Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИЦЕРИНА И ГЛИКОЛЕЙ

Известны способы получения глицерина и гликолей предварительной очисткой, каталитическим гидрированием и гидрогенолизом углеводов.

С целью упрощения процесса предложено глицерин и гликоли получать из отходов пищевой промышленности и сельскохозяйственных производств.

Сущность способа заключается в том, что растворимые углеводы (монозы, дисахариды и олигосахариды) превращают в низшие полиолы одностадийно, совмещая процесс гидрирования углеводов и гидрогенолиз образующихся высших полиолов. При этом для гидрирования и гидрогенолиза можно применять растворы углеводов, не очищенные предварительно ионообменными смолами. Для упрощенного проведения процесса получения низших полиолов должны соблюдаться следующие условия.

Гидрирование и гидрогенолиз должны проходить в присутствии одного и того же подвижного гидрирующего катализатора, например никеля на кизельгуре, и небольшого количества активного угля - коллактивита. Для устранения диффузионных торможений раствор моноз в смеси с суспендированным катализатором и коллактивитом нагревают в течение нескольких минут при интенсивном перемешивании водородом под избыточным давлением до температуры реакции, которую сохраняют на протяжении всего процесса превращения углеводов. Необходимо также обрабатывать исходные растворы, например, горячие гидролизаты (нейтрализаты), перед их гидрированием отработанным катализатором в смеси с коллактивитом. Таким образом низшие полиолы получают по следующей принципиальной схеме: обрабатывают горячий гидролизат, смешивают раствор углеводов с оборотным катализатором с частичной добавкой свежего катализатора и коллактивита, подают смесь в подогреватель - реактор типа «труба в трубе», куда одновременно направляют и нагретый водород, проводят гидрирование и гидрогенолиз в период нагревания суспензии и ее прохождения через реактор, отделяют водород, выделяют катализатор и коллактивит, упаривают гидрогенолизат и выделяют товарный глицерин и гликоли известными приемами.

Выделенный катализатор повторно используют для гидрирования и гидрогенолиза. При установившемся режиме можно выводить из цикла максимум 25% от общего количества, находящегося в процессе, добавляя эквивалентное количество свежего катализатора. Выводимые из цикла отработанные катализатор и коллактивит обладают адсорбционной способностью и могут с успехом использоваться для подготовки исходных материалов, в частности гидролизатов, что способствует их применению для гидрирования без предварительной ионообменной очистки.

Обрабатывать растворы углеводов отработанными катализатором и коллактивитом лучше при температурах 80-100°С при перемешивании в течение 30-45 мин.

Предварительное облагораживание растворов углеводов (гидролизатов) и указанные выше условия гидрирования и гидрогенолиза позволяют избежать обычно применяемых для очистки гидрируемых растворов дорогих ионообменных смол, что в несколько раз снижает себестоимость исходного сырья - сахара.

Подготавливают раствор к гидрированию и гидрогенолизу с учетом характера гидрируемых растворов и присутствующих в них сахаров, их концентрации и т.д. В частности, при наличии дисахаридов или олигосахаридов их инверсия может происходить при обработке катализатором в известных аппаратах, обеспечивающих избыточное давление и соответствующую повышенную температуру (свыше 100°С), или в процессе их упаривания. Для совмещенного процесса гидрирования и гидрогенолиза среда должна быть щелочной (лучше всего для этого добавлять окись кальция), тогда смесь хорошо перемешивается.

Пример. Нейтрализованный гидролизат (рН 6-6,5) обрабатывают при 80°С в течение 45 мин при перемешивании смесью выводимых из цикла отработанных катализатора и коллактивита (25% от общего количества катализатора к весу моноз, участвовавшего в процессе гидрирования) и затем фильтруют. Профильтрованный раствор имеет меньшую цветность и более низкое содержание несахаристых веществ, чем исходные полупродукты (гидролизат, нейтрализат). Отгидрированный раствор имеет те же показатели и выходы, что и раствор моноз.

К раствору перед его гидрированием добавляют к весу моноз 1% CaO, 10% коллактивита и 15% катализатора - никеля на кизельгуре (в том числе одна пятая количества свежего и остальное - повторно возвращаемого). Смесь нагревают в присутствии водорода при давлении 180-200 атм, как можно быстрее до температуры 220-225°С. При работе на проточной установке высокого давления смесь нагревают в течение 2-3 мин, при проведении процесса в автоклаве периодического действия - за 25-30 мин; при 220-225°С гидрогенолиз протекает за 8-15 мин с 36-90%-ным превращением моноз. После отделения катализатора фильтрованием катализат упаривают. Выход продуктов реакции к весу превращенных моноз следующий: глицерина 40-45%, этиленгликоля 20-25%, 1,2-пропиленгликоля 15-20% и эритрита до 10%.