[发明专利]通过叔胺的氧化制备氧化胺

说明书

本发明涉及通过叔胺的氧化制备氧化胺，特别涉及用于制备氧化胺的方法，所述方法在反应器中通过在反应流体中连续引入叔胺从而使叔胺氧化并且排出氧化胺，其中在连续过程中选择合适的表面积/体积比或适当的流动速度与相应的表面/体积负荷。

技术领域

本发明涉及叔胺至氧化胺的氧化的领域。

背景技术

纤维素可以溶解于氧化胺的水溶液，例如N-甲基-吗啉-N-氧化物(NMMO或NMMNO)的溶液，从而由获得的纺丝溶液制备纺丝产品，例如长丝、短纤维、薄膜等(WO 2013/030400、US 2,179,181、US 3,447,939)。因此越来越需要氧化胺，例如NMMO。氧化叔胺的其它应用是表面活性剂、抑菌剂、香波和洗涤剂。

DE 2557456 A1描述了一种用于制备氧化胺的方法，其中叔胺与过氧化氢在水的存在下反应。当氧化胺浓度超过30％时，产物的粘度剧烈升高，因此难以进行进一步加工。发现当氧化胺浓度超过60％时，达到最小粘度。

US 3,447,939描述了以非连续操作的间歇方式制备N-甲基-吗啉-N-氧化物(NMMNO)，其中反应物N-甲基吗啉(NMM)在水和35％过氧化氢的存在下，在选定的67-72℃的反应温度下，在4-5小时的时间内反应形成相应的氧化叔胺NMMNO。使用过氧化氢酶以酶促方式进行过量过氧化氢的分解。所形成的反应产物通过苯-水共沸蒸馏和再结晶而纯化。

DD 246997 A1描述了一种相似的间歇方法，其中伴随剧烈搅拌通过喷射器或注入设备将过氧化氢(45-50％)以微细分布的形式引入反应物NMM。

在根据DE 3618352 A1的方法中，在经由过氧化氢氧化4-6小时之后，通过过氧化氢酶使剩余的过氧化物分解。

鉴于美国专利4,247,480，EP 0 307 184 A2考虑的问题是叔胺至相应氧化胺的反应过程中的亚硝胺的形成，并且提出在使用二氧化碳气氛(0.03-3MPa)时，应当在45℃的低温和常压下进行反应。

由于亚硝胺的形成还可能受到空气中无处不在的氮氧化物的影响，US 4,994,614A提出用二氧化碳覆盖反应槽的未填充空间，从而避开空气中的氮氧化物。由于反应容器在加入反应物之前、在反应过程中、在反应结束之后以及在容器清空过程中必须用二氧化碳进行吹扫或覆盖，所述吹扫措施和覆盖措施非常昂贵。

US 5,216,154 A提出以如下方式减少所形成的亚硝胺，在搅拌槽中在一定的反应混合物组成和特定的方法参数下进行叔N-甲基吗啉(NMM)至NMMNO的反应。

本发明的目的是提供用于制备氧化胺的可缩放过程，所述过程能够实现高产率，较少至没有副产物和分解产物，以及有效的反应。

发明内容

本发明涉及一种用于制备氧化胺的方法，所述方法在具有一个或多个作为反应区域的细长空心体(例如管)的反应器中通过在反应流体中连续引入叔胺从而使叔胺氧化并且排出氧化胺，其中反应器优选为反应器管。为此选择连续过程中的合适的过程参数，特别是合适的表面积/体积比或适当的流动速度与相应的表面/体积负荷。特别地，i)在空心体中至少在空心体的一定长度上存在0.5m²/m³或更大的表面积/体积比，在所述长度上胺氧化50％；ii)在空心体中存在1l/m²h至40l/m²h的比表面负荷；和/或iii)在空心体中存在1000l/m³h至30000l/m³h的比体积负荷。这三个特征i)、ii)和iii)基本上涉及可以描述根据本发明的方法的替代性定义。在一些实施方案中涉及所有参数i)、ii)和iii)。如下详细说明特别是优选实施方案同样涉及所有三个参数i)、ii)和iii)。根据本发明的所有实施方案和方面可以相互组合，实验实施例中显示的实施方案和方面也可以相互组合。

附图说明