JP2001055409A - 線状α−オレフィンの製造方法 - Google Patents

線状α−オレフィンの製造方法

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JP2001055409A
JP2001055409A JP2000021138A JP2000021138A JP2001055409A JP 2001055409 A JP2001055409 A JP 2001055409A JP 2000021138 A JP2000021138 A JP 2000021138A JP 2000021138 A JP2000021138 A JP 2000021138A JP 2001055409 A JP2001055409 A JP 2001055409A
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JP
Japan
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catalyst
olefin
ethylene
linear
polycyclic aromatic
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Yasushi Shiraki
安司 白木
Takao Tamura
隆生 田村
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高純度の線状α−オレフィンを生産性よく
製造する方法を提供すること。 【解決手段】エチレン重合用触媒および多環芳香族化合
物の存在下に、エチレンをオリゴメリゼ−ションする線
状α−オレフィンの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、線状α−オレフィ
ンの製造方法に関し、さらに詳しくは、高純度の線状α
−オレフィンを生産性よく製造することのできる線状α
−オレフィンの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】線状α−オレフィンは、ポリオレフィン
の改質用コモノマ−として、また、アルコ−ル化するこ
とにより可塑剤や界面活性剤として有効に使用すること
のできるオリゴマ−である。この線状α−オレフィン
は、一般的には、触媒の存在下、エチレンをオリゴメリ
ゼ−ションすることによって製造される。
【0003】オリゴメリゼ−ションの際に使用される触
媒としては、公知のエチレン重合用触媒が使用される。
ところで、線状α−オレフィンの重要な用途の一つであ
るポリオレフィンの改質用コモノマ−として使用される
炭素数6〜8等の線状α−オレフィンは、ますます高純
度のものが要求されるようになってきており、その需要
も年々、増加しているものの、高純度のものを容易に製
造する方法が開発されていないのが現状である。
【0004】高純度の線状α−オレフィンが得られ難い
原因としては、触媒の存在下、エチレンをオリゴメリゼ
−ションすることによって生成する線状α−オレフィン
が、さらに反応して副生成物が生成し、製品である線状
α−オレフィンの純度を低下させるということが考えら
れる。このような観点から、これまでに、高純度の線状
α−オレフィンを製造する方法として、エチレン重合用
触媒に、イオウ化合物、リン化合物、窒素化合物または
アルコ−ルを添加し、エチレンをオリゴメリゼ−ション
して製造する方法が知られている。
【0005】しかしながら、これらの方法においては、
ある程度の純度向上は図られるものの、その純度を達
成、維持するためには、オリゴメリゼ−ション反応器内
の線状α−オレフィンの濃度を低く抑えなければならな
いという不都合があり、工業的見地からすると、生産性
に劣るという欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の欠点を解消し、高純度の線状α−オレフィン
を生産性よく製造する方法を提供することを目的とする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため、触媒に添加する成分に着目し鋭意検討
を重ねた結果、エチレン重合用触媒を使用すると共に、
多環芳香族化合物を存在させて、エチレンをオリゴメリ
ゼ−ションすることによって、上記目的が達成できると
いうことを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、エチレン重合用触媒
および多環芳香族化合物の存在下に、エチレンをオリゴ
メリゼ−ションすることを特徴とする線状α−オレフィ
ンの製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、エチレンを、触媒の存
在下に、オリゴメリゼ−ションすることによって線状α
−オレフィンを製造するものである。使用するエチレン
は、高純度のものが望ましいが、エチレンを含有するガ
スであってもよい。たとえば、エチレンを含有する不活
性ガス、重合用精製エチレンガス等が使用できる。
【0010】本発明においては、エチレンをオリゴメリ
ゼ−ションするに際し、使用される触媒に制限はなく、
公知のエチレン重合用触媒を使用することができ、遷移
金属化合物と有機アルミニウム化合物からなるチ−グラ
−系触媒は好適である。たとえば、エチレン重合用触媒
が、(A)一般式ZrX4 (式中、Xは塩素原子、臭素
原子またはヨウ素原子を示し、これらは2種以上の組合
せであってもよい。)で表されるハロゲン化ジルコニウ
ム、(B)イ.一般式AlR1.5 1.5(式中、Rは炭
素数1〜20のアルキル基、Qは塩素原子、臭素原子ま
たはヨウ素原子を示し、R、Qはそれぞれ2種以上の組
合せであってもよい。)で表されるアルキルアルミニウ
ム化合物および/またはロ.一般式AlR’a Q’3-a
(式中、R’は炭素数1〜20のアルキル基、Q’は塩
素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示し、R’、Q’
はそれぞれ2種以上の組合せであってもよく、a は1〜
3の整数である。)で表されるアルキルアルミニウム化
合物、具体的には、四塩化ジルコニウムとジエチルアル
ミウムクロライドとからなる触媒、四塩化ジルコニウム
とエチルアルミニウムセスキクロライドとからなる触
媒、四塩化ジルコニウムとエチルアルミニウムセスキク
ロライドとトリエチルアルミニウムからなる触媒等のハ
ロゲン化遷移金属化合物と有機アルミニウムからなる触
媒等が挙げられる。
【0011】また、四塩化チタンとエチルアルミニウム
ジクロライドからなる触媒、アルコキシ基やカルボキシ
ル基を有する遷移金属化合物と有機アルミニウムからな
る触媒およびハロゲン化遷移金属化合物とアルコキシ基
等を有する有機アルミニウムからなる触媒等を挙げこと
もできる。これら触媒の調製方法にも制限はなく、公知
の方法によって調製することができる。
【0012】たとえば、四塩化ジルコニウム、エチルア
ルミニウムセスキクロライドおよびトリエチルアルミニ
ウムからなる三元触媒の調製にあっては、不活性ガス雰
囲気下、所定量の無水四塩化ジルコニウムと所定量の溶
媒とを反応容器に採取し、所定温度で所定時間、攪拌し
た後、所定量のトリエチルアルミニウムを添加して、所
定温度で所定時間、攪拌する。
【0013】ついで、所定量のエチルアルミニウムセス
キクロライドを添加して、所定温度で所定時間、攪拌す
ることによって調製することができる。ここに、不活性
ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等を使用する
ことができる。無水四塩化ジルコニウム、トリエチルア
ルミニウム、エチルアルミニウムセスキクロライドの使
用割合としては、通常は、四塩化ジルコニウムに対し、
トリエチルアルミニウムを0.2〜5倍モル、エチルア
ルミニウムセスキクロライドを2〜12倍モル、好まし
くは、四塩化ジルコニウムに対し、トリエチルアルミニ
ウムを0.5〜3倍モル、エチルアルミニウムセスキク
ロライドを3〜8倍モルである。
【0014】触媒調製時の溶媒としては、シクロヘキサ
ン等のナフテン系溶媒、ペンタン、ヘプタン等のパラフ
ィン系溶媒、ベンゼン等の芳香族系溶媒等が使用でき、
その使用量としては、無水四塩化ジルコニウム100ミ
リモル当り、500〜2000mlが好ましい。オリゴ
メリゼ−ション反応に用いる触媒の量としては、使用す
る溶媒250ccに対し、通常、四塩化ジルコニウムと
して0.01〜0.5ミリモル、好ましくは、0.02
〜0.1ミリモルである。
【0015】0.01ミリモル未満では、反応系に僅か
に存在する水分により、触媒が失活して所望の活性が得
られないことがあり、0.5ミリモルを超えると、エチ
レンの反応量が増大し、その際の発熱により温度制御が
困難となり、また、反応系内のα−オレフィンの濃度が
高くなりすぎて純度が低下することがあるので望ましく
ない。
【0016】本発明においては、上記エチレン重合用触
媒と共に、多環芳香族化合物の存在下、エチレンをオリ
ゴメリゼ−ションすることにより線状α−オレフィンを
製造する。多環芳香族化合物としては、特に制限はない
が、2環または3環芳香族化合物が好ましく使用され
る。
【0017】また、これら多環芳香族化合物は、無置換
多環芳香族化合物であっても、アルキル基置換多環芳香
族化合物であってもよい。アルキル基置換多環芳香族化
合物にあっては、アルキル基に特に制限はないが、炭素
数18までのアルキル基が好ましい。アルキル基の置換
位置や置換数にも制限はない。
【0018】これら多環芳香族化合物は1種のみ使用し
ても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これら
多環芳香族化合物の具体例としては、アントラセン、フ
ェナントレン、チアントレン、ビフェニル、トリフェニ
ル、メチルアントラセン、エチルアントラセン、プロピ
ルアントラセン、ジエチルアントラセン、テトラエチル
アントンラセン、メチルフェナントレン、エチルフェナ
ントレン、プロピルフェナントレ、ジエチルフェナント
レン、メチルビフェニル、ジメチルビフェニル、エチル
ビフェニル、ジエチルビフェニル、トリエチルビフェニ
ル、メチルトリフェニル、ジメチルトリフェニル、エチ
ルトリフェニル、ジエチルトリフェニル、部分水素化ト
リフェニル等を挙げることができる。フルオレン、9−
メチルフルオレンも具体例として挙げることができる。
【0019】これら多環芳香族化合物の使用量は、これ
を添加する実質上の効果を得るために、触媒成分の遷移
金属化合物に対して、通常は0.5倍モル以上、好まし
くは1倍モル(当モル)以上とする。また、多環芳香族
化合物を、触媒成分の遷移金属化合物に対して、10倍
モルを超えて添加しても、増量の効果は期待できない。
そこで、多環芳香族化合物の使用量は、触媒成分の遷移
金属化合物に対して、通常は0.5〜10倍モル、好ま
しくは1〜8倍モルとする。
【0020】これら多環芳香族化合物は、触媒調製時に
触媒中に添加してもよく、オリゴメリゼ−ション反応系
に直接添加してもよい。本発明は、エチレン重合用触媒
および多環芳香族化合物の存在下に、エチレンをオリゴ
メリゼ−ションすることによって線状α−オレフィンを
製造するものである。
【0021】オリゴメリゼ−ションに当たっては、ま
ず、攪拌機付反応容器に、乾燥したアルゴン、窒素、ヘ
リウム等の不活性ガス雰囲気下、シクロヘキサン、ペン
タン、ヘプタン等の溶媒、別途調製した触媒および多環
芳香族化合物を採取して、80〜150°C、好ましく
は、100〜120°Cまで昇温する。温度が80°C
未満では、触媒活性が発揮されない上に、少量の高分子
量ポリマ−が析出することがあり、150°Cを超える
と、触媒が失活する、生成物が重質化する、エチレンの
消費量の低下により純度が低下するなどして、好ましく
ない。
【0022】所定温度まで昇温した後、乾燥エチレン
を、2〜8MPa(20〜80Kg/cm2 G)好まし
くは、3.5〜7MPa(35〜70Kg/cm2 G)
の圧力となるまで仕込む。圧力が2MPa(20Kg/
cm2 G)未満では、溶媒へのエチレンの溶解量が低下
して純度の低下を招くことがあり、8MPa(80Kg
/cm2 G)を超えると、反応器内の気相部で重合が起
こり、汚染の原因となることがあるので望ましくない。
【0023】この際、エチレンは、一定の圧力を維持し
つつ連続的に仕込まれ、15〜120分間、好ましく
は、30〜80分間、反応が行われる。時間が、15分
間未満では、生成α−オレフィンに対する高分子量ポリ
マ−の生成割合が増加することがあり、120分間を超
えると、触媒活性の低下により、時間当りの収量が低下
することがあるので望ましくない。
【0024】一定時間を経過したときは、アルカリ水溶
液、アルカリを含むメタノ−ル水溶液等の触媒失活剤を
加えて、オリゴメリゼ−ション反応を終了させる。この
ようにして得られる線状α−オレフィンは、炭素数4〜
18を主成分とするオリゴマ−である。本発明によれ
ば、エチレン重合用触媒および多環芳香族化合物の存在
下に、エチレンをオリゴメリゼ−ションすることによっ
て線状α−オレフィンを製造する方法が提供される。
【0025】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定さ
れるものではない。 触媒の調製例 内容積500mlの攪拌機付フラスコに、アルゴン雰囲
気下、無水四塩化ジコニウム(ZrCl4 )25mmo
lと乾燥したシクロヘキサン250mlを採取し、10
分間攪拌した。
【0026】その後、トリエチルアルミニウム(TE
A)38.9mmolを添加して、10分間攪拌した。
ついで、エチルアルミニウムセスキクロライド(EAS
C)136.1mmolを添加して〔このときの、(E
ASC+TEA)/ZrCl4 のモル比は7、EASC
/TEAのモル比は3.5であった。〕、70°Cにて
1時間、攪拌しながら触媒溶液を調製した。
【0027】実施例1〜11および比較例1〜3 内容積1000mlの攪拌機付オ−トクレ−ブに、アル
ゴン雰囲気下、乾燥シクロヘキサン250mlと内部標
準物質としてウンデカン10mlを採取し、これに、上
記「触媒の調製例」で調製した触媒溶液を注入して、さ
らに、多環芳香族化合物を添加した。
【0028】ついで、オ−トクレ−ブを一定の温度まで
昇温し、乾燥エチレンをレギュレ−タ−を通して一定の
圧力になるまで連続的に仕込んだ。その後、10分間毎
に試料を抜き出し、一定の時間、反応を行った。この
間、エチレンは連続的に仕込んで、一定の圧力を維持し
た。10分間毎に試料を採取する際は、反応圧力の低下
による純度低下を防止するために、オ−トクレ−ブから
高圧のまま、生成液を1N−水酸化ナトリウム水溶液中
に投入して一気に失活させた。なお、実施例10におい
て、多環芳香族化合物としてのフルオレンの添加は、上
記した触媒調製工程中で、エチルアルミニウムセスキク
ロライド(EASC)の添加に続いて(加熱攪拌前に)
行った。
【0029】このときの条件と結果を表1に示す。表1
の「結果」において、「C4 ──C16α−オレフィン収
量75g時点でのC18α−オレフィンの純度」とあるの
は、純度の評価を正確に行うために、C4──C16α−
オレフィンの収量が同一の時点で比較評価したものであ
る。C18α−オレフィンの純度とは、C18留分中の1−
オクタデセン濃度を意味する。なお、C4 α−オレフィ
ン等の軽質分の収量については、実験操作上でのロスを
考慮し、内部標準物質のウンデカン基準のC8 〜C20
分の生成量からSchult・Flory 分布を用いてC4 α−オ
レフィン、C6 α−オレフィン生成量を求めた。各実施
例において得られたα−オレフィンの重量平均分子量は
約160(エチレンの重合度 約6に相当)であった。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、ポリオレフィンの改質
用コモノマ−として、また、アルコ−ル化することによ
り可塑剤や界面活性剤として有効に使用することのでき
る線状α−オレフィンを、高純度で生産性よく製造する
方法が提供され、製造化学工業分野に多大の寄与をなす
ものである。
【0031】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J011 AA01 AA05 NA12 NB08 PA23 PB40 PC02 4J028 AA01A AB00A AC24A BA00A BA01B BA02B BB00A BB01B BB02B BC15B BC16B BC19B EB02 EB07 4J100 AA02P CA01 DA02 FA09

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレン重合用触媒および多環芳香族化合
    物の存在下に、エチレンをオリゴメリゼ−ションするこ
    とを特徴とする線状α−オレフィンの製造方法。
  2. 【請求項2】多環芳香族化合物が、2環または3環芳香
    族化合物である請求項1に記載の線状α−オレフィンの
    製造方法。
  3. 【請求項3】多環芳香族化合物が、無置換またはアルキ
    ル基置換多環芳香族化合物である請求項1または2に記
    載の線状α−オレフィンの製造方法。
  4. 【請求項4】エチレン重合用触媒が、(A)一般式Zr
    4 (式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子
    を示し、これらは2種以上の組合せであってもよい。)
    で表されるハロゲン化ジルコニウム、(B)イ.一般式
    AlR1.5 1.5 (式中、Rは炭素数1〜20のアルキ
    ル基、Qは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示
    し、R、Qはそれぞれ2種以上の組合せであってもよ
    い。)で表されるアルキルアルミニウム化合物および/
    またはロ.一般式AlR’a Q’3- a (式中、R’は炭
    素数1〜20のアルキル基、Q’は塩素原子、臭素原子
    またはヨウ素原子を示し、R’、Q’はそれぞれ2種以
    上の組合せであってもよく、a は1〜3の整数であ
    る。)で表されるアルキルアルミニウム化合物である請
    求項1〜3のいずれかに記載の線状α−オレフィンの製
    造方法。
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