PT95595B

PT95595B - Processo para a clarificacao de solucoes aquosas de n-oxido de n-metilmorfolina

Info

Publication number: PT95595B
Application number: PT95595A
Authority: PT
Inventors: Dietmar Korger; Dieter Eichinger; Stephan Astegger; Karin Weinzierl; Johann Manner
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1997-08-29
Also published as: AT392776B; NO177721C; ATE114742T1; DE59007849D1; PT95595A; GR3015122T3; FI905078A0; DK0427701T3; ES2064711T3; CA2027513A1; NO904458L; NO904458D0; JPH03137943A; NO177721B; US5053138A; ATA237389A; FI100862B; EP0427701A1; TR25095A; EP0427701B1

Description

presente invento diz respeito a um proceso para a clarificação de soluções aquosas de N-óxido de M-metiImorfolina CNMMQ), nomeadamente de soluções de banhos de fiação, que se formam quando da produção de produtos celulósicos, processo este, no qual as soluções a clarificar são postas em contacto com um permutador de aniões e as soluções clarificadas são separadas do permutador de aniões»

Ê conhecida a forma de colocar celulose em soluções aquosas de NMMO e de produzir soluções de celulose, homogéneas e fiáveis» Por precipitação destas soluções em água, obtêm-se folhas, fios ou peças moldadas à base de celulose, isto é, objectos, que são hoje produzidos, em larga escala, pelo processo da viscose» No entanto, as soluções fiáveis de celulose em NMMQ aquosa têm uma enorme vantagem, relativamente â viscose, no que diz respeito ao impacto ambiental: enquanto que no processa de amino-óxido, o NMMO pode ser recuperado do banho de fiação e ser novamente utilizado, no processo da viscose forma—se H.-/3, COS, CS.-, e enxofre coloidal» Estas substâncias nõ podem ser recicladas, mas têm de ser eliminadas de forma dispendiosa»

Para que α NMMO, que está contido num banho de fiação usado, possa ser utilizado na nova produção de soluções de celulose fiáveis, a solução do banho ds fiação tem de ser clarificada e concentrada» No caso de não ser feita uma clarificação, logo após o MMMO ter circulado um pouco, as soluções de celulose adquirem uma coloração castanho-escura» A partir de fenóis polivalentes, dos produtos ds decomposição da própria celulose e dos estabilizadores de NMMD formam—se compostos aniónicos, tipo pigmentos, que habitualmente têm de ser adicionados à solução. Como estabilizador eficaz conhece-se o éster propilico de ácido gâlico» Este ácido tem, a particularidade de, com o ferro, complexo aniónico estável, de modo que, formar um sem

Λ

clarificação, dá-se, forçosamente, a concentração de ferro em solventes utilizados várias vezes»

Numa reciclagem fechada de solventes, todas estas impurezas iriam, forçosamente, concentrar—se e influenciar negativamente as características dos produtos finais, a seguir ao processo de fiação, razão pela qual, entre outros produtos, as fibras por exemplo, não podem ser branqueadas,

Através do DD-A-254 199, conhece-se um processo para a clarificação de soluções aquosas de NMMo» Segundo este, soluções aquosas que contenham 5 a 60 de massa de NMMO são conduzidas através de colunas de permutadores, cheias de copolimerizado de estireno-divinilfoenzena» Aquelas, na primeira fase, como grupos funcionais, contêm grupos amino terciários do tipo CH^-N(CFL»)„ e na segunda fase grupos amino quaternários do tipo CH^-CN(CH_X)^3OH.

Uma desvantagem na execução do referido processo, ã escala industrial, reside no facto de ele ter de ser concebido em duas fases. Além disso, o permutador de aniões, fortemente básico, utilizado na segunda fase, tem de ser regenerado com uma solução aquosa, contendo 3% de massa de NaOH e 10% de massa de NaCl, 0 líquido de regeneração usado cria um problema em termos de esgotos e depósito do lixo»

O presente invento propõe—se melhorar de tal modo o processo de clarificação de soluções aquosas de NMMO, como as que se formam, nomeadamente, no banho de fiação, quando da produção de celulose, de forma &ue este deixe de apresentar as desvantagens atrás mencionadas,

Esta tarefa é de tal modo cumprida ds acorda cam o invento, através de um processo do tipo do referido na introdução, que a clarificação, é efectuada num processo de uma só fase, oom um permutador de aniSes que, como funcionais, apresenta, exclusivamente, grupos tetra-alquilamónio quaternários das fórmulas

-CH,

-NEMou

-CH^-NR+tíCH-»).

, (CH^OH)X

em que X representa o anião de um ácido inorgânico ou orgânico e o permutador de aniões é regenerado com uma solução ácida aquosa»

Verificou-se que as- soluções tíe NMMO clarificadas, de acordo com o invento, - após concentração - são muito apropriadas para a produção de novas soluções de celulose fiáveis e que, apesar da utilização de apenas um único permutador de aniSes, não se verifica a concentração de substâncias indesejáveis na circulação dos solventes»

Com o permutador de aniões, utilizado de acordo com o invento, também não se verifica qualquer absorção de NMMO, pelo que a clarificação não implica nenhuma perda de NMMO» □ processo de acordo com o invento é efectuada, conduzindo a solução a clarificar através de uma coluna do permutador de aniSes acima referido» As impurezas aníónicas são, assim, aglutinadas pelo permutador, saindo então da coluna uma solução clarificada de NMMO» 0 último volume do leito que fica na coluna tem de ser lavado» Após concentração, por destilação, da solução aquosa de NMMO, o concentrado obtido pode ser directamente utilizado na produção de novas soluções fiáveis tíe celulose»

As .impurezas

ser eluidas, de uma maneira fácil, com uma. solução ácida aquosa e eliminadas da circulação de NMMO» Assim e simultaneamente, o permutador de aniSes é novamente regenerado»

Uma execução vantajosa do processo de acordo com o invento consiste na utilização de um permutador de aniSes, cujo anião X é desviado por um ácido volátil, nomeadamente por anidrido carbónico, ácido fórmico ou ácido acético» Ao utilizar-se um ácido volátil, a eliminação do ácido de regeneração, por combustão, pode ser concebida de forma simples» 0 ácido fórmico e o ácido acético podem também ser recuperados por destilação»

Além disso, provou-se que seria vantajoso ss o áicido de regeneração, adicionalmente até 5% de massa, de um ácido hidroxicarbónico, contivesse ainda especialmente ácido tartárico» Isto vai favorecer a eluição do complexo estabilizador de ferro, quando da regeneração do permutador de aniSes» processo de acordo com o invento é especialmente adequado para a clarificação de soluções aquosas de N.MMO com um teor de MMMO até 65% de massa» presente invento é esclarecido mais pormenorizadamente através dos exemplos que se seguem» teor de impureza nas soluções de NMMO foi determinado por absorção espectrópica, tendo cada um dos factores de extinção sido calculado a partir dos valores de extinção de 2ó0 nm, 300 nm e 400 nm, de acordo com a seguinte fórmulas

Factor de extinção ·Extinção

-6% de massa de NMMO

Quanto mais mais impurezas contém acorda com o invento, factores ds extinção, elevado for o factor de extinção, tanto a solução» A clarificação conseguida, de pode, assim ser lida na comparação dos antes e depois da clarificação.

EXEMPLO ls fit solução ds banho ds fiação a ser clarificada continha do poso de NMMO e apresentou os valores ds extinção que se podem ver no quadro 1» Para a clarificação, 1063 ml do psrmutador de aniões, Lewatit MP-50® (grupo funcionais —CH»,- (CH.,)^ sob a forma de formiato, foram tratados com 37.200 ml da solução de banho de fiação, para carregar a resina do permutador com as impurezas» A solução de banho de fiação a clarificar continha 28

□e rerro.

Em seguida, a solução ds banho ds fiação, clarificada, ficou na resina, foi lavada da resina com 4.252 ml ds água, como pods ler-se pelos factores ds extinção da solução sluida que Tal (quadro 1), uma grande parte das impurezas foi retida, pelo resina do permutador» 0 teor de ferro era agora de apenas mais 4 ppm»

A solução diluida clarificada foi concentrada, por destilação, apresentando um teor de NMMO de ò®% do peso, e pôde ser aplicada, directamente, na produção de soluções ds celulose, fiáveis, sem necessidade de outra clarificação»

Para a regeneração do permutador de artiões, as impurezas foram eluidas- com uma solução aquosa, contendo 1®% do peso de ácido fórmico e €>,2% do peso de ácido tartárico.

Quadro 1

i } j	% do peso de NMMO	Factores de extinção
260 nm	300 nm	400 nm
Banho de fiação	20	0,290	0,219	0,016
Solução clarificada	18	0,098	0,087	0,001

EXEMPLO 2

Execução à semelhança do exemplo 1, tendo, no entanto, sido utilizado, como permutador de aniSes, o produto DOWEX-D-l-{fabricantes fa. Dow Chemical? grupo funcionais CH₂~N sob a forma de formiato.

de extinção da solução lavada:
nm	Factor de extinção
260	0,109
300	0,097
400	0,001

EXEMPLO 3

500 ml do permutador de aniões Lewatit ΜΡ-5Θ0, sob a farma de formiato, foram tratados com 6000 ml de uma solução aquosa de NMMO de ó2% do peso (quadro 2), em que as impurezas foram retidas pela resina do permutador»

Em seguida, a solução clarificada em último lugar, que ficou na resina, foi lavada da resina com 400® ml de água s foi novamente utilizada na produção de soluções de celulose fiáveis. Para a regeneração do permutador de aniões, as impurezas foram eluidas com uma solução aquosa de ácido fórmico a Í0X=

Quadro 2

	do peso de NMMO	Factores de extinção
340 nm	400 nm	450 nm
Solução de NMMO a clarificar	62	1,366	0,555	0,32
Solução clarificada	43	0,404	0,109	0,07

EXEMPLO 4

Execução à semelhança do exemplo 3, tendo, no entanto, sido utilizado, como permutador de aniSes, o produto DOWEX-D-í, sob a forma de -formato»

Claims

REIVINDICASSES lã, - Processo para a clarificação de soluções aquosas de N~óxida de N-metilmorfolina (NMMO), especialmente de soluções de banhos para fiação que se formam aquqndo da produção de produtos celulósicos, processo este com o qual as soluções a clarificar sõ postas em contacto com u® permutador de aniões e as soluções clarificadas são separadas do permutador ds aniões, caracterizado pelo facto da clarificação ser efectuada num i

-y processo de um só passo com um permutador de aniõs grupos funcionais, apresenta exclusivamente grupos de tetra-alquilamónio das fórmulas s- que, como quaternários

-ch₂-mr_+(CH3)₃x ou -CH_O-NR+ C C CH,»)C CH.-.OH) X em que X após o que o aquosa ácida representa o anião de um ácido inorgânico ou orgânico, permutador de aniões é regenerado com uma solução
2ã» - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracter!zado pelo facto de ser utilizado um permutador de aniões cujo anião X ê retirado de um ácido volátil, especialmente de ácido carbónico, ácido fórmico ou ácido acético.
3ã. - Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de a regeneração do permutador de aniões ser efectuado com uma solução aquosa de ácido fórmico, ácido acética ou ácido carbónico, solução essa que contém ainda 5”; de massa de um ácido hidroxi—carboxílico, nomeadamente ácido tartã— rico.

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4ã= - Processo para a clarificação tiè^s ds NMMD, de acordo com uma das reivindicações í a da par as referidas soluções conterem até 65% de oluções aquos