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DE1077649B - Process for the production of polyhydric alcohols from hemicellulose and cellulose-containing vegetable substances - Google Patents

Process for the production of polyhydric alcohols from hemicellulose and cellulose-containing vegetable substances

Info

Publication number
DE1077649B
DE1077649B DEU4525A DEU0004525A DE1077649B DE 1077649 B DE1077649 B DE 1077649B DE U4525 A DEU4525 A DE U4525A DE U0004525 A DEU0004525 A DE U0004525A DE 1077649 B DE1077649 B DE 1077649B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
stage
hydrogen
sugar
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEU4525A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Chem Dr Alfons Apel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Udic SA
Original Assignee
Udic SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Udic SA filed Critical Udic SA
Publication of DE1077649B publication Critical patent/DE1077649B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/18Polyhydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/26Hexahydroxylic alcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Es ist bekannt, aus dem Holz zunächst die leicht hydrolysierbaren Hemicellulosen durch eine Druckkochung mit l°/piger Salzsäure herauszulösen (Vorhydrolyse). Das vorbehandelte Holz wird sodann getrocknet und darauf mit 41°/oiger Salzsäure im Gegenstrom behandelt (Haupthydrolyse). Der nächste Schritt ist die Abtrennung des Lignins und die Rückgewinnung der Salzsäure. Bei der Vorhydrolyse ist eine Temperatur von 180° C erforderlich. Das Vorhydrolysat stellt einen braunen Schlamm dar, der so viel Zersetzungsprodukte enthält, daß eine katalytische Hydrierung zu gewinnbaren mehrwertigen Alkoholen praktisch nicht möglich ist.It is known to first produce the easily hydrolyzable hemicelluloses from wood by means of pressure boiling Dissolve with 1% hydrochloric acid (pre-hydrolysis). The pretreated wood is then dried and then treated with 41% hydrochloric acid in countercurrent (main hydrolysis). The next Step is the separation of the lignin and the recovery of the hydrochloric acid. When pre-hydrolysis is a temperature of 180 ° C is required. The pre-hydrolyzate is a brown sludge that looks like this contains a lot of decomposition products that catalytic hydrogenation to obtainable polyvalent ones Alcohols is practically impossible.

Es ist auch nicht mehr neu, aus stark pentosanhaltigen Pflanzenstoffen mit etwa 25- bis 38°/oiger Salzsäure bei gewöhnlicher Temperatur die Pentosane in Lösung zu bringen und aus den Rückständen nach Entfernen der Lösung der Pentosane mit etwa 4O°/oiger Salzsäure die Hexosen herauszulösen. Dabei wird das cellulosehaltige Material in sägemehlartig feiner Verteilung verwendet. Es ist weiter bekannt, zur selektiven Trennung von Zuckerlösungen aus leicht hydrolysierbaren und schwer hydrolysierbaren Kohlehydratanteilen pflanzlicher Stoffe, die durch eine zweistufige Hydrolyse der letzteren mittels Salzsäure unter Mitverwendung organischer Lösungsmittel erhalten worden sind, die Vorhydrolyse der Pflanzenstoffe bei gewöhnlicher Temperatur mit mittelstarker Salzsäure in Gegenwart eines Wasser und Salzsäure lösenden organischen Lösungsmittels — das die Eigenschaft besitzt, Zucker selektiv zu extrahieren — und die Haupthydrolyse ohne Lösungsmittel mit hochkonzentrierter Salzsäure bei gewöhnlicher Temperatur durchzuführen, wodurch eine optimale Trennung nach Menge und prozentualer Zusammensetzung der Zuckerkomponenten gewährleistet wird.It is also no longer new, made from plant substances with a high content of pentosan with about 25 to 38 per cent Hydrochloric acid at ordinary temperature to bring the pentosans into solution and remove the residues after removing the solution of the pentosans with about 40% hydrochloric acid, dissolve the hexoses. Included the cellulose-containing material is used in a sawdust-like fine distribution. It is further known for the selective separation of sugar solutions from easily hydrolyzable and difficult to hydrolyze Carbohydrate components of plant substances, which are produced by a two-stage hydrolysis of the latter using hydrochloric acid have been obtained with the use of organic solvents, the prehydrolysis of Plant substances at ordinary temperature with medium strength hydrochloric acid in the presence of a water and hydrochloric acid-dissolving organic solvent - which has the property of sugar selectively extract - and the main hydrolysis without solvent with highly concentrated hydrochloric acid at ordinary Carry out temperature, whereby an optimal separation according to quantity and percentage composition the sugar components is guaranteed.

Man hat auch schon Gemische von bei hoher Temperatur karamelisierenden Mono- und/oder Disacchariden mit Polysacchariden, insbesondere dextrinhaltiger Glukose, der Hydrierung unterwerfen bei Temperaturen, die während der Hydrierung stufenweise oder kontinuierlich gesteigert werden. Hierbei werden Drücke von etwa 100 atü und Temperaturen von etwa 140 bis 200° C benutzt.Mixtures of mono- and / or disaccharides which caramelize at high temperatures have also been found with polysaccharides, especially dextrin-containing glucose, subject to hydrogenation Temperatures which are increased gradually or continuously during the hydrogenation. Here Pressures of about 100 atmospheres and temperatures of about 140 to 200 ° C are used.

Im Verfahren gemäß der Erfindung wird — abgesehen davon, daß von einem anderen Material ausgegangen wird ■—· in der ersten Stufe bei etwa 70° C und 60 Atmosphären und in der zweiten Stufe bei etwa 110° C und etwa 40 Atmosphären hydriert.In the method according to the invention - apart from the fact that a different material is used becomes ■ - · in the first stage at about 70 ° C and 60 atmospheres and in the second stage at hydrogenated about 110 ° C and about 40 atmospheres.

Demgemäß ist der Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung mehrwertiger Alkohole aus Hemicellulose und cellulosehaltigen pflanzlichen Stoffen durch Hydrolyse derselben mittels Salzsäure Verfahren zur HerstellungAccordingly, the subject matter of the invention is a process for the preparation of polyhydric alcohols from hemicellulose and cellulose-containing vegetable substances by hydrolysis of the same with hydrochloric acid Method of manufacture

von mehrwertigen Alkoholenof polyhydric alcohols

aus Hemicellulose und cellulosehaltigenfrom hemicellulose and cellulose-containing

pflanzlichen Stoffenvegetable matter

Anmelder:
Udic S.A., Zug (Schweiz)
Applicant:
Udic SA, Zug (Switzerland)

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. A. UllrichRepresentative: Dipl.-Chem. Dr. A. Ullrich

und Dipl.-Chem. Dr. T. Ullrich, Patentanwälte,and Dipl.-Chem. Dr. T. Ullrich, patent attorneys,

Heidelberg, Bismarckstr. 17Heidelberg, Bismarckstrasse 17th

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 11. März 1957
Claimed priority:
Switzerland from March 11, 1957

Dipl.-Chem. Dr. Alfons Apel, Mannheim-Rheinau,
ist als Erfinder genannt worden
Dipl.-Chem. Dr. Alfons Apel, Mannheim-Rheinau,
has been named as the inventor

in mehreren Stufen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die in feinverteiltem sägemehlartigem Zustand vorliegenden Ausgangsstoffe zunächst einer Vorhydrolyse mit mittelstarker Salzsäure bei etwa Raumtemperatur und darauf ohne Unterbrechung einer Haupthydrolyse bei derselben Temperatur mit hochkonzentrierter Salzsäure unterwirft und die leicht zersetzlichen Bestandteile der Zuckerlösung der ersten Stufe unter schonenden Bedingungen, wie niedriger Temperatur und hoher Wasserstoff darbietung, und die widerstandsfähigen Bestandteile der zweiten Stufe bei einer höheren Temperatur mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit in an sich bekannter Weise hydriert. Vorteilhafterweise wird jede Stufe mit einem eigenen Wasserstoffumlauf und einem eigenen Kontaktkreislauf ausgerüstet.in several stages, which is characterized in that it is in a finely divided sawdust-like state present starting materials first a pre-hydrolysis with medium strength hydrochloric acid at about Room temperature and then without interruption of a main hydrolysis at the same temperature with subject to highly concentrated hydrochloric acid and the easily decomposable components of the sugar solution of the first Stage under mild conditions, such as low temperature and high hydrogen performance, and the Resistant components of the second stage at a higher temperature with a high reaction rate hydrogenated in a manner known per se. Advantageously, each stage has its own Equipped with hydrogen circulation and its own contact circuit.

Zweckmäßig werden die leicht zersetzlichen Bestandteile einer Zuckerlösung in der ersten Stufe bei einer Temperatur vorzugsweise nicht über 70° C und einem Wasserstoffdruck vorzugsweise nicht unter 60 Atmosphären und die widerstandsfähigen Bestandteile der anhydrierten Lösung in der zweiten Stufe bei Temperaturen vorzugsweise nicht über 1100C und einem Wasserstoffdruck vorzugsweise nicht über 40 Atmosphären katalytisch hydriert.The easily decomposable components of a sugar solution in the first stage at a temperature preferably not above 70 ° C and a hydrogen pressure preferably not below 60 atmospheres and the resistant components of the anhydrous solution in the second stage at temperatures preferably not above 110 0 C and a useful Hydrogen pressure preferably not catalytically hydrogenated above 40 atmospheres.

Nach der Vor- und Haupthydrolyse, der Vakuumeindampfung, der wahlweisen Nachhydrolyse, der Entfärbung, der Entsäuerung und der Entsalzung werden also die relativ geringwertigen Pentosen- undAfter the pre- and main hydrolysis, the vacuum evaporation, the optional post-hydrolysis, the Discoloration, deacidification and desalination are the relatively inferior pentoses and

909 760/415909 760/415

Claims (1)

3 43 4 Hexosengemische partiell oder vollständig zu mehr- Rührautoklav, und zwar bei einer konstanten Tempewertigen Alkoholgemischen katalytisch hydriert. Die ratur von 110° C und einem konstanten Wasserstoff-Druckhydrierung wird zweckmäßig bei verhältnis- druck von 40 Atmosphären, ebenfalls mit eigenem mäßig niederer Temperatur, ζ. B. zwischen etwa 70 .Wasserstoffumlauf und eigenem Kontaktkreislauf, und 1200C, und einem,Druck von etwa.60,Atmo-; 5 Nach der Abtrennung des Kontaktes wird die Lösung Sphären durchgeführt, um unerwünschte Nebenreak- der Polyalkohole entfernt. Es resultieren 315 Getionen zu vermeiden. Die leicht zersetzlichen und wichtsteile eines wasserhell reinen Alkoholgemisches, leicht verharzenden Zuckerbestandteile setzt man inHexose mixtures partially or completely to a multi-stirred autoclave, specifically catalytically hydrogenated at a constant temperature of alcohol mixtures. The temperature of 110 ° C and a constant hydrogen pressure hydrogenation is expedient at a relative pressure of 40 atmospheres, also with its own moderately low temperature, ζ. B. between about 70 .Wasserstoffumlauf and its own contact circuit, and 120 0 C, and a, pressure of about. 60, Atmo-; 5 After the contact has been removed, the spherical solution is carried out in order to remove undesired secondary reactions of the polyalcohols. There are 315 getions to avoid. The easily decomposable and important parts of a water-white pure alcohol mixture, slightly resinous sugar components are put into einer ersten Umsetzungsstufe unter schonenden Hy- Patentansprüche·
drierbedingungen, wie niedrige Temperatur und hohe io
a first implementation stage under gentle hy patent claims
drier conditions such as low temperature and high io
Wasserstoffdarbietung, die widerstandsfähigeren Zuk- 1. Verfahren zur Herstellung mehrwertigerHydrogen presentation, the more resistant future 1. Process for the production of multi-valued kerbestandteile in einer zweiten Stufe bei höherer Alkohole aus Hemicellulose und cellulosehaltigenNotch constituents in a second stage for higher alcohols from hemicellulose and cellulose-containing alcohols Temperatur mit hoher Reaktionsfähigkeit um, wobei pflanzlichen Stoffen durch Hydrolyse derselbenTemperature with high reactivity around, with vegetable matter due to hydrolysis of the same zweckmäßig jede der beiden Reaktionsstufen neben mittels Salzsäure in mehreren Stufen, dadurchexpediently each of the two reaction stages in addition to hydrochloric acid in several stages, thereby einem eigenen Wasserstoffumlauf mit einem eigenen 15 gekennzeichnet, daß man die in feinverteiltem säge-its own hydrogen cycle marked with its own 15, that the in finely divided sawing Kontaktkreislauf ausgestattet ist. . mehlartigem Zustand vorliegenden AusgangsstoffeContact circuit is equipped. . raw materials present in a flour-like state Hierdurch erhält man eine wesentliche Verkürzung zunächst einer Vorhydrolyse mit mittelstarkerThis results in a substantial shortening initially of a pre-hydrolysis with a medium strength der Hydrierungsdauer um mehr als 50% und anderer- Salzsäure bei etwa Raumtemperatur und daraufthe hydrogenation time by more than 50% and other- hydrochloric acid at about room temperature and on seits eine große Einsparung an Energie und Reaktions- ohne Unterbrechung einer Haupthydrolyse bei der-on the one hand, a large saving in energy and reaction - without interrupting a main hydrolysis in the- raum. 20 selben · Temperatur mit hochkonzentrierter SaIz-space. 20 same temperature with highly concentrated salt Beisoiel säure unterwirft und die leicht zersetzlichen Be-Subject to acid and the easily decomposable . standteile der Zuckerlösung der ersten Stufe unter. components of the sugar solution of the first stage 1000 Gewichtsteile einer Vorzuckerlösung aus schonenden Bedingungen, wie niedriger Tempe-1000 parts by weight of a pre-sugar solution from gentle conditions, such as low temperatures Nadelholzsägemehl mit 12% Gesamtzuckergehalt ratur und hoher Wasserstoffdarbietung, und dieSoftwood sawdust with 12% total sugar content and high hydrogen content, and the werden zur Aufspaltung der Polymeren bei 130° C 25 widerstandsfähigen Bestandteile der zweiten Stufe25 resistant components of the second stage are used to break down the polymers at 130 ° C mit 0,3 Gewichtsprozent H Cl nachhydriert, anschlie- bei einer höheren Temperatur mit hoher Reaktions-re-hydrogenated with 0.3 percent by weight of H Cl, then at a higher temperature with high reaction ßend über Ionenaustauscher entionisiert und auf 40% geschwindigkeit in an sich bekannter Weise hy-ßend is deionized via ion exchangers and hy- eingedampft. Der Zucker setzt sich in der Trocken- driert.evaporated. The sugar settles in the drying rack. substanz wie folgt zusammen: 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-substance as follows: 2. The method according to claim 1, characterized in that 30 zeichnet, daß j ede Stufe mit einem eigenen Wasser-30 shows that each stage has its own water Polymerzucker 4,6% stoff umlauf und einem eigenen KontaktkreislaufPolymer sugar 4.6% circulation and its own contact circuit ^fktose ,H0J1 0 ausgerüstet ist.^ f ktose , H 0 J 1 0 is fitted. !™ose fi'ij,' 3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch! ™ ose fi'ij, ' 3 · Method according to claims 1 and 2, thereby Mannose a no/ gekennzeichnet, daß die leicht zersetzlichen Be-Mannose a no / that the easily decomposable Arabmose 4 ,U/o 35 standteile einer Zuckerlösung in der ersten StufeArabmose 4, U / o 35 components of a sugar solution in the first stage ^■ylose 24,0 /0 kei einer xemperatur vorzugsweise nicht über^ ■ ylose 24.0 / 0 k ei an x em p era t ur preferably not over 100,0% 7O0C und einem Wasserstoff druck vorzugsweise nicht unter 60 Atmosphären und die widerstands-100.0% 7O 0 C and a hydrogen pressure preferably not below 60 atmospheres and the resistance 320 Gewichtsteile dieser 40%igen Lösung werden fähigen Bestandteile der anhydrierten Lösung in320 parts by weight of this 40% solution are capable components of the anhydrous solution in stündlich in kontinuierlicher Fahrweise in 2 Stufen 40 der zweiten Stufe bei Temperaturen vorzugsweisehourly in continuous operation in 2 stages 40 of the second stage at temperatures preferably katalytisch hydriert. Hierbei fließt zunächst die Lösung, nicht über 1100C und einem Wasserstoffdruckcatalytically hydrogenated. In this case, the solution initially flows, not above 110 ° C. and a hydrogen pressure die 10 Gewichtsteile eines Raney-Katalysators in vorzugsweise nicht über 40 Atmosphären kata-the 10 parts by weight of a Raney catalyst in preferably not more than 40 atmospheres cat- feinverteiltem Zustand enthält, mit gleichbleibender lytisch hydriert werden.finely divided state contains, with constant lytisch hydrated. Geschwindigkeit bei 70° C konstanter Innentempe- Speed at 70 ° C constant internal temperature ratur und 60 Atmosphären konstantem Wasserstoff- 45 In Betracht gezogene Druckschriften:
druck durch einen Rührautoklav mit Wasserstoff- und Deutsche Patentschrift Nr. 555 461;
Kontaktumlauf. Anschließend fließt die Hydrierflüssig- deutsche Auslegeschriften Nr. 1 027 150, 1 034560; keit mit dem darin suspendierten Kontakt bei gleich- deutsche Patentanmeldung N 1498 IVb/12 ο (bebleibender Geschwindigkeit durch einen zweiten kanntgemacht am 19. 3. 1953).
temperature and 60 atmospheres of constant hydrogen 45 Documents considered:
pressure through a stirred autoclave with hydrogen and German patent specification No. 555 461;
Contact circulation. Then the hydrogenation liquid - German Auslegeschriften No. 1 027 150, 1 034560; speed with the contact suspended therein with the same German patent application N 1498 IVb / 12 ο (remaining speed through a second made known on March 19, 1953).
ι© 90Ϊ760/Φ15 3.€0'ι © 90Ϊ760 / Φ15 3. € 0 '
DEU4525A 1957-03-11 1957-05-06 Process for the production of polyhydric alcohols from hemicellulose and cellulose-containing vegetable substances Pending DE1077649B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1270019B (en) * 1963-05-06 1968-06-12 Lyckeby Staerkelsefoeraedling Process for the production of a sugar-like, non-fermentable and at most slightly hygroscopic product by saccharification of polysaccharides and subsequent catalytic hydrogenation

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DE1027150B (en) * 1954-10-16 1958-03-27 Chemische Holzverwertung Ges M Process for the gradual hydrolysis of cellulosic plant substances with hydrochloric acid
DE1034560B (en) * 1956-12-12 1958-07-17 Udic Sa Lausanne Process for the selective separation of sugar solutions

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