Brevet FR2528427A1 — publié le 19831216

L'invention est relative au procédé d'utilisation de solutions aqueuses d'acide acétique diluées pour l'hydrolyse de matières premières végétales, en particulier dans l'opération d'obtention du furfural. On connait les méthodes d'utilisation des eaux acides qui se forment au cours du procédé de l'hydrolyse des ma tières première végétales, les méthodes en question consistant en une séparation à partir de ces eaux d'un composant principal de l'acide acétique par axtraction-distillation. Ces méthodes exigent un appareillage d'extraction et de distillation compliqué et onéreux, une forte consommation d'énergie et également un traitement final des eaux usées par des méthodes biologiques. Une autre méthode d'utilisation des eaux acides provenant de l'hydrolyse - brevet PRL n077376 - consiste en l'imprégnation de la matière première avant l'hydrolyse. Selon ce procédé on ne peut utiliser que 25 % de la quantité totale des eaux acides provenant du procédé d'obtention du furfural. Le brevet nO P-229182 comprend une description de la méthode d'utilisation des eaux acides qui consiste à évaporer ces eaux et à faire passer la vapeur d'eau contenant les vapeurs d'acide acétique vers le procédé d'activation au charbon de bois, les composants crganiques en subissant une destruction. Au moyen de cette méthode, au cours du traitement de matières premières végétales ayant pour but l'obtention du furfural et du charbon actif de boson peut utiliser 50 % environ de la quantité totale d'eaux acides. La méthode selon l'invention résout pleinement le problème de l'utilisation des eaux acides dans le procédé d'hydrolyse des matières premières végétales, en particulier dans le procédé d'obtention du furfural. Notamment ltinvention consiste en une évaporation des solutions aqueuses d'acide acétique astec les impuretés qi les accompagnent, qui se sont produites après dégagement du furfural et des sous-produits volatils de l'hydroîysat, dans un évaporateur, à pression égale ou supérieure par rapport à celle de l'hydro)yse. La vapeur d'eau produite, contenant des vapeurs d'acide acétique avec une petite quantité d'impuretés, passe à l'hydrolyse de la matière première végétale, le liquide qui constitue le résidu åpres ltevaporation est utilisé par contre pour imprégner la matière première avant de la faire passer dans l'hydrolyseur. On a constaté de façon innatendue que l'on peut faire passer, à l'hydrolyse, la vapeur d'eau contenant les vapeurs d'acide acétique avec une petite quantité d'impuretés produites par l'évaporation dans l'évaporateur des eaux acides résiduelles sous une pression égale ou supérieure à celle de l'hydrolyse, au lieu d'utiliser de la vapeur d'eau fournie par une chaudière. Les vapeurs d'acide acétique contenues dans la vapeur d'eau influent favorablement sur le rendement du furfural et freinent le redégagement de l'acide acétique pendant l'hydrolyse, On a également constaté que la cellulose-lignine de posthydrolyse contient une quantité d'acide acétique supérieure à la quantité normale, cet acide pouvant être éliminé, à l'aide d'une méthode connue dans le-procédé du traitement de la cellulose-lignine pour obtenir le charbon de bois. Exemple I Du bois concassé de chêne à une teneur en humidité de 30 8 en poids a été soumis une imprégnation avant d'être soumis à l'hydrolyse par les eaux acides provenant du procédé de distillation du furfural jusqu'à une humidité du bois de 50 % en poids. Ensuite l'hydrolyseur a été chargé en bois de chêne ainsi traité. La vapeur d'eau contenant des vapeurs d'acide acétique a été introduite sous une pression de 1,2 MPa à travers la couche de matière première par dessous. La vapeur d'eau contenant les vapeurs d'acide acétique a été obtenue à l'évaporateur par l'évaporation des eaux acides du procédé d'hydrolyse après en avoir éliminé le furfural et les impuretés volatiles (méthanol, acétone etc.). Les eaux acides soumises à l'évaporation contenaient 2 % en poids d'acide acétique et des traces de furfural et d'impuretés volatiles (méthanol, acétone et autres). Les produits d'hydrolyse ont été passés au réfrigérant par le réducteur de pression et par la partie supérieure de l'hydrolyseur. Après avoir récupéré 1,3 fractions en poids par fraction en poids de la masse sèche de la matière première, la récupération des produits d'hydrolyse a été arrêtée. Dans le produit d'hydrolyse, la teneur en acide acétique était égale à 2,5 % en poids et dans la ligno-cellulose la teneur en acides calculée sur l'acide acétique était égale à 3,5 % en poids. A pressions égales, le rendement de furfural calculé sur la masse sèche de bois concassé de chêne soumis à I'hy drôlyse est égal à 5,1 % en poids et est de 25 % environ supérieur à celui de l'hydrolyse effectuée à l'aide de vapeur d'eau pure (qui ne contient pas de vapeurs d'acide acétique). Le rendement de l'acide acétique est de 3,2 % en poids calculé sur la masse seche de bois concassé et est de 33 % en moins élevé par rapport au rendement de l'acide acétique formé avec l'utilisation pour l'hydrolyse, de vapeur d'eau ne contenant pas des vapeurs d'acide acétique. Exemple II Du bois concassé de chêne, comme dans l'exemple I, a été soumis à une imprégnation par une eau condensée obtenue à partir de vapeur d'eau, cette dernière étant récupérée au cours de l'obtention et de la détente de la ligno-cellulose posthydrolytique. La teneur en acide acétique dans cette eau condensée était de 2,5 % en poids et la teneur globale en composants, à savoir: furfural, méthanol, acétone et autres, ne dépassait pas 0,1 % en poids. Par un hydrolyseur chargé de 530 g de bois de chêne concassé et imprégné on a fait passer la vapeur d'eau récupérée par l'évaporation de 5,1 % en poids de la solution aqueuse d'acide acétique. La pression dans l'hydrolyseur était égale à 1,2 MPa et le temps d'hydrolyse était de 120 minutes. L'hydrolyse a été faite de façon identique à l'exemple I. Le rendement de furfural calculé sur la masse sèche de bois concassé de chêne était égal à 5,5 % en poids. La concentration de l'acide acétique dans les produits liquides d'hydrolyse était moins élevée que dans la vapeur qui alimente l'hydrolyseur. Le rendement-bilan de l'acide acétique, calculé sur la masse sèche de bois concassé de chêne, était inférieur à 50 % par rapport à celui obtenu dans des conditions analogues avec l'utilisation pourl'hydrolyse de la vapeur d'eau ne contenant pas d'acide acétique. La teneur en acides dans la ligno-cellulose, calculée sur l'acide acétique a augmenté à 3,95 % en poids. La teneur en d'autres sous-produits dans les produits d'hydrolyse était de même ordre et ne dépendait pas de l'existence ou nonexistence d'acide acétique dans la vapeur utilisée dans le procédé d'hydrolyse. Exemple III Le bois concassé de chêne comme à l'exemple I a été imprégné au moyen d'un résidu de l'évaporation des eaux acides. Les eaux acides provenaient de la colonne de distillation dans laquelle le furfural et les composants volatils, le méthanol et l'acétone en particulier, étaient récupérés de l'hydrolysat. La teneur en acide acétique dans les eaux acides était égale à 2,5 % en poids. Le résidu après avoir distillé les eaux acides qui était de l'ordre de 10 % en poids par rapport à la quantité totale d'eaux acides soumises à l'évaporation est un liquide de couleur foncée avec des matières en suspension visibles, contenant 3,1 % en poids d'acide acétique et des traces de composés secondaires. Le procédé d'hydrolyse a été effectué selon l'exemple I. Les rendements calculés sur la masse sèche de bois concassé de chêne étaient les suivants: - furfural 5,2 % en poids - acide acétique 3,1 % en poids L'augmentation de la quantité de produits secondaires, surtout. de méthanol et d'acétone dans les produits d'hydrolyse, n'a pas été constatée. REVENDICATION Procédé d'utilisation de solutions aqueuses de l'acide acétique dans l'hydrolyse des matières premières végétales, en particulier dans le procédé d'obtention du furfural caractérisé par l'évaporation de solutions aqueuses d'acide acétique avec les impuretés qui l'accompagnent, ces solutions étant formées à partir d'un produit hydrolysé du furfural et des produits volatils secondaires, de méthanol et d'acétone en particulier~ l'évaporation en question se faisant sous une pression égale ou supérieure à celle de l'hydrolyse et la vapeur d'eau qui se dégage, contenant les vapeurs d'acide acétique et de petites quantites d'impuretés, passe vers l'hydrolyse de la matière première végétale, le liquide qui représente le résidu après évaporation passant vers l'imprégnation de la matière première avant de l'introduire dans l'hydro]yseur.