RO110823B1 - Procedeu de separare a aminooxizilor din solutii apoase rezultate la prelucrarea celulozei - Google Patents

Description

Invenția de față se referă la un procedeu de separare a aminooxizilor din soluții apoase, în special, din ape reziduale rezultate la prelucrarea celulozei, în mod special, se separă oxidul de Nmetilmorfolina.

Procedeul se folosește la obținerea celulozei.

Este cunoscut, că celuloza se obține în soluții apoase de aminooxizi, în special de N-metilmorfolinoxid (NMMO). Soluțiile de celuloză sunt omogene; ele pot fi filate. Prin precipitarea acestor soluții în apă se obțin folii, fibre sau forme pe bază de celuloză. La prelucrarea ulterioară a produselor se elimină apa reziduală, care conține până la 4% masă NMMO. înainte de îndepărtarea acestei ape reziduale, trebuie ca cea mai mare parte din NMMO să fie separat.

Un produs de felul celui descris mai sus este cunoscut din brevet US 1427Q11. Prin acest procedeu NMMO este adsorbit într-un schimbător de cationi puternic acid. Ca fluid de eluare este folosit alcoolul izopropilic în soluție apoasă amoniacală. După eluare, schimbătorul de cationi trebuie adus iarăși în stare acidă cu acid sulfuric. Această metodă s-a dovedit tehnic și energetic foarte costisitoare, deoarece rezultă un amestec de amoniac-apă-alcool izopropilic conținând NMMO, care trebuie prelucrat prin distilare. Prin aceasta, sunt separate în primul rând componentele volatile (amoniac și alcool izopropilic), după care soluția apoasă de NMMO rămasă este concentrată în NMMOmonohidrat printr-o distilare ulterioară. Apoi, rezultă la regenerarea schimbătorului de cationi, o soluție puternic acidă de sulfat de amoniu, care trebuie neutralizată cu amoniac și în final uscată prin evaporare până la sulfat de amoniu solid.

Invenția își propune ca scop eliminarea acestor dezavantaje printr-un procedeu de tipul celui descris mai sus, care să poată fi condus fără nici o etapă de neutralizare și fără etape de separare și regenerare, consumatoare de energie. Acest scop este atins prin folosirea unui schimbător de cationi ale cărui grupe de fixare constau din grupe carboxil și în care schimbătorul de cationi încărcat cu aminooxizi este folosit cu o soluție apoasă a unui acid slab cu o valoare pK_a mai mare de 3,0, pentru a elua aminooxizii. Din eluant pot fi separați prin distilare aminooxizii, după care vaporii de apă condensați pot fi din nou folosiți ca agent de eluare. S-a demonstrat că procedeul, conform invenției, este în special, potrivit la prelucrarea soluțiilor cu până la 4% masă NMMO, deoarece el permite o separare practic cantitativă a NMMO din apa reziduală. O va riantă preferată a procedeului, conform invenției, constă în aceea că se folosește un acid slab cu punctul de fierbere sub 120°C. Vin în discuție, în special, acidul formic acetic, care sunt conținuți în soluție apoasă de preferință între 8 și 15% masă. însă și acidul carbonic s-a dovedit adecvat, într-o concentrație între 2 și 20% masă în spluție apoasă, de preferință, între 10 și 15% masă.

Deci, invenția tratează un procedeu de separare a aminooxizilor, în special, a N-metilmorfolinoxidului NMMO, din soluții apoase, în special, din ape reziduale rezultate la prelucrarea celulozei, în care soluțiile sunt aduse în contact cu o rășină schimbătoare de cationi, pentru a încărca schimbătorul de cationi cu aminooxizi, după care schimbătorul de cationi încărcat este spălat și aminooxizii sunt eluați.

Mai concret, procedeul, conform invenției, constă în aceea că se folosește în proces o rășină schimbătoare de cationi ale cărei grupe de fixare constau în grupe carboxil, iar schimbătorul de cationi încărcat cu aminooxizi se tratează cu o soluție apoasă de acid slab având valoare pH mai mare decât 3,0 și al cărui punct de fierbere se situează sub 12D°C.

Invenția de față prezintă avantajul unei separări cantitative a oxidului de Nmetilmorfolină printr-un procedeu simplu și eficient.

Se dau, în continuare, exemple de realizare, a invenției.

Exemplul 1. O cantitate de 100 ml dintr-un schimbător de cationi slab

RO 110823 Bl acid, având grupe carboxil ca grupe de fixare [(Lewatit CNP 80 [componenta de bază poliacrilat); producător Bayer AG)] a fost introdusă într-o coloană cu 5 straturi (BV), adică 500 ml dintr-o soluție apoasă de NMMO, cu o viteză de curgere de 10 BV/h. (Soluția NMMO are o concentrație de 1%). în final, NMMO a fost eluat cu 10 BV dintr-o soluție apoasă de acid acetic 10% și schimbătorul de cationi a fost regenerat și cu 15 BV apă spălat (viteză: 5 BV/h). în apa de spălare nu s-au putut evidenția prin metode uzuale (titrare și HPLC) urme de NMMO. Amestecul rezultat de NMMO și acid acetic (1000 ml) a fost încălzit la 100°C sub vid [100 mbar) și s-au distilat 950 ml. în distilat s-au găsit 98% din acidul acetic adăugat inițial; soluția NMMO a fost concentrată la 10%.

Exemplul 2. Procesul se conduce ca în exemplul 1; încărcarea a avut loc cu 8 BV dintr-o soluție de 0,5% NMMO. în apa de spălare nu s-a găsit NMMO. Prelucrarea eluantului s-a făcut ca în exemplul 1. Amestecul NMMO/acid acetic s-a distilat până la 50 ml, în distilat sa regăsit 100% din acidul acetic, și concentrația NMMO în reziduul de distilare a crescut până la 8%.

Exemplul 3. Procesul se conduce ca în exemplul 1; încărcarea se face cu 2 BV dintr-o soluție de 4% NMMO și spălarea se face cu 15 BV apă. în apa de spălare nu s-a evidențiat NMMO. Prelucrarea eluantului s-a făcut ca în exemplul 1. Amestecul NMMO/acid acetic s-a distilat până la 300 ml, apoi s-a adăugat 200 ml apă și acest amestec sa redus la 50 ml; în distilat s-a regăsit 97% din acidul acetic, și concentrația NMMO în reziduul de distilare s-a ridicat la 16%.

Exemplul 4. O cantitate de 100 ml dintr-un schimbător de cationi slab acid cu grupe carboxil ca grupe de fixare (Dowex CCR-2 (componentul de bază poliacrilat); producător Dow Chemical) a fost introdusă într-o coloană cu 7 BV dintr-o soluție apoasă 1% NMMO? viteza de trecere prin coloană fiind de 10 BV/h. în final, s-a eluat NMMO cu 10 BV dintr-o soluție apoasă de acid acetic 10%, s-a regenerat schimbătorul de cationi și s-a spălat cu 15 BV apă (viteza = 5 BV/h). în apa de spălare nu s-a putut evidenția NMMO prin metodele uzuale (titrare și HPLC). Prelucrarea eluatului sa făcut ca în exemplul 1. Amestecul NMMO/acid acetic s-a redus prin distilare la 80 ml; în distilat s-a regăsit 97% din acidul acetic; concentrația NMMO în reziduul de distilare s-a ridicat la 8,5%.

Exemplul 5. O cantitate de 100 ml dintr-un schimbător de cationi slab acid cu grupe carboxil ca grupe de: fixare (Duolite C 433 (component de bază poliacrilat); producător: Rohm și Haas) sa introdus într-o coloană cu 4 BV dintr-o soluție apoasă 1% NMMO, viteza de trecere prin coloană fiind de 10 BV/h. în final, s-a eluat NMMO cu 10 BV dintr-o soluție 10% acid acetic, s-a regenerat schimbătorul de cationi și s-a spălat cu 10 BV apă (viteza = 5 BV/h). în apa de spălare nu s-a putut evidenția NMMO prin metode uzuale (titrare și HPLC). Prelucrarea eluatului s-a făcut ca în exemplul 1. Amestecul NMMO/acid acetic a fost redus prin distilare la 40 ml; în distilat s-a regăsit 100% din acidul acetic, iar concentrația NMMO în reziduul de distilare s-a ridicat la 10%.

Claims (2)

1. Revendicări

   1. Procedeu de separare a aminooxizilor din soluții apoase rezultate la prelucrarea celulozei, prin aducerea în contact a soluțiilor cu o rășină schimbătoare de cationi, pentru a încărca schimbătorul de cationi cu aminooxizi, după care acesta se spală și aminooxizii se eluează, caracterizat prin aceea că se folosește în proces o rășină schimbătoare de cationi ale cărei grupe de fixare constau în grupe carboxil, iar schimbătorul de cationi încărcat cu aminooxizi se tratează cu o soluție apoasă de acid slab având valoare pK_a mai mare decât 3,0 și al cărui punct de fierbere se situează sub 120°C.

   RO 110823 Bl

   3. Procedeu, conform revendicării

   1, caracterizat prin aceea ca acidul slab este acidul carbonic a cărui concentrație în soluția apoasă este între

   5 2 și 20% masă, de preferință între 10 și

   15% masă.
2. 2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că acidul slab care se folosește pentru eluarea aminooxizilor este acidul formic sau acetic, concentrația acestuia în soluție apoasă fiind, de preferință, între 8 și 15% masă.