CZ118895A3 - Process for preparing n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine - Google Patents

Process for preparing n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine Download PDF

Info

Publication number
CZ118895A3
CZ118895A3 CZ951188A CZ118895A CZ118895A3 CZ 118895 A3 CZ118895 A3 CZ 118895A3 CZ 951188 A CZ951188 A CZ 951188A CZ 118895 A CZ118895 A CZ 118895A CZ 118895 A3 CZ118895 A3 CZ 118895A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
solution
methylmorpholine
nmmo
oxide
nmm
Prior art date
Application number
CZ951188A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ284680B6 (en
Inventor
Josef Prof Ing Drsc Pasek
Michal Pahanka
Jiri Ing Csc Volf
Petr Ing Csc Hudec
Original Assignee
Vysoka Skola Chem Tech
Spolana A S
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 Vysoka Skola Chem Tech, Spolana A S filed Critical Vysoka Skola Chem Tech
Priority to CZ951188A priority Critical patent/CZ284680B6/en
Publication of CZ118895A3 publication Critical patent/CZ118895A3/en
Publication of CZ284680B6 publication Critical patent/CZ284680B6/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

A method for production of 50 to 70% by weight of N-methylmorpholine-N-oxide with a content of nitrosomorpholine up to 100 ppb through oxidation of N-methylmorpholine by hydrogen peroxide at a temperature from 55 to 75 degrees C and molar ratio of H2O2/N-methylmorpholine equalling 0.5 to 0.9 and reaction time of 5 to 8 hours according to formula I. After distilling off un-reacted N-methylmorpholine from the reaction mixture, a solution with 50 to 70 % by weight of N-methylmorpholine-N-oxide is extracted by a solvent from the group of aromatic hydrocarbons with 6 to 8 carbon atoms, ketones with 4 to 8 carbon atoms or organic acid esters having a total carbon atom number of 4 to 8 at a temperature ranging from 10 to 60 degrees C.<IMAGE>

Description

Oblast techniky - | ~Technical field ~

Vynález se týká způsobu přípravy roztoků N-methylmorfolinoxidu (NMMO) s nízkým obsahem nitrosomorfolinu (NOMOR), který se používá k přípravě celulosových vláken. K tomuto účlu se používá roztok obsahující 50 až 60 % hmot.N- methylmorfolinoxidu s obsahem do 300 ppb nitrosomorfolinu.The present invention relates to a process for the preparation of low nitrosomorpholine (NOMOR) solutions of N-methylmorpholine oxide (NMMO) which is used to prepare cellulose fibers. A solution containing 50 to 60% by weight of N-methylmorpholine oxide containing up to 300 ppb of nitrosomorpholine is used for this purpose.

Fyzikální rozpouštění celulosy spolu s jednoduchou a kvantitativní regenerací rozpouštědla je ve srovnání s viskózovou technologií výroby vlákna radikální inovací, zejména z hlediska ochrany pracovního a životního prostředí.The physical dissolution of cellulose together with the simple and quantitative solvent recovery is a radical innovation compared to the viscose fiber production technology, especially in terms of protection of the working and environmental environment.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

NMMO se vyrábí reakcí N-methylmorfolinu (NMM) s peroxidem vodíku podle rovnice I.NMMO is produced by reacting N-methylmorpholine (NMM) with hydrogen peroxide according to Equation I.

Reakce probíhá vzhledem k oběma reaktantům s téměř kvantitativním výtěžkem. Patentová literatura se proto zaměřuje na kvalitu vyráběného NMMO.The reaction proceeds with respect to both reactants in an almost quantitative yield. The patent literature therefore focuses on the quality of NMMO produced.

V patentu firmy Eastman Kodak Co. (US 3 447 939, SRN 1694048 2.9.1966) zaměřeného na použití oxidů cyklických aminů jako rozpouštědla makromolekulárních látek se popisuje příprava oxidů cyklických terciárních aminů, mezi nimi-na prvním místě NMMO. Při oxidaci aminu se pracuje s poměrem H202 /amin = 0,98. V příkladu přípravy NMMO je chybný údaj o navážce peroxidu, podle kterého by byl molárni poměr H2O2 /amin - 0,83, přičemž výtěžek oxidu na peroxid je vysoko přes 100 %. Všechny další údaje v patentu svědčí o aplikaci téměř ekvimolekulárního poměru reagujících látek.In the Eastman Kodak Co. patent (US 3,447,939, Germany 1694048 September 2, 1966) directed to the use of cyclic amine oxides as a solvent for macromolecular substances, the preparation of cyclic tertiary amine oxides, among them NMMO, is described. The amine oxidation is carried out with a ratio of H 2 O 2 / amine = 0.98. In the example of preparation of NMMO, the peroxide weighing data is wrong, according to which the molar ratio of H 2 O 2 / amine would be 0.83, with the yield of oxide per peroxide being well over 100%. All other data in the patent suggest the application of an almost equimolecular ratio of reactants.

Do NMM obsahujícího 8 % hnot. vody se v průběhu 4 až 5 hodin vnese 35ti %ní roztok H202 při teplotě 67 až 72 ®C. Pak byla směs udržována při reakční teplotě ještě 2 hodiny a po vychladnutí byl přebytek peroxidu rozložen enzymem katalázou. Žlutý olej byl odvodněn azeotropickou rektifikací s benzenem a bezvodý NMMO byl >To NMM containing 8% wt. of water is added over a period of 4 to 5 hours with a 35% solution of H 2 O 2 at a temperature of 67 to 72 ° C. The mixture was then kept at the reaction temperature for a further 2 hours and after cooling the excess peroxide was decomposed by the catalase enzyme. The yellow oil was drained by azeotropic rectification with benzene and the anhydrous NMMO was>

•Q• Q

ΏΏ

L ’ 3 pak nalit do acetonu, přičemž se vyloučily krystaly* NTTMO^Ve~ výtěžku 89,6 % počítáno na NMM. Zbytek NMMO a nečistoty pravděpodobně zůstávají v matečném roztoku.The L ' 3 was then poured into acetone to precipitate the NTTMO4 crystals in a yield of 89.6% calculated on NMM. The rest of the NMMO and impurities are likely to remain in the mother liquor.

Podobný postup popisuje Čs. AO 218 714, kde~setéž pracuje s poměrem Η2θ2/3Π,*η = 0,98 a teplotě 67 až 72 θθ. Rozdíl od patentu Eastman Kodak Co. je jen v tom, že se reakční směs nejprve extrahuje acetonem, čímž se zbaví nezreagovaného NMM a pak se teprve odvodňuje rektifikací s benzenem. Tím se však ztrácí efekt čištění NMMO krystalizaci.A similar procedure is described in Cs. AO 218 714, where ~ also works with a ratio of θ2 / 3Π, * η = 0.98 and a temperature of 67 to 72 θθ. Unlike the Eastman Kodak Co. patent it is only that the reaction mixture is first extracted with acetone, free of unreacted NMM and then dewatered by rectification with benzene. This, however, loses the effect of purifying the NMMO by crystallization.

Pro výrobu vláken se používají vodné roztoky NMMO a je proto účelné se při přípravě NMMO vyhnout odvodňováni a krystalizaci. Je však třeba i bez krystalizace připravit dostatečně čistý roztok NMMO.For the production of fibers, aqueous NMMO solutions are used and it is therefore advisable to avoid dewatering and crystallization in the preparation of NMMO. However, a sufficiently pure NMMO solution should be prepared without crystallization.

Jedním z požadavků na kvalitu NMMO je zbarvení roztoku. Při postupu podle US 3 447 939 se získá oranžový roztok NMMO. V patentovém spisu NDR 254 199 se zdůrazňuje, že při výrobě roztoku NMMO se světlým zbarvením se musí reakční teplota udržovat v rozmezí + 1 K a roztok H2O2 se musí do reakční směsi jemně dispergovat, např. pomocí trysky. Pracuje se s ekvimolekulárním poměrem reaktantů při teplotě 69 až 72 θϋ.One of the requirements for NMMO quality is the coloring of the solution. The procedure of US 3,447,939 gives an orange NMMO solution. NDR 254 199 emphasizes that in the preparation of a light colored NMMO solution, the reaction temperature must be kept within + 1 K and the H 2 O 2 solution must be finely dispersed into the reaction mixture, for example by means of a nozzle. The equimolecular ratio of the reactants is used at a temperature of 69-72 ° C.

Podle dalšího patentu stejné skupiny autorů (NDR 259 863) se do 90 % hmot. NMM zavádí podobu 3,5 hodin 48 %ní roztok H2O2 P^i 75 θθ a pak se směs míchá dalších 5 hodin. Pracuje se se stechiometrickým poměrem reaktantů. Reakční směs se pak propouští čtyřmi kolonami plněnými katexem, přičemž se před vstupem do 4. kolony přidává k reakční směsi kyselina fosforečná. Na katexu se zřejmě zachycuje nezreagovaný NMM.According to another patent of the same group of authors (GDR 259 863) up to 90 wt. The NMM was introduced as a 3.5 hour 48% H 2 O 2 solution at 75 ° C and then stirred for an additional 5 hours. The stoichiometric ratio of the reactants is used. The reaction mixture is then passed through four cation exchange columns, and phosphoric acid is added to the reaction mixture before entering the 4th column. Unreacted NMM appears to be trapped on the cation exchanger.

V patentovém spisu firmy Huls AG (EP 0 254 803) se uvádí, že se čistota NMMO zvýší, jestliže se výchozí NMM nejprve rektifikuje s vodou na 74 %ní azeotrop, který se pak-^oxiduje..^ Vliv rektifikace NMM před oxidací na čistotu NMM je pochopitelný, protože NMM stejně jako jiné terciární aminy při skladování žloutne působením vzdušného kyslíku. Je ovšem otázkou, zda je vyčištění výchozí látky před chemickou reakcí vůbec patentovatelné. V příkladu se NMM rektifikuje se stejným množstvím vody na koloně. Do získané azeotropické směsi se během dvou hodin vnesl 35 % hmot.F^C^ v poměru ř^C^/amin = 0,82. Pak se při 68 θθ směs míchala ještě 6 hodin. Nakonec se za vakua oddestiloval nezreagovaný NMM a část vody tak, aby roztok obsahoval 60 % hmot. NMMO. Získaný roztok NMMO obsahuje 2 ppm H2O2, 0,1 % hmot. NMM a číslo kyselosti je 0,1 mg KOH/g. Roztok je nažloutlý. Citovaný patentový spis chrání molární poměr H2O2/NMM = 0,75 až 0,90, což zajišťuje úplné proreagování peroxidu..Odstra- . .·.The patent of Huls AG (EP 0 254 803) states that the purity of NMMO is increased when the initial NMM is first rectified with water to a 74% azeotrope which is then oxidized. the purity of NMM is understandable because NMM, like other tertiary amines, becomes yellow when stored under the influence of atmospheric oxygen. The question is, however, whether the purification of the starting material before the chemical reaction is even patentable. In the example, the NMM is rectified with the same amount of water on the column. The resulting azeotropic mixture was charged with 35% w / w F 2 Cl 2 in a ratio of? 2 C / amine = 0.82 over two hours. The mixture was then stirred at 68 ° C for 6 hours. Finally, unreacted NMM and some of the water were distilled off under vacuum so that the solution contained 60 wt. NMMO. The NMMO solution obtained contained 2 ppm H2O2, 0.1 wt. NMM and the acid number is 0.1 mg KOH / g. The solution is yellowish. The cited patent protects the H2O2 / NMM molar ratio = 0.75 to 0.90, ensuring complete peroxide reaction. . ·.

nění nezreagovaného NMM vakuovou destilací je snadné.Unreacted NMM by vacuum distillation is easy.

Již v r. 1967 byl patentován (US 3 333 000) postup na výrobu >As early as 1967, a process for producing &gt;

trialkylaminoxidů, zejména triethylaminoxidu, při kterém se _______I.trialkylamine oxides, in particular triethylamine oxide, in which _______I.

-o xi d ace - - am i; nu““peróiai d ěnívodítč u katalýzu je alkalickým hydrogenuhličitanem a alkalickým polyfosfátem. Polyfosfáty a jiné chelatizační látky brání rozkladu peroxidu na vodu a kyslík. .Při oxidaci triethylaminu bez uvedeného katalytického systému byl výtěžek oxidu na H2O2 jěn 30,8 %, ža přítomnosti katalyzátorů byl výtěžek teoretický.-o xi d ace - -am i; nu '' peróiai the conductor of catalysis is an alkali bicarbonate and an alkaline polyphosphate. Polyphosphates and other chelating agents prevent the breakdown of peroxide into water and oxygen. When triethylamine was oxidized without the catalyst system, the yield of H 2 O 2 was only 30.8% with the theoretical yield in the presence of catalysts.

Největší význam mají oxidy terciárních aminů s jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem (zejména dimethyllaurylaminu) používané jako tenzidy. Bylo zjištěno, že při oxidaci těchto aminů peroxidem, vodíku má oxid uhličitý větší katalytický efekt než hydrogenuhličitan (US 4 247 480, 1981). Obsah CO2 má být 0,01 až 2 % hmot. počítáno na terciární amin. Zároveň se přidávají stabilizátory peroxidu jako jsou polyfosfáty, ethylendiamintetraoctová kyselina (EDTA), stanáty aj. Pracuje se s poměrem Η2θ2/3Π,ίη = 1,05 až 1,1, protože mastný amin se nedá od roztoku oxidu oddělit a musí úplně zreagovat.Of particular importance are the single long carbon chain tertiary amine oxides (especially dimethyllaurylamine) used as surfactants. It has been found that, when oxidizing these amines with peroxide, hydrogen, carbon dioxide has a greater catalytic effect than bicarbonate (US 4,247,480, 1981). The CO2 content should be 0.01 to 2% by weight. calculated on tertiary amine. Simultaneously added peroxide stabilizers such as polyphosphates, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), stannates, etc.. Works with ratio Η2θ2 / 3Π, ί η = 1.05 to 1.1, because the fatty amine can not be separated from the solution oxide has completely reacted, and .

Francouzský patent 2 632 638 (1988) chrání použití CO2 jako katalyzátoru při oxidaci terciárních aminů peroxidem vodíku, přičemž první· bod předmětu vynálezu je shodný s US 4 247 480, který není v přehledu dosavadních poznatků uveden. Příklady jsou zaměřeny na triethylaminoxid.French patent 2,632,638 (1988) protects the use of CO2 as a catalyst in the oxidation of tertiary amines with hydrogen peroxide, the first point of the invention being identical to US 4,247,480, which is not disclosed in the prior art. Examples are directed to triethylamine oxide.

V pos lední době se___kvalita —. oxi d ů— hodno t ίp od le“obsahii nitrosaminů, který kolísá v rozmezí 50 až 10 000 ppb. Při oxidaci ' dimethyllaurylaminu vzniká karcenogenní dimethylnitrosamin a dále JIn the last era, the quality was. The oxi has a nitrosamine content of between 50 and 10,000 ppb. The oxidation of dimethyllaurylamine produces carcenogenic dimethylnitrosamine and furthermore J

N-nitroso-N-methyllaurylamin. Při přípravě NMMO vzniká hlavně N- f nitrosomorfolin (NOMOR).N-nitroso-N-methyllaurylamine. In the preparation of NMMO mainly N-nitrosomorpholine (NOMOR) is produced.

První postup na přípravu . aminoxidů s nízkým obsahem nitrosaminů popisuje EP307184 (8.9.1987) firmy Ethyl Corporation.First preparation procedure. Low nitrosamine amine oxides are described in EP307184 (8.9.1987) of Ethyl Corporation.

Podle patentu se terciární aminy oxidují peroxidem vodíku za přítomnosti CO2 při teplotě nižší než 45 ®C. Zatímco za přítomnosti CO2 při teplotě 65 θϋ a 10 %ním přebytku H2O2 byl záskán produkt s obsahem 96 ppb dimethylnitrosamini£, při teplotě pod 40 byl obsah nitrosaminů pod mezí detekce. Doporučuje se 3 až 7 % hmot. CO2 na hmotnost aminu. Je možno namítnout, že již v patentu US 4 247 480 je popsána příprava oxidů za přítomnosti CO2 při 40 až 80 °C.According to the patent, tertiary amines are oxidized with hydrogen peroxide in the presence of CO2 at a temperature below 45 ° C. While in the presence of CO 2 at 65 ° C and a 10% excess of H 2 O 2, a 96 ppb dimethylnitrosamine product was obtained, below 40 the nitrosamine content was below the detection limit. 3 to 7 wt. CO2 per amine weight. It can be argued that already U.S. Pat. No. 4,247,480 describes the preparation of oxides in the presence of CO2 at 40 to 80 ° C.

DalšíNext

22.11,1988) přítomnosti synergický poměr H2O2 teplota je koncentrace patent firmy Ethyl Corporation (EP 320 694, chrání přípravu oxidů terciárních aminů zaThe presence of a synergistic H2O2 ratio temperature is the concentration patent of Ethyl Corporation (EP 320 694, protects the preparation of tertiary amine oxides in

CO2 a askorbové kyseliny, přičemž obě příměsi mají efekt na snížení obsahu nitrosaminů. Doporučuje se /amin = 1,0 až 1,5, preferuje se 1,1 až 1,2. Reakční až 100 ®C, preferována je teplota 45 až 75 ®C,CO2 and ascorbic acids, both having a reduced nitrosamine content. / Amine = 1.0 to 1.5 is preferred, 1.1 to 1.2 is preferred. Reaction to 100 ° C, preferably 45 to 75 ° C,

CO2 0,05 až 5 % počítáno na hmotnost aminu, a stejný je i obsah askorbové kyseliny. Jsou uvedeny 3 srovnávací pokusy.CO2 0.05 to 5% calculated on the weight of the amine, and the content of ascorbic acid is the same. Three comparative experiments are presented.

dimethylnitrosamin methyldodecylnitrosamin pouze CO2 96 nedetek.dimethylnitrosamine methyldodecylnitrosamine only CO2 96 detects.

pouze AK 37only AK 37

216 oba nedetek. nedetek.216 both of them. nedetek.

Další patent firmy Ethyl Corporation (EP 356 918, 29.8.1988) chrání přípravu aminoxidů prostých nitrosaminů oxidací terciárních aminů peroxidem vodíku za přítomnosti kovového titanu. Bez titanu i bez CO2 se získá z dimethyllaurylaminu 30ti %ní roztok oxidu obsahující asi 700 ppb obou nitrosaminů, za přítomnosti titanového plechu obsahuje roztok oxidu -310 ppb nitrosaminů, za přítomnosti CO2 96 ppb a při účinku obou byl obsah nitrosaminů pod mezí detekce 10 ppb.Another patent by Ethyl Corporation (EP 356,918, Aug 29, 1988) protects the preparation of nitrosamine-free amine oxides by oxidation of tertiary amines with hydrogen peroxide in the presence of titanium metal. Both titanium-free and CO2-free are obtained from dimethyllaurylamine a 30% oxide solution containing about 700 ppb of both nitrosamines, in the presence of titanium plate containing a solution of -310 ppb nitrosamines, in the presence of CO2 of 96 ppb and .

Poslední z řady patentů firmy Ethyl Corporation (EP 426 084, 30.10.1989) popisuje přípravu aminoxidů za přítomnosti CO2 zředěného nejméně stejným objemem inertního plynu. Při obsahu 60 % hmot. CO2 a více v plynu nad reakční směsí se získá oranžový produkt, při použití plynu s obsahem 20 až 40 % hmot.CC^ je roztok oxidu pouze nažloutlý.The last of a series of patents of Ethyl Corporation (EP 426 084, October 30, 1989) describes the preparation of amine oxides in the presence of CO2 diluted with at least an equal volume of inert gas. With a content of 60 wt. CO2 and more in the gas above the reaction mixture gave an orange product, using a gas containing 20 to 40% by weight. The carbon dioxide solution was only yellowish.

Firma Albright and Vilson Limited chrání (GB 2 252 320,Albright and Vilson Limited protects (GB 2,252,320,

2.2.1991) stabilizaci roztoků aminoxidů vůči tvorbě nitrosaminů při výrobě i skladování přídavkem 2,5 až 20 % hmot.Stabilization of amine oxide solutions against formation of nitrosamines during production and storage by addition of 2.5 to 20 wt.

hydrogenuhličitanu nebo uhličitanu počítáno na hmotnost aminu.bicarbonate or carbonate, calculated on the weight of the amine.

Oxid uhličitý prý nechrání před tvorbou nitrosaminů dokonale, zejména při skladování roztoků, přidávat chelatotvorné látky k vodíku. V příkladech je udávánCarbon dioxide does not protect against the formation of nitrosamines perfectly, especially when storing solutions, to add chelating agents to hydrogen. In the examples it is given

Při oxidaci se doporučuje -zabránění rozkladu - peroxidu obsah NO skupin. Při oxidaci terciárního aminu obchodní značky Empigen AB při poměru H202/amin· = 0,9 při-40 θΟ, ζύ přídavku 0?~4 % hmot. sodné soli EDTA byla získána následující závislost % hmot. NaHCO3 na amin 0 - ~ 0,71 1,8 3,6 7,15 10 „__pp.bu NO —a-i-46 ip- -^--^4015^^^^37^^67^^66^- In oxidation, it is recommended - to prevent decomposition - peroxide content of NO groups. When oxidizing a tertiary amine of the trade mark Empigen AB at a ratio of H 2 O 2 / amine · = 0.9 at -40 θΟ, ku addition of 0? % sodium EDTA was obtained by the following% wt. NaHCO 3 to amine 0 - ~ 0.71 1.8 3.6 7.15 10 "__pp.bu NO - ai - 4 - 6 ip - - - - 4015 ^^^^ 37 ^^ 67 ^^ 66 ^ -

Další patent stejné firmy (EP 553 800, 31.1.1992) popisuje synergický efekt hydrogenuhličitanu nebo uhličitanu a organického fosfonátu. Patent chrání koncentraci hydrogenuhličitanu 0,05 až 20 % hmot.a fosfonátu 0,005 až” 5 % hmot. na hmotnost terciárního aminu. Jako účinné fosfonáty se uvádějí aminotrismethylenfosfonát, ethylendiaminotetrakismethylenfosfonát aj. Při oxidaci je účelné 'přidávat chelatizační činidla, která stabilizují peroxid vodíku a urychlují oxidaci, avšak nemají vliv na tvorbu nitrosaminů. Při kombinaci 0,1 % hmot. fosfonátu a 1 % hmot. NaHCO^ na amin a při stechiometrickém poměru H202/amin byl získán roztok dimethyllaurylaminoxidu s obsahem nitrososkupin 34 ppb.Another patent of the same company (EP 553 800, January 31, 1992) describes the synergistic effect of bicarbonate or carbonate and organic phosphonate. The patent protects the bicarbonate concentration from 0.05 to 20% by weight and the phosphonate from 0.005 to 5% by weight. by weight of the tertiary amine. Effective phosphonates include aminotrismethylene phosphonate, ethylenediaminotetrakismethylene phosphonate and the like. In oxidation, it is useful to add chelating agents that stabilize hydrogen peroxide and accelerate oxidation, but do not affect the formation of nitrosamines. When combined 0.1 wt. % phosphonate and 1 wt. NaHCO 3 to amine and a stoichiometric H 2 O 2 / amine ratio yielded a solution of dimethyl lauryl amine containing 34 ppb nitroso groups.

Firma BASF ve svém patentu (EP 545 208, 6.12.1991) uvádí, že obsah nitrosaminů v roztoku oxidu závisí na obsahu primárních a sekundárních aminů ve výchozím terciárním aminu. Patent chrání postup, při kterém se vychází z terciárních aminů, které obsahují méně než 0,05 % hmot. primárních a sekundárních aminů. S výhodou se nežádoucí aminy odstraňují přídavkem, reagentů jako . jsou acylhalogenidy, anhydridy kyselin, sulfonylhalogenidy aj. Uvedený patent BASF jako jediný popisuje přípravu NMMO s nízkým obsahem nitrosaminů. Ve srovnávacím pokusu byl oxidován methylmorfolin s obsahem 0,3 % hmot.primárních.a_sekundárnich-am inů .-Během-dvou hodin byl při 70 vnesen 30 % hmot. roztok H2O2 s molárním poměrem H2O2/NMM = 0,9. Pak byla směs míchána ještě 7 hodin při 70θ0. Nezreagovaný NMM byl oddestilován za tlaku 10 kPa a získal se tak 57 % hmot. roztok NMMO, který obsahoval 3100 ppb nitrosaminů. Jestliže byl NMMO připraven z NMM přečištěného destilací na obsah 0,02 % hmot. primárních a sekundárních aminů, pak obsahoval pod ppb nitrosaminů.In its patent (EP 545,208, Dec. 6, 1991), BASF states that the nitrosamine content of an oxide solution depends on the content of primary and secondary amines in the starting tertiary amine. The patent protects a process starting from tertiary amines containing less than 0.05% by weight. primary and secondary amines. Preferably, unwanted amines are removed by addition of reagents such as. they are acyl halides, acid anhydrides, sulfonyl halides, etc. The BASF patent alone describes the preparation of low nitrosamine-containing NMMOs. In the comparative experiment, methyl morpholine containing 0.3% by weight of primary and secondary amines was oxidized. H2O2 solution with H2O2 / NMM molar ratio = 0.9. The mixture was then stirred at 70 ° C for 7 hours. The unreacted NMM was distilled off at 10 kPa to give 57 wt. NMMO solution containing 3100 ppb of nitrosamines. When NMMO was prepared from NMM purified by distillation to a content of 0.02 wt. primary and secondary amines, then contained below ppb nitrosamines.

Stejný efekt byl docílen, jestliže se před oxidací přidal k výchozímu N-methylmorfolinu acetanhydrid v množství 0,0045 mol na mol NMM a směs se nechala 1 hodinu reagovat.The same effect was achieved if, prior to oxidation, acetic anhydride was added to the starting N-methylmorpholine in an amount of 0.0045 moles per mole of NMM and the mixture was allowed to react for 1 hour.

Podstata vvnálezuThe essence of the invention

Způsob výroby NMMO s nízkým obsahem NOMOR oxidací NMM peroxidem vodíku při 55 až 75 °C s molárnim poměrem H2O2/NMM = 0,5 až 0,9 při reakční době 5 až 8 hodin podle vynálezu spočívá v tom, že se po oddestilování nezreagovaného NMM z reakční směsi získaný roztok s 50 až 70 % hmot. NMMO extrahuje rozpouštědlem že skupiny aromatických uhlovodíků, ketonů C4 až C8 nebo esterů organických kyselin s celkovým počtem uhlíků 4 až 8 při teplotě 10 až 60 °C.The process for producing NMMO with a low NOMOR content by oxidation of NMM with hydrogen peroxide at 55-75 ° C with a H2O2 / NMM molar ratio of 0.5 to 0.9 at a reaction time of 5-8 hours according to the invention is characterized in that unreacted NMM is distilled off. a solution of 50 to 70 wt. The NMMO extracts with a solvent that groups of aromatic hydrocarbons, C4 to C8 ketones or organic acid esters with a total carbon number of 4 to 8 at a temperature of 10 to 60 ° C.

.Podle vynálezu se pracuje s molárnim poměrem H2O2/NMM 0,5áž 0,9. Bylo zjištěno, že, s rostoucím poměrem roste obsah NOMOR v reakční směsi, v uvedeném rozsahu molárních poměrů ze 150 až na 500 ppb NOMOR. Ve stejném směru tedy narůstá náročnost extrakce. Úroveň vyextrahování nitrosaminů z roztoku NMMO je dána počtem extrakčních stupňů a poměrem rozpouštědlo/roztok oxidu. Je proto účelné pracovat raději s nižším poměrem H2O2/NMM.According to the invention, the molar ratio H2O2 / NMM is 0.5 to 0.9. It has been found that, with increasing ratio, the NOMOR content of the reaction mixture increases in the stated molar ratio range from 150 to 500 ppb NOMOR. In the same direction, the extraction intensity is increasing. The level of nitrosamines extraction from the NMMO solution is given by the number of extraction steps and the solvent / oxide solution ratio. It is therefore preferable to work with a lower H2O2 / NMM ratio.

Vhodné rozpouštědlo musí nejen dobře extrahovat NOMOR, ale muší se též málo rozpouštět v roztoku oxidu a naopak oxid musí být v rozpouštědle jen málo rozpustný. Při oxidaci NMM peroxidem vodíku podle Čs. AO 218 714 se reakční směs zbavuje nezreagovaného 'NMM extrakcí acetonem, přičemž do acetonu prý přejde i část vody. Autoři citovaného vynálezu nesledovali obsah NOMOR, podle našich měření se extrakcí acetonem odstraní značná část NOMOR. Aceton je však jako ex trakční činidlo nevhodný. NMMO je v acetonu dost rozpustný a rozpustnost dále zvyšuje voda a také obsažený NMM. Podle příkladu uvedeného v citovaném patentovém spisu se v acetonu rozpustilo 10 až 13 % hmot. připraveného NMMO. Tento rozpuštěný NMMO je silně znečištěn nitrosaminem a je nepoužitelný. Z ketonů má dobré vlastnosti methylizobutylketon, který je relativně levný a při extrakci rozpouští jen 0,17 % hmot. NMMO počítáno na rozpouštědlo.A suitable solvent must not only extract NOMOR well, but must also dissolve poorly in the oxide solution and, conversely, the oxide must be poorly soluble in the solvent. When oxidizing NMM with hydrogen peroxide according to Cs. AO 218 714 removes unreacted NMM by extraction with acetone, whereupon part of the water is said to be transferred to acetone. The authors of the cited invention did not monitor the content of NOMOR, according to our measurements, a significant part of NOMOR was removed by acetone extraction. However, acetone is unsuitable as an extractant. NMMO is quite soluble in acetone and solubility is further enhanced by water and NMM contained therein. According to the example cited in the patent specification, 10 to 13 wt. prepared by NMMO. This dissolved NMMO is heavily contaminated with nitrosamine and is unusable. Of the ketones, methylisobutyl ketone has good properties, which is relatively inexpensive and dissolves only 0.17% by weight when extracted. NMMO calculated on solvent.

Aromatické uhlovodíky mají též vhodné extrakční vlastnosti.Aromatic hydrocarbons also have suitable extraction properties.

ΊΊ

Benzen není možno doporučit pro jeho toxicitu, vhodné jsou toluen a xyleny.Benzene is not recommended for its toxicity, toluene and xylenes are suitable.

Podle vynálezu jsou vhodnými extrakčními činidly estery karboxylových kyselin . s. počtem uhlíků v esteru 4 až 8.. Nižší estery příliš rozpouštějí NMMO, podobně jako aceton. Vhodný je butylacetát, v němž se rozpouští 0,4 až 0,5 % hmot. NMMO, podle koncentrace extrahovaného roztoku NMMO. / Alkoholy,jako například butanol, jsou v roztoku NMMO příliš rozpustné, a proto se nehodí.According to the invention, suitable extraction agents are carboxylic acid esters. The lower esters too dissolve NMMO, similar to acetone. Butyl acetate is suitable, in which 0.4 to 0.5 wt. NMMO, according to the concentration of the extracted NMMO solution. / Alcohols such as butanol are too soluble in NMMO solution and are therefore not suitable.

Nepříliš výhodné„jzlasXnost-í~maíí*etervŤ^Diethvíetěr~~Bv~*se~^ roztoku oxidu oddestiloval za vakua jen s kondenzací při hluboké teplotě, což je technicky nevýhodné. Methyltercbutylether má již relativně nízký rozdělovači koeficient (např. 6,5 krát nižší než methylizobutylketon) a přitom jeho bod varu 55 °C je stále příliš nízký pro vakuovou destilaci. Vyšší ethery mají ještě horší rozdělovači koeficient.The less preferred ethereality of the diethyl ether was distilled off under vacuum only with deep temperature condensation, which is technically disadvantageous. Methyl tert-butyl ether already has a relatively low partition coefficient (eg 6.5 times lower than methyl isobutyl ketone) and yet its boiling point of 55 ° C is still too low for vacuum distillation. Higher ethers have an even worse partition coefficient.

Dobré extrakční vlastnosti mají chlorované uhlovodíky, avšak vzhledem k jejich toxicitě nejsou vhodné.Chlorinated hydrocarbons have good extraction properties but are not suitable due to their toxicity.

Na— základě našich měření jsou z hlediska rozdělovacího koeficientu, vzájemné rozpustnosti fází, toxicity a ceny optimální extrakční činidla methylizobutylketon, toluen a butylacetát.Based on our measurements, methylisobutylketone, toluene and butyl acetate are the optimum extracting agents in terms of partition coefficient, phase-solubility, toxicity and cost.

Extrakci je nutné provádět až po oddestilovártí nezreagovaného NMM z roztoku oxidu. Přítomnost NMM by zvyšovala rozpustnost NMMO v extrakčním činidle a kromě toho se NMM od vyjmenovaných extrakčních činidel obtížně separuje. 'Extraction should only be carried out after distilling off unreacted NMM from the oxide solution. The presence of NMM would increase the solubility of NMMO in the extraction agent and, moreover, NMM is difficult to separate from the listed extraction agents. '

Extrakci je možné provádět všemi známými postupy: jednostupňovou extrakcí větším množstvím rozpouštědla, opakovanou extrakcí menšími dávkami rozpouštědla a kontinuální protiproudou extrakcí, která je nejúspornější.The extraction can be carried out by all known methods: single-step extraction with a larger amount of solvent, repeated extraction with smaller portions of solvent, and continuous countercurrent extraction, which is the most economical.

Malé množství rozpouštědla obsaženého v extrahovaném—roztoku NMMO se z něj odstraní vakuovou destilací při teplotě varu roztoku oxidu 60 až 80 °C. Za atmosférického tlaku vře roztok 60 % hmot. roztok NMMO při teplotě 115 °C, kdy již hrozí rozklad oxidu.A small amount of the solvent contained in the extracted NMMO solution is removed by vacuum distillation at the boiling point of the 60-80 ° C oxide solution. A solution of 60% by weight boils at atmospheric pressure. NMMO solution at 115 ° C, when there is a risk of oxide decomposition.

Příklad 1.Example 1.

Azeotropická směs NMM-voda obsahující 73%. , aminu. byla oxidována 35ti%ním H2O2 při 65 °C. Peroxid byl dávkován rovnoměrně 3 hodiny a pak další 4 hodiny doreagovával. Poměr H2O2/NMM byl 0,7.Azeotropic NMM-water mixture containing 73%. , amine. was oxidized with 35% H2O2 at 65 ° C. The peroxide was dosed evenly for 3 hours and then reacted for a further 4 hours. The H2O2 / NMM ratio was 0.7.

Z reakční směsi byl na koloně s účinností 8 teoretických pater oddestilován nézreagovaný NMM při konečném tlaku 13 kPa a teplotě varu kapaliny 69 °C. Získaný 60ti %ní roztok NMMO byl žlutý a obsahoval 250 ppb NOMOR.The unreacted NMM was distilled off from the reaction mixture on a column of 8 theoretical plates at a final pressure of 13 kPa and a liquid boiling point of 69 ° C. The obtained 60% NMMO solution was yellow and contained 250 ppb NOMOR.

Pomocí získaného roztoku NMMO byla testována různá extrakční činidla. lOOml roztoku oxidu bylo extrahováno 20ti ml rozpouštědla při 25 °C. V extraktu byl pomocí GLC stanoven obsah NOMOR a z látkové bilance byl vypočítán rozdělovači koeficient pro NOMOR mezi obě kapalné fáze. Odpařením rozpouštědla za tlaku 3 kPa při 100 °C byl stanoven obsah rozpuštěného NMMO. V oxidové vrstvě byl stanoven obsah rozpuštěného rozpouštědla pomocí GLC tak, že rozpouštědlo bylo vyextrahováno do jiného rozpouštědla a teprve tento roztok byl chromatografován. Výsledky extrakčníchVarious extractants were tested using the obtained NMMO solution. 100 ml of the oxide solution was extracted with 20 ml of solvent at 25 ° C. The NOMOR content of the extract was determined by GLC and the partition coefficient for NOMOR between the two liquid phases was calculated from the mass balance. The dissolved NMMO content was determined by evaporation of the solvent at 3 kPa at 100 ° C. The content of dissolved solvent in the oxide layer was determined by GLC so that the solvent was extracted into another solvent and only this solution was chromatographed. Extraction results

měření jsou shrnuty v tabulce. measurements are summarized in the table. Extrakční činidlo Rel. rozděl. Extracting agent Rel. div. Obsah NMMO NMMO content Obsah činidla Reagent content koeficient coefficient v extraktu in the extract v NMMO in NMMO % hmot. % wt. % hmot. % wt.

toluen toluene 1 1 0,04 0.04 0,48 0.48 methylizobutylketon methylisobutylketone '3,2 '3,2 0,17 0.17 0,69 0.69 butylacetát butyl acetate 1,14 1.14 0,49 0.49 0,38 0.38 methyltercbutylether methyl tert-butyl ether 0,4 0.4 0,16- 0,16- 0,47 0.47

Příklad 2.Example 2.

Roztok NMMO byl připraven oxidací azeotropické směsi NMM % hmot. roztokem H2O2 při teplotě 60 °C s molárním poměremThe NMMO solution was prepared by oxidizing an azeotropic mixture of NMM wt. H2O2 solution at 60 [deg.] C. with a molar ratio

H2O2/NMM = 0,5. Roztok peroxidu byl dávkován 3 hodiny a směs bylaH 2 O 2 / NMM = 0.5. The peroxide solution was dosed for 3 hours and the mixture was

O c/>«About c /> «

ponechána na doreagování peroxidu ještě další 4 hodiny. Z'realccnlí směsi byl za sníženého tlaku oddestilován nezreagovaný NMM a část vody a jako zbytek byl získán roztok 61 % hmot. NMMO obsahujícíallowed to react for peroxide for another 4 hours. Mixtures Z'realccnl was distilled off under reduced pressure, the unreacted portion of NMM, and water as the rest to obtain a solution of 61% wt. NMMO containing

275 ppb NOMOR. -------- -------110 ml roztoku oxidu bylo extrahováno třikrát za sebou vždy po 10ti ml toluenu. Roztok oxidu pak obsahoval 47 ppb NOMOR. Z roztoku NMMO bylomalé'množství rozpuštěného toluenu Odstraněno vakuovou rektifikací na koloně s účinností 8 teoretických pater. Ztráta oxidu do toluenu byla 0,02 % hmot. počítáno na zpracovávaPříklad 3.275 ppb NOMOR. -------- ------- 110 ml of the oxide solution were extracted three times with 10 ml of toluene each. The oxide solution then contained 47 ppb NOMOR. A small amount of dissolved toluene was removed from the NMMO solution by vacuum rectification on a column with an efficiency of 8 theoretical plates. The oxide loss to toluene was 0.02 wt. calculated for processingExample 3.

Stejným způsobem, jako v příkladu 2, byl roztok NMMO extrahován butylacetátem. Obsah NOMOR ve vyextrahovaném oxidu; byl 40 ppb, ztráta oxidu do rozpouštědla byla 0,3 %.In the same manner as in Example 2, the NMMO solution was extracted with butyl acetate. NOMOR content of the extracted oxide; was 40 ppb, the loss of oxide to the solvent was 0.3%.

ΛΛ

Příklad 4.Example 4.

Do kontinuální extrakční kolony o průměru 20 mm vyplněné vrstvou kovových spirálek vysokou 1 m bylo spodem nastřikováno 50 ml methy1izobutylketonu a vrchem 150 ml 55 % hmot. NMMO s obsahem 600 ppb NOMOR za hodinu.50 ml of methyl isobutyl ketone was injected into the continuous 20 mm diameter extraction column packed with a 1 m metal coil layer and 150 ml of 55 wt. NMMO containing 600 ppb NOMOR per hour.

V extrahovaném roztoku NMMO, který vytékal ze spodu extraktoru, bylo zjištěno 30 ppb NOMOR. Z roztoku NMMO bylo za tlaku 13 kPa oddestilováno na malé koloně 10 % objemu, čímž byl odstraněn všechen methylizobutylketon.30 ppb of NOMOR was detected in the extracted NMMO solution that was discharged from the bottom of the extractor. From a NMMO solution, 10% by volume was distilled off on a small column at a pressure of 13 kPa to remove all methyl isobutyl ketone.

Methylizobutylketon použitý k extrakci byl regenerován na koloně s účinností 8 teoretických pater za tlaku 20 kPa. Destilačního zbytku zůstalo 2 % na nasazený keton. Ztráty NMMO v dešti lačním zbytku p re d s t a v u j i 0,1 % na .zpracovaný oxid — — ··The methylisobutyl ketone used for the extraction was regenerated on a column with an efficiency of 8 theoretical plates at 20 kPa. The distillation residue remained at 2% per ketone used. NMMO losses in the distillation residue p re d s t u v u 0.1% per. Treated oxide - - ··

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález lze využít pro výrobu N-methylmorfolinoxidu, který se používá pro přípravu celulosových vláken.The invention can be used for the preparation of N-methylmorpholine oxide which is used for the preparation of cellulose fibers.

Claims (4)

Patentové nárokyPatent claims 1. Způsob přípravy vodných roztoků N-methylmorfolinoxidu s nízkým obahem nitrosomorfolinu oxidací N-methylmorfolinu vodnými roztoky peroxidu vodíku při 55 až 75 °C s molárním poměrem ^2®2^ani^n = θ*5 0,9 při reakční době 5 až 8‘hodin vyznačené tím, že se po oddestilování nezreagovaného N-methylmorfolinu rektifikaci za sníženého tlaku získaný roztok s 50 až 70 % hmot. N-methylmorfolinoxidu extrahuje rozpouštědlem vybraným ze skupiny aromatických uhlovodíků, ketonů C4 až C8, nebo esterů organických kyselin s celkovým počtem uhlíků 4 až 8 při teplotě 10 až 60 °C.1. A process for the preparation of aqueous solutions of N-methylmorpholine oxide with low Obah nitrosomorfolinu oxidation of N-methylmorpholine aqueous hydrogen peroxide solution at 55 to 75 ° C with a molar ratio 2®2 ^ ^ or ^ n = θ * 5 0.9 at a reaction time of 5 to 8 hours, characterized in that, after distilling off unreacted N-methylmorpholine by rectification under reduced pressure, a solution of 50 to 70% by weight is obtained. The N-methylmorpholine oxide is extracted with a solvent selected from the group of aromatic hydrocarbons, ketones C4 to C8, or organic acid esters having a total carbon number of 4 to 8 at a temperature of 10 to 60 ° C. 2. .Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že se roztok N-níethylmorfolinoxidu extrahuje vsádkově ve dvou až čtyřech stupních, přičemž se v každém stupni použije 5 až 30 % hmot. rozpouštědla počítáno na objem roztoku oxidu.2. A process according to claim 1, wherein the N-methylmorpholine oxide solution is extracted in batches in two to four stages, 5 to 30% by weight being used in each stage. of solvent calculated on the volume of the oxide solution. 3. Postup podle bodu 1 a 2 vyznačený tím, že se s výhodou jako rozpouštědlo použije toluen, methylizobutylketon nebo butylacetát.3. Process according to claim 1, characterized in that toluene, methyl isobutyl ketone or butyl acetate are preferably used as the solvent. 4. Postup podle bodu 1 a 3 vyznačený tím, že se extrakce provádí kontinuálně a protiproudně.4. Process according to Claims 1 and 3, characterized in that the extraction is carried out continuously and countercurrently.
CZ951188A 1995-05-09 1995-05-09 Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine CZ284680B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ951188A CZ284680B6 (en) 1995-05-09 1995-05-09 Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ951188A CZ284680B6 (en) 1995-05-09 1995-05-09 Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ118895A3 true CZ118895A3 (en) 1996-11-13
CZ284680B6 CZ284680B6 (en) 1999-02-17

Family

ID=5462891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ951188A CZ284680B6 (en) 1995-05-09 1995-05-09 Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ284680B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ284680B6 (en) 1999-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0556769B1 (en) Process for purifying phthalimidoperoxycaproic acid (PAP) which removes chlorinated solvent impurities from it
AU2009248506B2 (en) Production of ethylenically unsaturated acids or esters thereof
CN101687639A (en) Aqueous hydrogen peroxide solution, its preparation method and its usage
US5852211A (en) Process for the conversion of the sodium salt of 2-keto-L-gulonic acid to the free acid
US4605772A (en) Process for preparing N-alkane-N-alkanolamines
EP0103400A1 (en) Process for making carbohydrazide
IE42680B1 (en) Process for the preparation of propylene oxide
CZ118895A3 (en) Process for preparing n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
KR0139295B1 (en) Heterocyclic peracids having an amide function
US3772443A (en) 5-bromo-5-nitro-1,3-dioxane,process and antimicrobial compositions
RU2109725C1 (en) Method of purifying fluoromethyl-1,1,1,3,3,3- hexafluoroisopropyl ether
US3686289A (en) Production of percarboxylic acids
CA1097367A (en) Process for the preparation of propylene oxide
CA1041542A (en) Process for the production of n, n-diallyldichloroacetamide
US3595898A (en) Peresters by reaction of carboxylic acids with organic hydroperoxides
CZ119095A3 (en) Process for preparing n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
CN114401922A (en) Method for producing aqueous hydrogen peroxide solution
EP0249648B1 (en) Process for purifying allyl alcohol
CZ119195A3 (en) Process for preparing n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
CZ118995A3 (en) Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
JP3554924B2 (en) Method for producing free hydroxylamine aqueous solution
US3510512A (en) Method for preparing stable monoperphthalic acid
Markish et al. New Aspects on the Preparation of 1, 3-Dibromo-5, 5-dimethylhydantoin
US2683750A (en) Purification of vinyl ethers
US2386484A (en) Anhydrous hydrogen peroxide and method of making same

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20030509