CZ119195A3 - 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
CZ119195A3
CZ119195A3 CZ951191A CZ119195A CZ119195A3 CZ 119195 A3 CZ119195 A3 CZ 119195A3 CZ 951191 A CZ951191 A CZ 951191A CZ 119195 A CZ119195 A CZ 119195A CZ 119195 A3 CZ119195 A3 CZ 119195A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
nmm
hydrogen peroxide
amine
methylmorpholine
nmmo
Prior art date
Application number
CZ951191A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ284760B6 (en
Inventor
Josef Prof Ing Drsc Pasek
Michal Pohanka
Jiri Ing Frank
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 CZ951191A priority Critical patent/CZ284760B6/en
Publication of CZ119195A3 publication Critical patent/CZ119195A3/en
Publication of CZ284760B6 publication Critical patent/CZ284760B6/en

Links

Landscapes

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

Abstract

A method of preparing a 45 to 70% aqueous solutions of N-methylmorpholine oxide with a low content of nitrosomorpholine of up to 50 ppb by oxidising of N-methylmorpholine in an aqueous hydrogen peroxide solution at a temperature of 60 to 75 degrees C with a molar ratio of H2O2/amine=0.5 to 0.9. Hydrogen peroxide acts on N-methylmorpholine, which contains at least one of three hydrogen peroxide stabilisers from a group including sodium pyrophosphate, sodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, sodium stannate at a total concentration of 0.01 to 0.05 % by weight calculated on the basis of the amount of changed amine and common commercial form of the added stabilisers including crystalline water content. It is an advantage to use N-methylmorpholine as an azeotropic mixture with water.

Description

Oblast techniky ' I---' -Vynález se týká způsobu přípravy roztoků N-methylmorfolinoxidu (NMMO) s nízkým obsahem nitrosomorfolinu (NOMOR), který se používá k přípravě cělulosóvých vláken. K tomuto účlu se používá roztok obsahující 50 až 60 % hmot.N- methylmorfolinoxidu s obsahem do 300 ppb nitrosomorfolinu.FIELD OF THE INVENTION 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 cellulosic 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 makromolektilárních látek se popisuje příprava oxidů cyklických terciárních aminů, mezi nimi na prvním místě NMMO. Při oxidaci aminu se pracuje s poměrem H2O2 /amin =0,98. V příkladu přípravy NMMO je chybný údaj o navážce peroxidu, podle kterého by byl molární poměr H2O2 /amin = 0,83, přičemž výtěžek oxidu na peroxid je vysoko přes100%. 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 macromolectilic agents, the preparation of cyclic tertiary amine oxides, among them NMMO, is described. The oxidation of the amine is carried out with an H2O2 / amine ratio of 0.98. In the example of the preparation of NMMO, the peroxide weighing data is wrong, according to which the molar ratio H2O2 / amine = 0.83, with the yield of oxide per peroxide being highly 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 H2O2 při teplotě 67 až 72 ®C. Pak byla směs udržována při reakčni teplotě ještě 2 hodiny a po vychladnutí byl přebytek peroxidu rozložen enzymem katalázou. Žlutý olej byl odvodněn azeotropickou rektifikací s benzenem a bezvodý NMMO bylTo NMM containing 8% wt. of water is added over 4 to 5 hours with a 35% H 2 O 2 solution at a temperature of 67 to 72 ° C. The mixture was then kept at the reaction temperature for 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

- a 1 ~ I '' · S - σ ' .. i- and 1 ~ I '' · S - σ '.. i

Λ , Š - O~'-í > ° I 22 ' <Λ, Š - O ~ '-í> ° I 22'<

í f , I - / pak nalit do acetonu, přičemž se vyloučily krystaly—NřfflO -vevýtěžku 89,6 % počítáno na NMM. Zbytek NMMO a nečistoty pravděpodobně zůstávají v matečném roztoku.The mixture was then poured into acetone, whereby crystals of N, N-10 were obtained 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 se též pracuje s poměrem H2O2/amin = 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 rektifikaci s benzenem. Tím se však ztrácí efekt čištění NMMO krystalizací.A similar procedure is described in Cs. AO 218 714, where H2O2 / amine ratio = 0.98 and 67-72 θθ are also used. Unlike the Eastman Kodak Co. patent it is only that the reaction mixture is first extracted with acetone, free of unreacted NMM and then dewatering with benzene. This, however, loses the effect of purifying NMMO by crystallization.

Pro výrobu vláken se používají vodné roztoky NMMO a je proto účelné se při přípravě NMMO vyhnout odvodňování a krystalizací.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.

Je však třeba i bez krystalizace připravit dostatečně čistý roztok 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 θθ.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 at a temperature of 69-72 θθ.

Podle dalšího patentu stejné skupiny autorů (NDR 259 863) se do 90 % hmot. NMM zavádí po dobu 3,5 hodin 48 %ní roztok H2O2 při 75 ®C 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 over 3.5 hours with a 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 rekt i f iku i e s vqdQix_jna^^74_^nj.~azeotJop.—kterýpak-oxiduj e.^-— 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 l^C^/amin = 0,82. Pak se při 68 ®C 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 H202, 0,1 % hmot. NMM a číslo kyselosti je 0,1 mg KOH/g. Roztok je nažloutlý. Citovaný patentový spis chrání molární poměr H202/NMM = 0,75 až 0,90, což zajišťuje úplné proreagování peroxidu. Odstranění nezreagovaného NMM vakuovou destilací je snadné. . Již v r. 1967 byl patentován (US 3 333 000) postup na výrobu trialkylaminoxidů, zejména triethylaminoxidu, při kterém se ox i dače am inu perox idem vod iku katalýzuj e 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 H202 jen 30,8 %, za přítomnosti katalyzátorů byl výtěžek teoretický.Huls AG (EP 0 254 803) discloses that the purity of NMMO is increased if the starting NMM is first rectified if it is oxidized. rectification of NMM prior to oxidation to NMM purity is understandable because NMM, like other tertiary amines, yellows upon storage 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% by weight of F 2 Cl 2 in a ratio of 1 C 2 / 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 contains 2 ppm H 2 O 2 , 0.1 wt. NMM and the acid number is 0.1 mg KOH / g. The solution is yellowish. The cited patent protects the molar ratio H 2 O 2 / NMM = 0.75 to 0.90, which ensures complete peroxide reaction. Removal of unreacted NMM by vacuum distillation is easy. . As early as 1967, a process for the production of trialkylamine oxides, in particular triethylamine oxide, was patented in which amine oxides were hydrogenated with an alkali hydrogen carbonate 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%, in the presence of catalysts the yield was theoretical.

Největší význam mají oxidy terciárních aminů s jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem (zejména dimethyllaurylaminu) používané jako tenzidy. Bylo zjištěno, že při oxidaci těchto aminů perdxTčíeia ” vodíku má oxid“ uhl±čitý~větší~ -katalytický- efekt, než hydrogenuhličitan (US 4 247 480, 1981). Obsah C02 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 H202/amin - 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 in the oxidation of these amines of hydrogen peroxide, the carbon dioxide has a greater catalytic effect than bicarbonate (US 4,247,480, 1981). C0 2 content should be 0.01 to 2% by weight. calculated on tertiary amine. At the same time peroxide stabilizers such as polyphosphates, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), stalates etc. are added. The H 2 O 2 / amine ratio - 1.05 to 1.1 is used because the fatty amine cannot be separated from the oxide solution and has to react completely .

Francouzský patent 2 632 638 (1988) chrání použití C02 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 CO 2 as a catalyst in the oxidation of tertiary amines with hydrogen peroxide, the first aspect 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 poslední době se kvalita oxidů hodnotí podle obsahu nitrosaminů, který kolísá v rozmezí 50 až 10 000 ppb. Při oxidaci dimethyllaurylaminu vzniká karcenogenní dimethylnitrosamin a dále N-nitroso-N-methyllaurylamin. Při přípravě NMMO vzniká hlavně Nnitrosomorfolin (NOMOR).More recently, the quality of oxides has been evaluated according to the nitrosamine content, which varies between 50 and 10,000 ppb. Oxidation of dimethyllaurylamine results in carcenogenic dimethylnitrosamine and N-nitroso-N-methyllaurylamine. Nnitrosomorpholine (NOMOR) is mainly produced in the preparation of NMMO.

První postup na přípravu aminoxidů s nízkým obsahem nitrosaminů popisuje EP307184 (8.9.1987) firmy Ethyl Corporation.A first procedure for the preparation of low nitrosamine amine oxides is described in EP307184 (8.9.1987) from 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 dimethylnitrosaminu, při teplotě pod 40 θϋ 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 product containing 96 ppb dimethylnitrosamine was obtained, at a temperature below 40 ° C 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 za22.11.1988) presence of synergistic ratio H2O2 temperature is concentration patent of Ethyl Corporation (EP 320 694, protects the preparation of tertiary amine oxides

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 áž 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.

' pouze CC>2 pouze AK oba dimethylnitrosamin 96 37 nedetek.only CC &gt; 2 only AK both dimethylnitrosamine 96 37 not detectable.

methyldodecylnitrosamin nedetek. 216 nedetek.methyldodecylnitrosamine nedetek. 216 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 a titanium plate containing 310 ppb of nitrosamines, in the presence of CO 2 96 ppb, and both.

Poslední z řady patentů firmy Ethyl Corporation (EP 426 084,The latest in a series of patents by Ethyl Corporation (EP 426 084,

30^10 .JI 9 8 9 ) „pop isu j_e__p ř i p r a vu-—am i n o x i d ů-f—z a~—pr^ít om n os tí—CO2 zředěného nejméně stejným objemem inertního plynu. Při obsahu 60 % hmot. CO2 a více v plynu nad reakční směsí se získá oranžový produkt, při použiti plynu s obsahem 20 až 40 % hmot.CC^ je roztok oxidu pouze nažloutlý.30, 10, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9 and 9. With a content of 60 wt. CO2 and more in the gas above the reaction mixture gave an orange product, using a gas containing 20-40% 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. Oxid uhličitý prý nechrání před tvorbou nitrosaminů dokonale, zejména při skladování roztoků, přidávat chelatotvorné látky k vodíku. V příkladech je udávánbicarbonate or carbonate, calculated on the weight of the amine. Carbon 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/aminThe oxidation is recommended to prevent the decomposition of peroxide NO group content · When oxidizing a tertiary amine of the trade mark Empigen AB at the H 2 O 2 / amine ratio

=·. 0,9- při 40 9c, za přídavku 0 = ·. 0.9- at 40 9c, with an addition of 0 ,4 % hmot 4 wt . sodné . sodium soli salts EDTA byla zí- EDTA was skána následující the following závislost dependency % hmot. NaHCOj na % wt. NaHCOj na amin . 0 amine. 0 0,71 0.71 1.8 1.8 3,6 3.6 7,15 10 7,15 10 ppb NO _________ ppb NO _________ 314 314 611 611 406 406 237 237 64 66 64 66 Další patent Another patent stejné firmy (EP 553 of the same company (EP 553 800Γ3Ϊ 800Γ3Ϊ .1.1992) popisuje (1992) describes

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 KbmBinači“0Tl'~% -hmot-, f osfonátu-a-l-%^hmotNaHCO^ na amin a př i stechiometrickém poměru F^C^/amin byl získán roztok dimethyllaurylaminoxidu s obsahem nitrososkupin 34 ppb.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. Dimethyl lauryl amine oxide having a nitroso group content of 34 ppb was obtained at a KCl content of 1% by weight of phosphonate-1 to 1% by weight of NaHCO 3 per amine and a stoichiometric ratio of F 2 Cl 2 / amine.

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 methylmórfolin s obsahem .0,3 % hmot. primárních a sekundárních aminů. Během dvou hodin byl při 70 vneslen^SO% hmot . Toztokí^C^-s molárním-poměrem H2O2/NMM = 0,9. Pak byla směs míchána ještě 7 hodin při 70θϋ. 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 the addition of reagents such as acyl halides, acid anhydrides, sulfonyl halides, etc. The BASF patent alone describes the preparation of a low nitrosamine-containing NMMO. In a comparative experiment, methylmorpholine was oxidized with a content of. primary and secondary amines. 70% wt. The solution was CH ^ with a molar ratio H2O2 / NMM = 0.9. The mixture was then stirred at 70θϋ 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 1 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 mol per 1 mol of NMM and the mixture was allowed to react for 1 hour.

Dosavadní poznatky o přípravě roztoků NMMO s nízkým obsahem nitrosomorfolinu lze shrnout následovně:Current knowledge on the preparation of NMMO solutions with low nitrosomorpholine content can be summarized as follows:

Při oxidaci terciárních mastných aminů peroxidem vodíku bylo zjištěno, že oxid uhličitý reakci účinně katalyzuje a zároveň snižuje obsah nitrosaminů. Je účelné kombinovat působení CO2 s jinými látkami, jako jsou kovový titan, askorbová kyselina a aminofosfonáty. Podobný účinek jako CO2 má hydrogenuhličitan sodný. V patentech popisujících účinek CO2 a hydrogenuhličitanů při oxidaci terciárních aminů peroxidem vodíku není ani jediný příklad oxidace NMM. Naše experimenty potvrdily, že CO2 zvyšuje rychlost oxidace NMM 10 až lOOkrát (podle koncentrace CO2) a řádqyg snižuje tvorbu nitrosomorf olinu.In the oxidation of tertiary fatty amines with hydrogen peroxide, it has been found that carbon dioxide effectively catalyzes the reaction while reducing the nitrosamine content. It is expedient to combine the action of CO2 with other substances such as titanium metal, ascorbic acid and aminophosphonates. Sodium bicarbonate has a similar effect to CO2. In the patents describing the effect of CO 2 and bicarbonates in the oxidation of tertiary amines with hydrogen peroxide, there is no example of NMM oxidation. Our experiments have confirmed that CO2 increases the rate of NMM oxidation by 10 to 100 times (depending on CO2 concentration) and order of magnitude reduces nitrosomorphine formation.

Údaj patentu BASF (EP 545 208) , že NMM s obsahem primárních a sekundárních aminů pod 0,05 % poskytuje při oxidaci roztok NMMO s velmi nízkým obsahem nitrosaminů, naše experimenty nepotvrdily.The data from the BASF patent (EP 545 208) that NMMs with primary and secondary amines below 0.05% yield a NMMO solution with a very low nitrosamine content during oxidation were not confirmed by our experiments.

NMM se při oxidaci peroxidem vodíku chová jinak než trialkylaminy. I bez přídavku chelatizačnich činidel se získá vysoký výtěžek NMMO na peroxid vodíku. Reakce probíhá s dostatečnou rychlostí i bez katalyzátorů, jakými jsou CO2 nebo hydrogenuhličitan sodný. I když patenty zaměřené na přípravu oxidů - tenzidů obvykle v přehledu výchozích aminů uvádějí i NMM, nehodí se tyto postupy pracující s nadstechiometrickým množstvím H2O2 k přípravě NMMO.NMM behaves differently than trialkylamines when oxidized with hydrogen peroxide. Even without the addition of chelating agents, a high yield of NMMO on hydrogen peroxide is obtained. The reaction proceeds at a sufficient rate even without catalysts such as CO 2 or sodium bicarbonate. Although patents for the preparation of oxides of surfactants usually also include NMMs in the overview of the starting amines, these processes employing a stoichiometric amount of H2O2 are not suitable for the preparation of NMMOs.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Způsob přípravy roztoku NMMO s velmi nízkým obsahem ŇOMOŘ a zároveň s velmi nepatrným zabarvením (bezbarvý nebo jen nažloutlý) oxidací NMM peroxidem vodíku při teplotě 60 až 75θΟ a molárním poměru H2O2 /NMM = 0,5 až 0,9 podle vynálezu spočívá v tom, že se do reakční směsi před zahájením oxidace přidá 0,01až 0,05 % hmot. stabilizátoru peroxidu vodíku ze skupiny látek tvořené pyrofosforečnanem sodným, sodnou solí ethylendiamintetraoctové kyseliny σThe method of preparing a NMMO solution having a very low NOMO content and at the same time a very slight coloration (colorless or only yellowish) by oxidation of NMM with hydrogen peroxide at a temperature of 60 to 75θΟ and a molar H2O2 / NMM ratio of 0.5 to 0.9 according to the invention is 0.01 to 0.05 wt. hydrogen peroxide stabilizer from the group consisting of sodium pyrophosphate, sodium ethylenediaminetetraacetic acid σ

οο

ΙΛ· (EDTA) nebo stanátem sodným, nebo jejich kombinace, vztaženo na hmotnost NMM. Koncentrační údaj se vztahuje na komerční formu látek včetně případné krystalové vody.(EDTA) or sodium state, or a combination thereof, based on the mass of NMM. The concentration refers to the commercial form of the substances, including any crystal water.

V patentové literatuře se v případě oxidace mastných terciárních aminů výslovně uvádí, že chelatizační činidla brání rozkladu H202 a urychlují průběh oxidace, nemají však vliv na obsah nitrosaminů (EP- 553. 800) . Oxidace NMM probíhá j inak: při Je_ ho oxidaci se i bez chelatizačních stabilizátorů H202nerozkládá a chelatizační činidla oxidaci neurychlují. Podle našich experimentálních zjištění chelatizační činidla řádově snižuj i tvorbu nitrosaminů. Na potlačení tvorby nitrosaminů však nestačí stabilizátory obsažené v komerčním roztoku Η2Ο2·In the patent literature, in the case of the oxidation of fatty tertiary amines, it is explicitly stated that chelating agents prevent the decomposition of H 2 O 2 and accelerate the oxidation process, but do not affect the nitrosamine content (EP-553,800). Oxidation proceeds NMM j otherwise: when J E_ it without oxidation H202nerozkládá chelating stabilizers and chelating agents does not accelerate oxidation. According to our experimental findings, chelating agents reduce the formation of nitrosamines by an order of magnitude. However, stabilizers contained in a commercial solution are not enough to suppress the formation of nitrosamines Η 2 Ο 2 ·

Výhodou chelatizačních činidel před C02 je snazší manipulace a zejména lepší zbarvení produktu. Vzhledem k tomu, že C02 silně katalyzuje oxidaci, doporučuje se pracovat při teplotě pod 40 θθ, což je nevýhodné z hlediska odvodu reakčního tepla.The advantage of chelating agents over CO 2 is that it is easier to handle and, in particular, to better color the product. Since CO 2 strongly catalyzes oxidation, it is recommended to operate below 40 θθ, which is disadvantageous in terms of heat dissipation.

Do předloženého NMM, nejlépe ve formě azeotropu s vodou, se přidá stabilizátor a po dobu 2 až 5 hodin se při reakční teplotě přidává roztok H^O^, nejlépe 35ti—%ní, a—pak“se nechá-persxiddoreagovat dalších 2,5 až 5 hodin. Nezreagovaný NMM se oddělí vakuovou rektifíkaci jako azeotrop s vodou.A stabilizer is added to the present NMM, preferably in the form of an azeotrope with water, and a solution of H 2 O 4, preferably 35%, is added for 2-5 hours at the reaction temperature, and then a further 2.5 hours are allowed to react. up to 5 hours. Unreacted NMM is separated by vacuum rectification as an azeotrope with water.

Většinou se do komerčních roztokůH202 přidává jeden nebo kombinace několika stabilizátorů. Koncentrace stabilizátoru v komerčním peroxidu vodíku s koncentrací 35 % hmot. H202 bývá 100 až 200 ppm, což nepostačuje k potlačení tvorby NOMOR pod hodnotu 100 ppb ve finálním roztoku NMMO. V přepočtu na nasazený NMM je to při molárnim poměru H2O2/NMM = 0,6 pouze 0,005 až 0,01 % hmot.Mostly in commercial solution of n 2 0 2 added combination of one or more stabilizers. The concentration of the stabilizer in commercial hydrogen peroxide at 35 wt. H 2 0 2 tends to be 100 to 200 ppm, which is not sufficient to suppress the formation of NOMOR below 100 ppb in the final NMMO solution. Based on the NMM employed, it is only 0.005 to 0.01% by weight with a H2O2 / NMM molar ratio = 0.6.

stabilizátoru.stabilizer.

Stabilizátor peroxidu se přidává do předloženého NMM, může se však přidat i do roztoku H202, což však dává menší efekt. Proto i stabilizátor obsažený v komerčním peroxidu snižuje tvorbu NOMOR poměrně málo. 'The peroxide stabilizer is added to the present NMM, but can also be added to the H 2 O 2 solution, which however gives less effect. Therefore, the stabilizer contained in commercial peroxide reduces NOMOR formation relatively little. '

Ze tří uvedených stabilizátorů má nej lepší vlastnosti ethylendiamintetraoctan sodný, který nejen radikálně omezuje tvorbu NOMOR. ale současně poskytuje téměř bezbarvý roztok NMMO.Of the three stabilizers mentioned, sodium ethylenediaminetetraacetate has the best properties, which not only radically limits the formation of NOMOR. but at the same time it provides an almost colorless NMMO solution.

Při použití stanátu s koncentrací podle vynálezu má finální roztok NMMO bílou opalescenci hydroxidu cíničitého. Roztok je λ ť A však též bezbarvý. Proto je výhodné používat kombinaci stabilizátorů, např. 90 % hmot. ethylendiamintetraoctanu sodného a 10 % hmot. stanátu sodného.When using a state with a concentration according to the invention, the final NMMO solution has a white tin hydroxide opalescence. However, the solution is λ ť A also colorless. Therefore, it is preferred to use a combination of stabilizers, e.g. % sodium ethylenediaminetetraacetate and 10 wt. sodium stearate.

Bylo zjištěno, že obsah NOMOR v oxidu narůstá s rostoucím molárním poměrem H2O2/NMM a proto se doporučuje pracovat s poměrem 0,4 až 0,7. Tento poznatek je možno využít i při práci s přídavkem stabilizátoru, což umožňuje snížit koncentraci stabilizátoru. Vliv stabilizátoru na potlačení tvorby NOMOR je však tak silný, že dovoluje oxidovat NMM s molárním poměrem až 0,9. Čím vyšší je molární poměr, tim vyšší musí být koncentrace stabilizátoru v rámci rozmezí podle vynálezu.It has been found that the NOMOR content of the oxide increases with increasing H2O2 / NMM molar ratio and it is therefore recommended to work with a ratio of 0.4 to 0.7. This knowledge can be used also when working with the addition of stabilizer, which allows to reduce the concentration of stabilizer. However, the effect of the stabilizer on suppressing NOMOR formation is so strong that it allows the oxidation of NMM with a molar ratio of up to 0.9. The higher the molar ratio, the higher the stabilizer concentration must be within the range of the invention.

Příklad 1.Example 1.

Byly provedeny 4 srovnávací pokusy oxidace azeotropické směsi NMM - voda (73 %hmot. NMM) nestabilizovaným 30ti%ním peroxidem vodíku a jeden pokus se standardně stabilizovaným 35ti %ním peroxidem. Roztok obsahující 35 % hmot. H2O2 byl u výrobce stabilizován dekahydrátem pyrofosforečnanu sodného v koncentraci 150 ppm a 3 ppm stanátu sodného.Four comparative experiments on the oxidation of azeotropic NMM-water mixture (73 wt% NMM) with unstabilized 30% hydrogen peroxide and one trial with standardly stabilized 35% peroxide were performed. Solution containing 35 wt. H2O2 was stabilized at the manufacturer by sodium pyrophosphate decahydrate at a concentration of 150 ppm and 3 ppm sodium stearate.

Do sulfonační baňky objemu 1 1 opatřené míchadlem a umístěné v termostatu bylo předloženo 400 g azeotropu NMM, obsahujícího 0,01 % hmot. morfolinu. Při pokusech s jednotlivými stabilizátory bylo k azeotropu přidáno vždy 0,1 g stabilizátoru. Při teplotě 65 byl po dobu 3 hodin rovnoměrně přiváděn roztok H2O2, přičemž molární poměr H2O2/NMM byl 0,6.Into a 1 L sulfonation flask equipped with a stirrer and placed in a thermostat, 400 g of NMM azeotrope containing 0.01 wt. morpholine. In experiments with individual stabilizers, 0.1 g of stabilizer was added to the azeotrope. At 65, a solution of H2O2 was uniformly fed for 3 hours with a H2O2 / NMM molar ratio of 0.6.

Po vnesení peroxidu byla směs míchána při reakční teplotě ještě 3 hodiny, přičemž koncentrace peroxidu poklesla na hodnotu kolem 50 ppm. Pak byl za vakua oddestilován nezreagoavný NMM s použitím kolony o účinnosti 8 teoretických pater a současně bylAfter the peroxide was introduced, the mixture was stirred at the reaction temperature for 3 hours while the peroxide concentration dropped to about 50 ppm. The non-reactive NMM was then distilled off under vacuum using an 8 theoretical plate efficiency column and

roztok solution NMMO zahuštěn na NMMO thickened to 60 + 1 % hmot. 60 + 1 wt. Výsledky pokusu Experiment results shrnuje ta- summarizes these- bulka. bulka. č.pok. č.pok. stabilizátor stabilizer peroxid peroxide obsah NOMOR NOMOR content zbarvení coloring PPb PPb NMMO NMMO 49 49 žádný none 30%, nestab. 30%, nestab. 292 292 žlutooranž. yellow-orange.

50 51 52 53 50 51 52 53 Na4P207.10H20 Na2Sn(0H)6 EDTA žádnýNa 4 P 2 0 7 .10H 2 0 Na 2 Sn (0H) 6 EDTA none ti 35%, stabil. ti 35%, stabil. 19 <10 <10 200 19 Dec <10 <10 200 nažloutlý bezbarvý opalescence bezbarvý žlutý yellowish colorless opalescence colorless yellow Příklad Example

Azeotropická směs NMM - voda byla oxidována komerčním stabilizovaným roztokem H^O? (pyrofosforečnan + stanát) při 65 θθ s molárnim poměrem H2O2/NMM = 0,9. Do předloženého aZeotropu bylo přidáno 0,04 % hmot. ethylendiamintetraoctanu sodného (dihydrátu) počítáno na NMM. Peroxid byl dávkován 3,5 hodiny, doba doreagování byla 5 hodin. Po oddestilování nezreagovaného NMM byl získán bezbarvý 60ti %ní roztok NMMO obsahující 20 ppb NOMOR.The NMM-water azeotropic mixture was oxidized with a commercial stabilized solution of H 2 O? (pyrophosphate + stearate) at 65 θθ with a molar ratio of H 2 O 2 / NMM = 0.9. 0.04 wt.% Was added to the present aZeotrope. sodium ethylenediaminetetraacetate (dihydrate) calculated on NMM. Peroxide was dosed for 3.5 hours, the reaction time was 5 hours. After the unreacted NMM was distilled off, a colorless 60% NMMO solution containing 20 ppb NOMOR was obtained.

Příklad 3.Example 3.

'“Azeotropická -směs -NMM -- voda. .byla . oxidována při 65 C___ komerčním stabilizovaným 35ti %ním H2O2 při molárnim poměru H2O2 /NMM = 0,6. Do předloženého azeotropu bylo přidáno 0,017 % hmot. EDTA (dihydrát) a 0,006 % hmot.stanátu sodného. Peroxid byl dávkován 3 hodiny a potom byla reakční směs míchána další tři hodiny při reakční teplotě. Po oddestilování nezreagovaného NMM za vakua byl získán bezbarvý roztok 60 % hmot. NMMO, který obsahoval 10 ppb NOMOR.Azeotropic -mixture -NMM-water. .byla. oxidized at 65 ° C commercially stabilized 35% H 2 O 2 at a H 2 O 2 / NMM molar ratio of 0.6. 0.017 wt.% Was added to the present azeotrope. EDTA (dihydrate) and 0.006% sodium stearate. The peroxide was metered in for 3 hours and then the reaction mixture was stirred for another three hours at the reaction temperature. After the unreacted NMM was distilled off under vacuum, a colorless solution of 60% by weight was obtained. NMMO containing 10 ppb NOMOR.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález je využitelný pro výrobu N- methylmorfolinoxídu s nízkým obsahem nitrosomorfolinu, který se používá pro přípravu celulosových vláken. ~ “““..................The invention is applicable to the production of low nitrosomorpholine-containing N-methylmorpholine oxide which is used for the preparation of cellulose fibers. ~ ““ “..................

Claims (2)

Patentové nárokyPatent claims 1. Způsob přípravy roztoků N-methylmorfolinoxidu s nízkým obsahem nitrosomorfolinu oxidací N-methylmorfolinu vodným roztokem peroxidu vodíku při teplotě 60 až 75 s molárním poměremA process for the preparation of low-nitrosomorpholine N-methylmorpholine oxide solutions by oxidizing N-methylmorpholine with an aqueous hydrogen peroxide solution at a temperature of 60 to 75 with a molar ratio HzOz/amin = 0,5 až 0,9 vyznačený tím, že se peroxidem vodíku působí na N-methylmorfolin, který obsahuje nejméně jeden ze tří stabilizátorů peroxidu vodíku tvořených skupinou pyrofosforečnan sodný, ethylendiamintetraoctan sodný, stanát sodný v celkové koncentraci 0,01 až 0,05 % hmot. počítáno na nasazený amin a běžnou komerční formu přidávaných stabilizátorů včetně krystalové vody.H 2 O 2 / amine = 0.5 to 0.9, characterized in that hydrogen peroxide is treated with N-methylmorpholine containing at least one of the three hydrogen peroxide stabilizers consisting of sodium pyrophosphate, sodium ethylenediaminetetraacetate, sodium stearate in a total concentration of 0.01 to 0.05 wt. based on the amine employed and the conventional commercial form of added stabilizers, including crystalline water. 2. Způsob vyznačující se tím, že se peroxidem vodíku působí na Nmethylmorfolin ve formě azeotropu s vodou.2. A process comprising treating hydrogen peroxide with Nmethylmorpholine in the form of an azeotrope with water.
CZ951191A 1995-05-09 1995-05-09 Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine CZ284760B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ951191A CZ284760B6 (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
CZ951191A CZ284760B6 (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
CZ119195A3 true CZ119195A3 (en) 1996-11-13
CZ284760B6 CZ284760B6 (en) 1999-02-17

Family

ID=5462894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ951191A CZ284760B6 (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) CZ284760B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ284760B6 (en) 1999-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0473559B1 (en) Process for the production of chlorine dioxide
RU2089487C1 (en) Method of continuous synthesis of chlorine dioxide
FI112202B (en) Process for the production of chlorine dioxide
FI111459B (en) Process for the preparation of stable peracetic acid product
SE500043C2 (en) Process for continuous production of chlorine dioxide
JPH034545B2 (en)
JP4913057B2 (en) Method for producing chlorine dioxide
EP0644853B1 (en) Method of producing chlorine dioxide
CA2144468C (en) Method of producing chlorine dioxide
CZ119195A3 (en) Process for preparing n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
US3002813A (en) Method of preparing monopersulfates
RU2352522C1 (en) Method of stabilisation of hydrogen peroxide alkali solution
CZ284681B6 (en) Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
EP0315204A3 (en) Bleaching composition
CZ284545B6 (en) Process for preparing solutions of n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
US2386484A (en) Anhydrous hydrogen peroxide and method of making same
CZ118895A3 (en) Process for preparing n-methylmorpholinoxide with a low content of nitrosomorpholine
US2899461A (en) Preparation of alkali metal
EP0551298B1 (en) Peroxidic compositions
US4622216A (en) Treatment of sodium dithionite reaction mixture
DE3701502C2 (en) Process for the preparation of triphenylmethyl hydroperoxide
CS240380B1 (en) Method of 3-methyl-4-nitrophenol production
JPH0131955B2 (en)
JPH0571586B2 (en)
JP2011148654A (en) Hydrochloric acid and method for manufacturing the 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