DE2025267A1 - Process for the production of Ohgomeri sierungskatalysatoren and use of these catalysts for the oligomerization of oils finen - Google Patents
Process for the production of Ohgomeri sierungskatalysatoren and use of these catalysts for the oligomerization of oils finenInfo
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Description
DR.-ING. VON KREISLER DR.-! NG. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCHDR.-ING. FROM KREISLER DR.-! NG. BEAUTIFUL FOREST DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH
Köln, den 7.5.1970 Kl/Ax/HzCologne, 7.5.1970 Kl / Ax / Hz
BP CHEMICALS LIMITED, . BP CHEMICALS LIMITED,.
Verfahren zur Herstellung von Oligomerisierungskatalysatoren und Verwendung dieser Katalysatoren zur Oligomerisierung von OlefinenProcess for the preparation of oligomerization catalysts and using these catalysts to oligomerize olefins
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren für die Oligomerisierung von Olefinen und Oligomerisierungsverfahren, d.ie unter Verwendung dieser Katalysatoren durchgeführt werden.The invention relates to a method for producing Catalysts for the oligomerization of olefins and oligomerization processes, i.e. those using them Catalysts are carried out.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von Oligomerisierungskatalysatoren ist dadurch gekennzeichnet, daß man wasserfreie Kaliumverbindungen mit einer wasserfreien organischen Lösung einer Lithiura-Kohlenwasserstoff-Verbindung imprägniert", das Lö sungsmittel abdampft und die Lithium-Kohlenwasserstoff-Verbindung zersetzt.The method according to the invention for the preparation of Oligomerization catalysts are characterized in that one anhydrous potassium compounds with an anhydrous organic solution of a Lithiura hydrocarbon compound impregnated ", the solvent evaporates and the Lithium-hydrocarbon compound decomposes.
Als Kaliumverbindungen eignen sich Kaliumhydroxyd und Kaliumsalze von anorganischen Säuren. Geeignete Kaliumsaize von anorpjani sehen Säuren sind die Silicate, Sulfate und Halogenide. Bevorzugt als Kaliumsalz wird Kaliumcarbonat. Die Kaliumverbindung kann al3 Pulver, Granulat (unrege Im jißig geformte Stückchen oder Perlen) oder Pellets vorliegen.Potassium hydroxide and are suitable as potassium compounds Potassium salts of inorganic acids. Suitable potassium salts of anorpjani see acids are the silicates, sulfates and halides. Potassium carbonate is preferred as the potassium salt. The potassium compound can be al3 powder, granules (irregularly shaped bits or pearls) or Pellets are present.
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Der Kohlenwasserstoffrest der Lithium-Kohlenwasserstoff-Verbindung kann ein beliebiger Kohlenwasserstoffrest mit. 1 bis 30 C-Atomen und aus der Gruppe Alkylreste, Cyclo- -., alkylreste, Alkenylreste, Phenylreste,.Alkylphenylreste. und Phenylalkylreste gewählt sein. Er ist vorzugsweise ein Alkylrest mit 2 bis 10 C-Atomen»The hydrocarbon residue of the lithium hydrocarbon compound can be any hydrocarbon radical with. 1 to 30 carbon atoms and from the group consisting of alkyl radicals, cyclo-., alkyl radicals, alkenyl radicals, phenyl radicals,. alkylphenyl radicals. and phenylalkyl radicals. He is preferably an alkyl radical with 2 to 10 carbon atoms »
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Herstellung des Katalysators unter einem Inertgas wie Argon oder Helium durchzuführen. ·.---.-In general, it is convenient to prepare the catalyst under an inert gas such as argon or helium perform. ·. --- .-
Vorzugsweise werden die Kohlenwasserstoffprodukte' der Zersetzung der Lithiumkohlenwasserstoff-Verbindung vollständig entfernt, da sie den Katalysator deaktivieren können. Dies wird gewöhnlich durch ausreichende Spülung mit einem Inertgas während der Katalysatorherstellung erreicht.Preferably the hydrocarbon products are the Complete decomposition of the lithium hydrocarbon compound removed as they deactivate the catalyst can. This is usually accomplished by adequate purging with an inert gas during catalyst preparation achieved.
Die Lithiummenge im Katalysator liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 20 Gewa-yoj vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 Gew.-%, bezogen auf die wasserfreie Kaliumverbindung.The amount of lithium in the catalyst is preferably between 0.1 and 20 Gewa-yoj, preferably between 0.5 and 5.0% by weight, based on the anhydrous potassium compound.
Der Katalysator kann vor dem Einsatz einer Vorbehandlung unterworfen werden, bei der er mit Wasserstoff bei Normaldruck oder unter vermindertem Druck vorzugsweise 30 Minuten oder langer auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 35O0C erhitzt wird. Es ist auch möglich, den Katalysator in Gegenwart von Wasserstoff herz\ist eilen.The catalyst may be subjected to prior to the application of a pretreatment in which it is preferably 30 minutes or longer is heated to a temperature in the range of 50 to 35O 0 C with hydrogen at atmospheric pressure or under reduced pressure. It is also possible to rush the catalyst in the presence of hydrogen.
Der Katalysator oligomerisiert Olefine wie Propylen und n-Butene und cooligomerisiert Gemische von Olefinen wie Propylen-Äthylen, n-Butene-lthylen, n-Pentene-Äthylen, Isobuten-Äthylen, n-Butene-Propylen oder Isobuten-Propylen. The catalyst oligomerizes olefins such as propylene and n-butenes and cooligomerizes mixtures of olefins such as Propylene-ethylene, n-butene-ethylene, n-penten-ethylene, Isobutene-ethylene, n-butene-propylene or isobutene-propylene.
Die mit diesem Katalysator hergestellten Olef'inoligomeren sind im allgemeinen weniger verzweigt als die Ölefinoligomeren, die mit anderen für diese Reaktion verwendeten Katalysatoren einschließlich anderer Alkalikatalysatoren wie Natrium, das auf wasserfreiem KaliumcarbonatThe olefin oligomers produced with this catalyst are generally less branched than the olefin oligomers, those with other catalysts used for this reaction, including other alkali catalysts like sodium that is based on anhydrous potassium carbonate
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dispergiert ist, erhalten werden. Bei einer in Gegenwart eines erfindungsgemäß hergestellten Katalysators durchgeführten Cooligomerisierungsreaktion von Propylen mit Äthylen werden hauptsächlich Pentene und Heptene gebildet, wobei die Heptenfraktion zu mehr als 50% linear ist. Mit anderen Katalysatoren wird eine Heptenfraktion erhalten, die hauptsächlich aus verzweigten Isomeren, z.B. weniger als 20% linearen Heptenen besteht.dispersed can be obtained. With one in the present a catalyst prepared according to the invention carried out cooligomerization reaction of propylene with Ethylene is mainly formed by pentenes and heptenes, with the heptene fraction being more than 50% linear. With other catalysts a heptene fraction is obtained which is mainly composed of branched isomers, e.g. consists of less than 20% linear heptene.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf die Oligomerisierung von Olefinen nach einem Verfahren gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Olefine oder Olefingemische mit einem Katalysator zusammenführt, der durch Imprägnieren einer wasserfreien Kaliumverbindung mit einer wasserfreien organischen Lösung einer Lithium-Kohlenwasser stoff -Verbindung, Abdampfen des Lösungsmittels und Zersetzung der Lithium-Kohlenwasserstoff-Verbindung unter Temperatur- und Druckbedingungen, unter denen die Oligomerisierung stattfindet, hergestellt worden ist.In a further aspect, the invention is directed to Oligomerization of olefins directed by a process which is characterized in that olefins or olefin mixtures are brought together with a catalyst which by impregnating an anhydrous potassium compound with an anhydrous organic solution of a lithium hydrocarbon substance compound, evaporation of the solvent and decomposition of the lithium-hydrocarbon compound has been prepared under temperature and pressure conditions under which the oligomerization takes place.
Die Oligomerisierungstemperatur liegt zweckmäßig im Bereich von 0 bis 2500O, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 250 C. Zweckmäßig wird unter einem Reaktionsdruck gearbeitet, unter dem die Reaktionsteilnehmer in der Flüssigphase gehalten werden.. Dieser Druck liegt zweckmäßig im Bereich von 0 bis 280 atü, vorzugsweise im Bereich zwischen 35 und 140 atü.The oligomerization temperature is expediently in the range from 0 to 250 0 O, preferably in the range from 50 to 250 C. The reaction pressure is expediently under which the reactants are kept in the liquid phase. This pressure is expediently in the range from 0 to 280 atmospheres, preferably in the range between 35 and 140 atmospheres.
Wenn zwei Olefine, z.B. Äthylen und Propylen, cooligomerisiert werden, liegt das Molverhältnis des einen Olefins zum anderen zu Beginn zweckmäßig im Bereich von 6:1 bis I26, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:4.When two olefins, e.g. ethylene and propylene, cooligomerize are, the molar ratio of one olefin to the other is expediently in the range from 6: 1 to at the beginning I26, preferably between 4: 1 and 1: 4.
Das Verfahren kann in Gegenwart oder Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Bevorzugt'als Lösungsmittel werden Kohlenwasserstoffe, z.B. unter ITormalbedingungen flüssige Paraffine.The process can be carried out in the presence or absence of a solvent. Preferred as a solvent become hydrocarbons, e.g. under normal IT conditions liquid paraffins.
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Das Einsatzmaterial ist vorzugsweise frei von Verunreinigungen wie Sauerstoff, Wasser, Schwefelverbindungen, Diene oder Acetylene, oder enthält diese Verbindungen nur in sehr geringen Anteilen. Vorzugsweise beträgt der Gesamte gehalt an solchen Verunreinigungen weniger als 0,1 Gew.-% des olefinischen Einsatzmaterials.The feedstock is preferably free of impurities such as oxygen, water, sulfur compounds, Dienes or acetylenes, or contains these compounds only in very small proportions. Preferably the total is content of such impurities is less than 0.1% by weight of the olefinic feedstock.
Das Verfahren kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.The process can be carried out batchwise or continuously.
Die beim Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Oligomeren eignen sich als chemische Zwischenprodukte zur Herstellung der verschiedensten Produkte wie Schmiermittel,, Klebstoffe, Elastomere, Kunststoffe, pharmazeutische Präparate, Insektizide und insektenabweisende Mittel. Die Heptene sind besonders vorteilhaft für die Herstellung von Cg-Oxoalkoholen durch eine Hydroformylierungsreaktion. The oligomers produced in the process according to the invention are suitable as chemical intermediates for Manufacture of various products such as lubricants, Adhesives, elastomers, plastics, pharmaceutical preparations, insecticides and insect repellants. The heptenes are particularly advantageous for the production of Cg-oxo alcohols by a hydroformylation reaction.
Zu 25 g Kaliumcarbonat, das bei 2000C und 0,3 rom Hg getrocknet worden ist, werden 50 ml einer 1,5%igen Lösung von Lithiumbutyl in trockenem Oyclohexan gegeben. Das Gemisch wurde 30 Minuten bei 120°C gerührt, wobei das Cyclohexan abgedampft wurde. Das Lithiumbutyl wurde zersetzt und der erhaltene Katalysator, der 2,2 Gew.-% Lithium enthielt, wurde unter trockenem Stickstoff in einen 1 1-Autoklaven gegeben. Auf den Autoklaven wurde ein Äthylen-Propylen-Gemisch im Molverhältnis von 4:1 bis zu einem Druck von 70 atü aufgedrückt. Der:,Autoklav wurde dann 17 Stunden bei 15O0C geschüttelt. Die, Produkte wurden in Kolben abgeblasen, die in Gemische aus festem Kohlendioxyd und Aceton tauchten. Die Produkte (128 g) wurden destilliert. Sie enthielten 33% Pentene, 6% Hexene, 36?6 Heptene, die zu 51% aus linearen Heptenen bestanden, und 25% höhersiedende Materialien.50 ml of a 1.5% solution of lithium butyl in dry cyclohexane are added to 25 g of potassium carbonate which has been dried at 200 ° C. and 0.3 rom Hg. The mixture was stirred at 120 ° C. for 30 minutes, during which the cyclohexane was evaporated. The lithium butyl was decomposed and the catalyst obtained, which contained 2.2% by weight of lithium, was placed in a 1 liter autoclave under dry nitrogen. An ethylene-propylene mixture in a molar ratio of 4: 1 was pressed onto the autoclave up to a pressure of 70 atmospheres. The: autoclave was then shaken for 17 hours at 15O 0 C. The products were blown into flasks immersed in mixtures of solid carbon dioxide and acetone. The products (128 g) were distilled. They contained 33% pentenes, 6% hexenes, 36-6 heptenes, which consisted of 51% linear heptenes, and 25% higher-boiling materials.
Beispiel 2
Dieses Beispiel dient lediglich für Vergleichszwecke. Example 2
This example is for comparison purposes only.
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- *" 2Ö25287- * "2Ö25287
Zu Kaliumcarbonat, das bei 300°C und 0,2 mm Hg getrocknet worden war, wurde Natriimmetall in. einer solchen Menge gegeben, daß eine Dispersion erhalten wurde, die 4,5 Gew.-% Natrium enthielt. Das Gemisch wurde unter kräftigem Rühren auf 200°C erhitzt. Ein Teil des erhaltenen Katalysators (46 g) wurde unter einem Inertgas in einen 1 1-Autoklaven gegeben, auf den ein Ithylen-Propylen-Gemisch im Molverhältnis von 3i1 bis zu einem Druck von 105 &tü aufgedrückt wurde. Der Autoklav wurde 17 Stunden bei 1500C geschüttelt. Die Produkte wurde in Kolben abgeblasen, die in Gemische aus festem Kohlendioxyd und Aceton tauchten. Die Produkte (229 g) wurden destilliert. Sie enthielten 14% Pentene, 4% Hexene, 57% Heptene,die zu 19$ aus linearen Heptenen bestanden, und 25% höhersiedendes Material.To potassium carbonate which had been dried at 300 ° C. and 0.2 mm Hg, sodium metal was added in such an amount that a dispersion was obtained which contained 4.5% by weight of sodium. The mixture was heated to 200 ° C. with vigorous stirring. A portion of the catalyst obtained (46 g) was placed under an inert gas in a 1 l autoclave, onto which an ethylene-propylene mixture in a molar ratio of 3 ml was forced up to a pressure of 105 °. The autoclave was shaken at 150 ° C. for 17 hours. The products were vented into flasks immersed in mixtures of solid carbon dioxide and acetone. The products (229 g) were distilled. They contained 14% pentenes, 4% hexenes, 57% heptenes, which consisted of 19 $ linear heptenes, and 25% higher boiling material.
Ein Vergleich mit Beispiel 1 läßt die höhere Linearität der mit dem neuen Katalysator erhaltenen Heptenfraktion erkennen.A comparison with Example 1 reveals the higher linearity the heptene fraction obtained with the new catalyst recognize.
Ein Katalysator wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt. Ein Teil des erhaltenen Katalysators (33»O g), der 2,5 Gew.-% Lithium enthielt, wurde unter Inertgas in einen 1 1-Autoklaven gegeben, auf den ein Geraisch von Äthylen und Propylen im Molverhältnis von 4:1 bis2u einem Druck von 56 atü aufgedrückt wurde. Der Autoklav wurde 17 Stunden bei 1200C geschüttelt. Die Produkte wurden in Kolben abgeblasen, die in Gemische aus festem Kohlendioxyd und Aceton tauchten. Die Produkte (68 g) wurden destilliert. Sie enthielten 30% Pentene, 8% Hexene, 40% Heptene, die zu 51% linear waren, und 22% höhersiedendes Material. A catalyst was prepared in the manner described in Example 1. A portion of the catalyst obtained (33 »O g), which contained 2.5 wt .-% lithium, was placed under inert gas in a 1 1 autoclave, on which a Geraisch of ethylene and propylene in a molar ratio of 4: 1 to 2u Pressure of 56 atmospheres was applied. The autoclave was shaken at 120 ° C. for 17 hours. The products were vented into flasks immersed in mixtures of solid carbon dioxide and acetone. The products (68 g) were distilled. They contained 30% pentenes, 8% hexenes, 40% heptenes, which were 51% linear, and 22% higher boiling material.
Ein Katalysator wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt. Ein Teil des erhaltenen Katalysators O 9» 7 g), der 2,5 Gew.-% Lithium enthielt, wurde unter Inertgas in einen 1 1-Autoklaven gegeben, auf den ein Gemisch von Äthylen und Propylen im Molverhältnis vonA catalyst was prepared in the manner described in Example 1. Part of the catalyst obtained O 9 »7 g), which contained 2.5 wt .-% lithium, was under Put inert gas in a 1 1 autoclave on the one Mixture of ethylene and propylene in a molar ratio of
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3:1 bis zu einem Druck von 105 atü aufgedrückt wurde. Der Autoklav wurde 18 Stunden bei 1500C geschüttelt. Die Produkte' wurden in Kolben abgeblasen, die in Gemische aus festem Kohlendioxyd und Aceton tauchten. Die Produkte (144 g) wurden destilliert. Sie enthielten 52% Pentene, Hexene, 28% Heptene, die zu 49% linear waren, und höhersiedendes Material.3: 1 up to a pressure of 105 atmospheres. The autoclave was shaken at 150 ° C. for 18 hours. The products were vented into flasks immersed in mixtures of solid carbon dioxide and acetone. The products (144 g) were distilled. They contained 52% pentenes, hexenes, 28% heptenes, which were 49% linear, and heavier material.
Ein Katalysator wurde in ähnlicher Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Ein Teil des erhaltenen Katalysators (18,8 g), der 1,3 Gew.-% Lithium enthielt, wurde unter Inertgas in einen 1 1-Autoklaven gegeben, auf den ein Gemisch von Äthylen und Propylen im Molverhältnis von 3:1 bis zu einem Druck von 120 atü aufgedrückt wurde. Der Autoklav wurde 19 Stunden bei 150°C geschüttelt. Die Produkte wurden in Kolben abgeblasen, die in Gemische aus festem Kohlendioxyd und Aceton tauchten. Die Produkte (149 s) wurden destilliert. Sie enthielten 54% Pentene, 7% Hexene, 23% Heptene, die zu 51% linear waren, und 16% höhersiedendes Material.A catalyst was prepared in a manner similar to that in Example 1 described, manufactured. A portion of the obtained catalyst (18.8 g) containing 1.3% by weight of lithium was used placed under inert gas in a 1 1 autoclave on the a mixture of ethylene and propylene in a molar ratio of 3: 1 up to a pressure of 120 atmospheres. The autoclave was shaken at 150 ° C. for 19 hours. The products were blown off in flasks, which in mixtures solid carbon dioxide and acetone dipped. The products (149 s) were distilled. They contained 54% pentenes, 7% hexenes, 23% heptenes which were 51% linear, and 16% heavier material.
Ein Katalysator wurde in ähnlicher Weise, wie in Beispiel1 beschrieben, hergestellt, Ein Teil des erhaltenen Katalysators (49,5 g), der 1,5 Gew.-% Lithium enthielt, wurde unter Inertgas in einen 1 1-Autoklaven gegeben, in den Propylen bis zu einem Druck von 84 atü aufgedrückt wurde. Der Autoklav wurde 1? Stunden bei 1500C geschüttelt. Die Produkte wurden in Kolben abgeblasen, die in Gemische aus festem Kohlendioxyd und Aceton tauchten. Die Produkte (64 g) wurden destilliert. Sie enthielten 36% Hexene und 4% höhersiedendes Material. Von den gebildeten Hexenen bestanden 86% aus 4-Methyl-pent-1-en.A catalyst was prepared in a manner similar to that described in Example 1. A portion of the catalyst obtained (49.5 g), which contained 1.5% by weight of lithium, was placed in a 1 l autoclave under inert gas Propylene was injected to a pressure of 84 atmospheres. The autoclave was 1? Shaken at 150 ° C. for hours. The products were vented into flasks immersed in mixtures of solid carbon dioxide and acetone. The products (64 g) were distilled. They contained 36% hexene and 4% higher boiling material. 86% of the hexenes formed consisted of 4-methyl-pent-1-ene.
Ein Katalysator wurde in ähnlicher Weise, wie in Beinpieli beschrieben, hergestellt. Ein Teil des erhaltenen Kataly-A catalyst was made in a manner similar to that in Beinpieli described, manufactured. Part of the catalyst obtained
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sators (21,5 δ), der 1,25 Gew.-% Lithium enthielt, wurde unter Inertgas in einen 1 1-Autoklaven gegeben. ITach Einführung von 500 1 trockenem Penten-1 wurden 105 atü Äthylen aufgedrückt. Der Autoklav wurde 17 Stunden bei 15O0G geschüttelt. Die Produkte wurden in Kolben abgeblasen, die in Gemische aus festem Kohlendioxyd und Aceton tauchten. Die Produkte (133 g) wurden destilliert. Sie enthielten 89% Heptene, die zu 47% linear waren, und 11% höhersiedendes Material.Sators (21.5 δ), which contained 1.25 wt .-% lithium, was placed under an inert gas in a 1 l autoclave. ITach introduction of 500 1 of dry pentene-1, 105 a tu ethylene pressed. The autoclave was shaken for 17 hours at 15O 0 G. The products were vented into flasks immersed in mixtures of solid carbon dioxide and acetone. The products (133 g) were distilled. They contained 89% heptenes, which were 47% linear, and 11% higher boiling material.
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