .: Ecology, 1991. - 160 pp. - P. 44-47), the formaldehyde content in the obtained samples was determined by the photocolorimetric method according to GOST 27678.
Данные таблицы 1 показывают, что применение фурфурольной смолы в чистом виде или в составе гидролизат-массы позволяет получать ДКМ со значительно меньшим уровнем содержания формальдегида по сравнению с ДКМ на основе КФС. Кроме того материалы на основе фурфурольной смолы имеют более высокую водостойкость в холодной воде и сохраняют свою целостность при кипячении, в то время как ДКМ на основе КФС полностью разрушаются. Прочность ДКМ с фурфурольной смолой несколько ниже по сравнению с ДКМ с КФС, но находится на приемлемом уровне.The data in table 1 show that the use of furfural resin in pure form or in the composition of the hydrolyzate mass allows you to get DCM with a significantly lower level of formaldehyde compared to DCM based on KFS. In addition, materials based on furfural resin have a higher resistance in cold water and retain their integrity when boiled, while DCF based on KFS completely collapse. The strength of DCM with furfural resin is slightly lower compared to DCM with CFS, but is at an acceptable level.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019133722A RU2723875C1 (en) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Method of producing furfural resin based on hemicelluloses of plant raw material for gluing wood materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019133722A RU2723875C1 (en) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Method of producing furfural resin based on hemicelluloses of plant raw material for gluing wood materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2723875C1 true RU2723875C1 (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71096192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019133722A RU2723875C1 (en) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Method of producing furfural resin based on hemicelluloses of plant raw material for gluing wood materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2723875C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2817595C2 (en) * | 2022-10-12 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Кристацел" | Method for obtaining dehydration resin based on polysaccharides of vegetable raw materials |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU206429A1 (en) * | Method of producing monosaccharides | |||
| DE940984C (en) * | 1950-12-27 | 1956-03-29 | Bergin Ag Deutsche | Process for the production of furfural |
| SU1176840A3 (en) * | 1979-08-03 | 1985-08-30 | Бертен Э Ко (Фирма) | Method of producing furfural |
| CA2941318A1 (en) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | Renmatix, Inc. | Method of extraction of furfural and glucose from biomass using one or more supercritical fluids |
| EP2786988B1 (en) * | 2011-11-30 | 2017-06-14 | Oji Holdings Corporation | Method for manufacturing monosaccharides, oligosaccharides, and furfurals from biomass |
| RU2643724C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-02-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Петровский фарватер" | Method for processing vegetable raw material for preparation of xylose-containing hydrolysates, for producing xylitol |
-
2019
- 2019-10-22 RU RU2019133722A patent/RU2723875C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU206429A1 (en) * | Method of producing monosaccharides | |||
| DE940984C (en) * | 1950-12-27 | 1956-03-29 | Bergin Ag Deutsche | Process for the production of furfural |
| SU1176840A3 (en) * | 1979-08-03 | 1985-08-30 | Бертен Э Ко (Фирма) | Method of producing furfural |
| CA2941318A1 (en) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | Renmatix, Inc. | Method of extraction of furfural and glucose from biomass using one or more supercritical fluids |
| EP2786988B1 (en) * | 2011-11-30 | 2017-06-14 | Oji Holdings Corporation | Method for manufacturing monosaccharides, oligosaccharides, and furfurals from biomass |
| RU2643724C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-02-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Петровский фарватер" | Method for processing vegetable raw material for preparation of xylose-containing hydrolysates, for producing xylitol |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2817595C2 (en) * | 2022-10-12 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Кристацел" | Method for obtaining dehydration resin based on polysaccharides of vegetable raw materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0161766B1 (en) | Composite products from lignocellulosic materials | |
| Feng et al. | Valorization of bark for chemicals and materials: A review | |
| US5017319A (en) | Method of making composite products from lignocellulosic materials | |
| CN1041744C (en) | Thermosetting resin material and composite products from lignocellulose | |
| Effendi et al. | Production of renewable phenolic resins by thermochemical conversion of biomass: A review | |
| AU622250B2 (en) | Cellulosic fibrous aggregate and a process for its preparation | |
| US20150354143A1 (en) | Composite boards comprising cellulosic plant material | |
| CN102802893A (en) | Methods for esterifying lignocellulosic material | |
| WO2003092972A1 (en) | Method for making dimensionally stable composite products from lignocellulosic material | |
| CN114292610B (en) | Carbohydrate derived adhesive, and preparation method and application thereof | |
| Lestari et al. | Physical and mechanical properties of glued–laminated lumber from fast-growing tree species using mahogany tannin adhesive | |
| CN1094090C (en) | Board produced with use of grass plant lignin and process for producing the same | |
| CN1008252B (en) | Process for making composite from lignocellulosic materials | |
| Mao et al. | Preparation, properties, and bonding utilization of pyrolysis bio-oil | |
| RU2723875C1 (en) | Method of producing furfural resin based on hemicelluloses of plant raw material for gluing wood materials | |
| JP2017171818A (en) | Method for producing adhesive, and adhesive | |
| He et al. | Utilization of citric acid in wood bonding | |
| RU2817595C2 (en) | Method for obtaining dehydration resin based on polysaccharides of vegetable raw materials | |
| KR20200065006A (en) | Binder for cellulose-containing materials | |
| CN102634298B (en) | Biological oil-starch-glyoxal resin adhesive for artificial board and preparation method of biological oil-starch-glyoxal resin adhesive | |
| Carvalho et al. | Hydrothermal treatment of Eucalyptus strand particles for improvement of oriented strand board (OSB) | |
| WO2015056367A1 (en) | Bonding composition, and board | |
| RU2656067C2 (en) | Method of producing plate materials based on cavitable vegetable raw material and synthetic connections | |
| ES2230829T3 (en) | FORMULATIONS OF NATURAL RESINS. | |
| KR100196687B1 (en) | Thermoplastic resin from lignocellulose |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200901 |