[发明专利]包含季三烷基链烷醇胺氢氧化物的组合物的稳定化

说明书

一种组合物，其包含a)季三烷基链烷醇胺氢氧化物、和b)作为组分b)的至少一种二胺，所述二胺选自由1‑氨基‑4‑甲基哌嗪、1,2‑二氨基丙烷及其混合物组成的组。

技术领域

本发明涉及包含季三烷基链烷醇胺氢氧化物、特别是氢氧化胆碱的稳定的组合物，此类组合物的用途，以及使季三烷基链烷醇胺氢氧化物稳定的方法。

背景技术

已经发现季三烷基链烷醇胺的组合物具有广泛的应用领域。季三烷基链烷醇胺的典型成员是胆碱，即2-(羟乙基)三甲基铵，其化学式为(CH₃)₃N⁺(CH₂)₂OHX^-，其中X^-为抗衡离子，例如氯离子、氢氧根、柠檬酸根、酒石酸根或酒石酸氢根。

例如氢氧化胆碱等季三烷基链烷醇胺氢氧化物是适用于许多用途的强有机碱。包含氢氧化胆碱的组合物具有与电子应用相关的多种用途，例如用于剥离光致抗蚀剂的正性光致抗蚀剂显影剂、用于各向异性蚀刻剂或硅晶片的清洗剂。

此外，氢氧化胆碱可以用于炼油厂和石油化学应用，以中和酸性物质，溶解例如硫化铵、硫酸铵和氯化铵等铵盐并且减少或防止其沉积。炼油厂和石油化学应用中的工艺为例如加氢处理、加氢裂化、催化重整或催化裂化。在此类工艺中，产生氯化铵、硫酸铵和硫化铵，并且引起仪器的污垢和腐蚀问题。将氢氧化胆碱注入工艺流程中，并且将氯化铵、硫酸铵和硫化铵转化为非腐蚀性和非沉积性组分(参见例如US 7,279,089)。

除此之外，氢氧化胆碱还可以在水蒸汽循环和原油的催化精制中用作腐蚀抑制剂(参见US 8,177,962)。

例如氢氧化胆碱等季三烷基链烷醇胺氢氧化物的组合物，特别是其水溶液的普遍问题是季三烷基链烷醇胺氢氧化物的逐渐分解导致此类组合物变色。特别地，季三烷基链烷醇胺氢氧化物的浓缩溶液变成黄色，最后变成橙色，并且在短时间内出现沉淀。这是不希望的，因为它会达不到产品质量和可用性以及产品的使用寿命。过度变色可能伴随着溶液中存在的不溶物的形成，造成例如定量给料设备污垢等其它问题。

变色主要由两个机理引起，即通过霍夫曼消除使季三烷基链烷醇胺氢氧化物分解、和氧化/自氧化反应。通过增加组合物中的季三烷基链烷醇胺氢氧化物的浓度、提高温度和暴露于空气/氧气来加速分解和颜色形成。尽管可以通过使用抗氧化剂至少部分地防止氧化/自氧化，但是到目前为止，尚不可以避免霍夫曼降解，这是变色的主要原因。

在现有技术中已知几种延迟季三烷基链烷醇胺氢氧化物的组合物的颜色形成并且使组合物稳定特别是防止变色的方法。

根据第一种方法，可以使用浓度较低的季三烷基链烷醇胺氢氧化物溶液。尽管该方法在一定程度上延迟了颜色形成，但是浓度较低的溶液使得必需采用更大的量，这导致更高的物流、处理和运输成本，这是不期望的。

根据第二种方法，在低温下贮存季三烷基链烷醇胺氢氧化物的组合物。尽管该方法是有效的，尤其是在接近5℃和更低的温度(接近水的冰点)下是有效的，但由于与不断冷却大量材料相关的能量和处理成本增加，这种方法不是完全可行的。此外，在炼油厂和石油化学应用中，这完全超出了范围，因为工艺处理产品通常贮存在工厂外部，而没有任何温度控制。

根据第三种方法，施加氮气或其它惰性气体覆盖以减少溶液中的溶解氧含量并因此减少氧化反应。然而，贮存容器的持续的氮气覆盖成本较高，并且只能解决部分问题，而不能解决霍夫曼消除。此外，在许多炼油厂和石油化学工艺中，氮气覆盖是不切实际的，因为小的产品容器可能需要经常移动。