JP2007510050A - 化学反応改善のためにイオン性液体触媒を酸素に接触させる方法及びシステム - Google Patents

化学反応改善のためにイオン性液体触媒を酸素に接触させる方法及びシステム Download PDF

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Abstract

一実施形態において、イオン性液体触媒を酸素に接触させるステップを含む、イオン性液体触媒の活性を向上させる方法が開示される。別の実施形態において、反応ゾーンにモノマー供給原料とイオン性液体触媒を導入するステップと、モノマーの変換反応を維持するために反応ゾーンに存在する酸素量を制御するステップとを含む方法が開示される。別の実施形態において、モノマー、イオン性液体触媒、及び酸素を受け入れ混合するように構成された反応器と、酸素供給源に連結しており、触媒反応ゾーンに存在する酸素量をモノマーの変換反応を維持するために制御するように構成されている制御装置を備えるポリα−オレフィンオリゴマー化システムが開示される。

Description

本出願は、「化学反応改善のためにイオン性液体触媒を酸素に接触させる方法及びシステム（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ｃｏｎｔａｃｔ ａｎ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ ｗｉｔｈ Ｏｘｙｇｅｎ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）」という名称で、２００３年１０月３１日に出願された米国特許仮出願第５１６５１６号の利益と優先権を主張する。本出願は、「イオン性液体触媒を用いる高粘度ポリα−オレフィンの製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ Ｐｏｌｙａｌｐｈａｏｌｅｆｉｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ）」という名称で、２００３年４月２２日に出願された同時係属の米国特許出願第１０／４２０２６１号（この特許出願は、「イオン性液体触媒を用いる高粘度ポリα−オレフィンの製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ Ｐｏｌｙａｌｐｈａｏｌｅｆｉｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ）」という名称で、２００２年４月２２日に出願された米国特許仮出願第３７４５２８号の利益と優先権を主張する）に関連する。本出願は「イオン性液体触媒の製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ）」という名称で、２００３年４月２２日に出願された同時係属の米国特許出願第１０／４２０１８２号にも関連する。本出願は「イオン性液体触媒による化学反応を改善する高剪断印加の方法とシステム（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ａｄｄ Ｈｉｇｈ Ｓｈｅａｒ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ ａｎ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）」という名称で、本出願と同時に出願された米国特許出願第＿＿号（代理人整理番号２１０５３８ＵＳ０１（４０８１−０５５０１））（この特許出願は、２００３年１０月３１日に出願された米国仮出願特許第５１６５０１号の利益と優先権を主張する）にも関連する。上で列挙された出願の各々は、ここで、あらゆる目的のために、参照を通じてその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、一般に、化学変換のためのイオン性液体触媒システムに関する。より詳細には、本発明は、ポリα−オレフィン生成物の製造におけるモノマー変換率を増大させる、イオン性液体触媒の活性向上に関する。
イオン性液体触媒は、様々な化学反応、例えば、α−オレフィンのオリゴマー化によるポリα−オレフィン（ＰＡＯ）の製造の触媒として使用され得る。ポリα−オレフィンは、通常、Ｃ６からＣ２０のα−オレフィンのオリゴマー化により製造される合成炭化水素液体である。ポリα−オレフィンは、様々な業界において、ギアオイルの潤滑油、グリース、エンジンオイル、光ファイバー用ゲル、トランスミッションオイルとして、様々な他の潤滑用品として使用されている。ＰＡＯの製造に使用されるイオン性液体触媒はかなり高価であり得る。したがって、当技術分野において、イオン性液体触媒の効率を高める方法、例えば、イオン性液体触媒の活性を向上させ、より少量の触媒を用いても尚、変換率を望ましく維持することによってプロセスの経済性を改善する方法が求められている。
一実施形態において、イオン性液体触媒を酸素と接触させるステップを含む、イオン性液体触媒の活性を向上させる方法が開示される。
別の実施形態において、反応ゾーンにモノマー供給原料及びイオン性液体触媒を導入するステップと、反応ゾーンに存在する酸素量をモノマーの変換反応を維持するために制御するステップとを含む方法が開示される。別の実施形態において、モノマー、イオン性液体触媒、及び酸素を受け入れ混合するように構成された反応器と、酸素供給源に連結しており、触媒反応ゾーンに存在する酸素量をモノマーの変換反応を維持するために制御するように構成されている制御装置を含むオリゴマー化システムが開示される。
本発明は、製造プロセス内でイオン性液体触媒の活性を向上させるためにイオン性液体触媒を酸素に接触させるシステム及び／又は方法に関する。本発明は製造プロセス内でイオン性液体触媒の活性を向上させるためにイオン性液体触媒を水に接触させるシステム及び／又は方法にも関する。さらに、本発明は、製造プロセス内でイオン性液体触媒の活性を向上させるためにイオン性液体触媒を酸素及び水に接触させるシステム及び／又は方法にも関する。一般に、本発明は、酸素が、反応速度、変換率、触媒活性、反応生成物の性質、又はこれらの要素の組合せに影響を与え得る、イオン性液体触媒によるどのような反応にも適用され得る。ポリα−オレフィンの製造において、酸素をイオン性液滴に接触させることは、これらの要素の１つ又は複数に影響を与え得る１つのプロセスである。さらに、オレフィンのオリゴマー化反応において、イオン性液体の液滴の大きさは、これらの要素の１つ又は複数に影響を与え得る。
本発明は１）モノマー供給原料をイオン性液体触媒に接触させるステップと、２）ポリα−オレフィン生成物を回収するステップとを含み、イオン性液体触媒が酸素、水、又はこれらの両方に接触するポリα−オレフィンの製造プロセスにも関する。このようなポリα−オレフィンプロセスのいくつかの実施形態において、イオン性液体触媒は酸素に接触させられる。別の実施形態において、イオン性液体触媒は水に接触させられる。さらに別の実施形態において、イオン性液体触媒は酸素及び水に接触させられる。モノマー供給原料、イオン性液体触媒、酸素及び／又は水の量、並びに他のプロセスパラメータが本明細書において記載される。
以下の開示は、主として、ＰＡＯの製造への本発明の実施に重点を置いている。しかし、本発明の範囲は、請求範囲によって定められ、本明細書に記載されている特定の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。したがって、他のオレフィンの重合及び／又はオリゴマー化反応に、本明細書に記載されている本発明を同じように適用することができる。
図１は、水素化ポリα−オレフィン（ＰＡＯ）生成物製造のための製造プロセス１内でイオン性液体触媒の活性を向上させるためにイオン性液体触媒を酸素に接触させるシステム１００を示している。システム１００は、反応物供給原料、イオン性液体触媒、及び酸素を受け入れ混合するように構成された反応器１０と、触媒反応ゾーンに存在する酸素量を反応物の変換反応を維持するために制御するように構成され、酸素供給源（図示せず）に連結している制御装置１０３とを備える。システム１００は、反応器１０の反応ゾーンへのライン１２による反応物供給原料とライン１４によるイオン性液体触媒との導入、並びに、反応器１０の反応ゾーンからの生成物ライン１６による反応流出物の取り出しを含む。一実施形態において、酸素は、示されているように、反応ゾーンの前で、ライン１４のイオン性液体触媒に予め接触するように、制御装置１０３により制御された量の酸素を、酸素注入ライン１０１を通じてイオン性液体触媒ライン１４に注入することにより、システム１００に導入され得る。別法として、反応ゾーン内でイオン性液体触媒を酸素に接触させるために、酸素を、反応物供給原料ライン１２に注入しても（図示せず）、或いは、反応器１０に直接注入しても（図示せず）よい。別法として、反応物供給原料及びイオン性液体触媒を合わせて、単一の供給原料ライン（図示せず）により供給してもよく、そして、合わせた供給原料ラインに酸素を注入してもよい。一実施形態において、酸素は、すでに記載されたラインに、このようなラインに配置されたポンプ（例えば高剪断ポンプ）の吸入側に例えば５体積％まで酸素を添加することにより、注入され得る。
反応ゾーン内で行われる反応はオリゴマー化反応であり得る。一実施形態において、システム１００の反応ゾーンは反応器１０でのオリゴマー化反応を含み、供給原料流１２はα−オレフィンモノマーを含み、生成物ライン１６はポリα−オレフィン生成物を含む。適切なα−オレフィンモノマーの非限定的な例には、４から２０個の炭素原子、さらには６から２０個の炭素原子、さらには８から１６個の炭素原子、さらには１０から１４個の炭素原子を有するα−オレフィンが含まれる。
以下の開示は、主としてＰＡＯ製造の実施形態に重点を置いているが、本発明の範囲は特許請求の範囲により定められ、本明細書に記載されている特定の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。例えば、別の実施形態では、システム１００の反応ゾーンは反応器１０における一般的なオリゴマー化反応を含み、供給原料流１２はオリゴマー化され得るオレフィンを含み、生成物の流れ１６はオリゴマー化生成物を含む。オリゴマー化され得る適切なオレフィンの非限定的な例には、３個を超える炭素原子を有する線状モノオレフィンとそれらの混合物が含まれる。別法として、モノオレフィンは、４から３０個の炭素原子、さらには４から２０個の炭素原子をもち、その２重結合は線状炭素鎖のどこにあってもよい。適切なオレフィンの非限定的な例には、１−プロペン、１−ブテン、２−ブテン、１−ペンテン、２−ペンテン、及びこれらの混合物が含まれる。
ポリα−オレフィンへのオリゴマー化プロセスの反応ゾーンは、モノマーが反応してポリα−オレフィン生成物を与えるように保たれ制御されている適切な反応条件の下でモノマーをイオン性液体に接触させるようになっている、当業者に知られている反応手段により画定され得る。通常、反応ゾーンは、モノマーとイオン性液体触媒が導入される反応容器である反応器１０により画定される。モノマーとイオン性液体触媒を、別々の供給原料流（図１に示されているように、ライン１２によるモノマー、またライン１４によるイオン性液体触媒）により別々に反応ゾーンに導入してもよいし、或いは、予め混合された混合物として、それらを一緒に導入してもよい。モノマー供給原料及びイオン性液体触媒は、通常、相溶しない流体であるから、モノマー供給原料とイオン性液体触媒を混合して２種の流体が十分よく接触するように、或いは、モノマー供給原料とイオン性液体触媒が実質的に均一な混合物となるように、反応器１０は、図１の攪拌機１１のような混合又は攪拌の手段を装備していてもよい。モノマー供給原料とイオン性液体触媒の必要とされる混合に適する反応器の１つの型は、連続攪拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）として当技術分野において知られている。
反応ゾーン内の反応条件は、α−オレフィンモノマー供給原料がポリα−オレフィン生成物を与えるのに適する反応条件となるように保たれる。反応圧は、通常、大気圧より低い圧力から高くは約２５０ｐｓｉｇまでの範囲に保たれ得る。反応はそれほど圧力依存性ではないので、低圧で、例えば、ほぼ大気圧から約５０ｐｓｉｇで、さらには大気圧から２５ｐｓｉｇで、反応を実施すると最も経済的である。反応温度は、反応の間、反応物と触媒を液体状態に維持するように維持されるべきである。こうして、通常、反応温度の範囲は約２０°Ｆから約２００°Ｆである。一実施形態において、反応温度は、約４０°Ｆから約１５０°Ｆ、さらには５０°Ｆから１１０°Ｆの範囲である。
反応ゾーン内での供給原料の滞留時間は得られる反応生成物に僅かに影響する。本明細書では、「滞留時間」という用語は、反応器容積と、反応器により画定される反応ゾーンに充填又は導入される供給原料（モノマー供給原料とイオン性液体触媒供給原料の両方）の容積導入速度との比であるとして定義されている。反応器容積と供給原料導入速度は、モノマー供給原料とイオン性液体触媒供給原料の全体の滞留時間が、通常、長くて約３００分までの範囲にあるようなものであるが、反応が行われるのに十分な滞留時間である必要性と経済的な考慮のために、滞留時間は、より適切には、約１分から約２００分の範囲にある。一実施形態において、滞留時間は、約２分から約１２０分、さらには５分から６０分の範囲にある。
いくつかの実施形態において、イオン性液体触媒と酸素は、反応ゾーンの前で、接触させられる。別の実施形態において、イオン性液体と酸素は反応ゾーン内で接触する。反応ゾーンに存在する酸素量は反応を維持するように制御装置１０３により制御され得る。反応ゾーンに存在する酸素量は、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンに存在する液体成分上のヘッドスペースにある気体中の酸素量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより制御され得る。一実施形態において、酸素は、反応ゾーン上のヘッドスペースの気体の、少なくとも０．５から約１００重量％を、さらには約０．５から約５０重量％を、さらには約０．５から約２１重量％を、さらには約１８から約２１重量％を、さらには約４から約２１重量％を、さらには約０．５から８、さらには約１から８、さらには約３から８、さらには約５から８重量パーセントを占める。さらに、酸素は、反応ゾーンにおいて一定の酸素分圧を保ち、反応に消費され得る酸素を置き換えるような仕方で、システム１００に添加され得る。全ての実施形態において、反応ゾーンに存在する酸素量は、高濃度での燃焼性を考慮して、その量が安全と考えられるように制御されるべきである。
一実施形態において、反応ゾーンに存在する酸素量は、その量が反応ゾーンにおいて望ましい反応を維持するのに十分であるように制御されるべきである。いくつかの実施形態において、反応ゾーンに存在する酸素量は、モノマー供給原料の変換率が約２０重量パーセント以上となるように制御される。別の実施形態において、反応ゾーンに存在する酸素量は、モノマー供給原料の変換率が、約３０、４０、５０、６０、７０、又は７５重量パーセント以上となるように制御される。特定のイオン性液体触媒組成物に対する酸素の下限量は、反応ゾーンの酸素量を繰り返し減らし、そのような変換率では望ましい反応として許容できなくなるまで、モノマー変換率をモニターすることによって、実験的に求められ得る。許容できるイオン性液体触媒活性というのは、例えば、具体的な触媒組成、反応条件、及び／又は、製造されている最終生成物の種類と性質（例えば、粘度の目標値）に依存するであろう。特定の触媒組成、反応条件、及び／又は最終生成物の組合せに対して、本明細書に記載されている効果を実現するのに必要とされる酸素量を決めるのに要求される所定の(routine)実験は、本開示に鑑みて、当業者の能力の範囲内にある。
如何なる適切な酸素供給源（例えば、酸素を含む気体、酸素を含む液体、或いはこれらの両方）を反応ゾーンに存在する酸素量を制御するために用いてもよい。ヘッドスペースの気体中に存在する酸素量が制御される実施形態では、ヘッドスペースに直接酸素を注入することにより、ある量の酸素を添加することができる。別の実施形態では、反応ゾーンを通して酸素を上方に吹き込むことにより、ある量の酸素が添加され得る。例えば、反応器に酸素を添加するために、酸素供給源を、反応器１０の底部の分配プレートに連結してもよい。一実施形態において、酸素供給源（図１には示されていない）は、純粋な酸素、空気、乾燥空気（すなわち、水分量を減らした空気）、酸素富化空気、他の酸素供給源（例えば、プロセスの流れ）、或いはこれらの組合せであり得る。酸素供給源は気体でも液体でもよい。酸素の流れ、例えば乾燥空気は、その中に約１重量ｐｐｍ未満の水を含み得る。酸素供給源中の酸素量は、望ましい反応変換を達成するために、制御及び／又は選択され得る。
本発明は製造プロセス内でイオン性液体触媒の活性を向上させるために、イオン性液体触媒を水に接触させるシステム及び／又は方法にも関する。一実施形態において、ある量の水がイオン性液体触媒に添加されて、この触媒を活性化させることにより、モノマー供給原料の重量パーセントの変換を増大させ得るが、但し、このような添加される水の量は、触媒を望ましくなく不活性化させる量より少ない。ポリα−オレフィンへのオリゴマー化反応において水を制御することの利点は、「イオン性液体触媒を用いる高粘度ポリα−オレフィンの製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ Ｐｏｌｙａｌｐｈａｏｌｅｆｉｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ）」という名称で、２００３年４月２２日に出願された米国特許出願第１０／４２０２６１号（参照を通じて本明細書にその全体が組み込まれる）に詳細に記載されている。いくつかの実施形態において、イオン性液体と水は、反応ゾーンの前で接触させられる。別の実施形態において、イオン性液体と水は反応ゾーン内で接触する。本開示の一実施形態において、反応ゾーンに存在する水の量も酸素の量も、反応を保ちイオン性液体触媒の不活性化を防ぐために制御され得る。こうして、反応ゾーンにおける水の制御に関する開示を、本明細書に記載されている酸素の制御と組み合わせることができる。一実施形態において、反応ゾーン内に存在する水の量は、反応ゾーン内の全反応物の重量に対して約１０から約２０ｐｐｍである。一実施形態において、反応ゾーンに存在する水の量は、酸素制御装置１０３と同じであるか又は異なり、水の量がイオン性液体触媒を不活性化させる（例えば、三塩化アルミニウムからの望ましくない量の水酸化アルミニウムの生成）のに十分である上限量より少なく、反応を望ましく維持するのに不十分である（例えば、約２０重量パーセントより低いモノマー供給原料の変換率）下限量より多いように、水の量を制御するように構成された制御装置により制御される。
特定のイオン性液体触媒組成物に対する水の下限量は、反応ゾーンの水の量を繰り返し減らし、そのようなモノマーの変換率では望ましい反応として許容できなくなるまで、モノマーの変換率をモニターすることによって、実験的に求められ得る。逆に、特定のイオン性液体触媒組成物に対する水の上限量は、反応ゾーンの水の量を繰り返し増やし、そのようなモノマーの変換率では望ましい反応としては許容できなくなるまで、モノマーの変換率をモニターすることによって、実験的に求められ得る。許容できるイオン性液体触媒活性というのは、例えば、具体的な触媒組成、反応条件、及び／又は、製造されている最終生成物の種類と性質（例えば、粘度の目標値）に依存するであろう。特定の触媒組成、反応条件、及び／又は最終生成物の組合せに対して、本明細書に記載されている効果を実現するのに必要とされる酸素量を決めるのに要求される慣例となっている実験は、本開示に鑑みて、当業者の能力の範囲内にある。
いくつかの実施形態において、水の最大の上限量は、触媒と反応してその非触媒的化学種を生じる水の化学量論比である。水との反応により不活性化して水酸化アルミニウムを生成するクロロアルミネート（例えば、Ａｌ２Ｃｌ７ −）を含むイオン性液体触媒では、水の最大の上限量は、１モルのクロロアルミネートに対して約６モルの水というモル比である。
反応ゾーンに存在する水の量は、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンに存在する液体成分上のヘッドスペースにある気体中の水の量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより、制御され得る。イオン性液体触媒中に存在する水の量は、あるとしても、通常ほぼ一定であるために、初期の管理のための検量が実施された後は、定法としては調節又は変更されない。
一実施形態において、モノマー供給原料中に存在する水の量が制御される場合、供給原料中に存在する水の量は約１から１００ｐｐｍである。モノマー供給原料中に存在する水の量が制御される別の実施形態において、その供給原料中の水の量は、モノマー供給原料の重量に対して、約２から約６０ｐｐｍ、さらには約３から３０ｐｐｍ、さらには約５から１５ｐｐｍである。ヘッドスペースの気体中に存在する水の量が制御される別の実施形態において、モノマー供給原料は約１重量ｐｐｍ未満の水含量まで乾燥され、湿気を含んだ窒素（例えば、ある量の水を含む窒素）のような湿った気体のある量が、反応ゾーンの水の量を制御するために反応ゾーンに添加される。湿気を含んだ窒素は、例えば、水を通しての乾燥窒素を上方に吹き込むことにより製造され得る。いくつかの実施形態において、反応ゾーンに存在する水の量は、モノマー供給原料の変換率が約２０重量パーセント以上であるように制御される。別の実施形態において、反応ゾーンに存在する水の量は、モノマー供給原料の変換率が、約３０、４０、５０、６０、７０、又は７５重量パーセント以上であるように制御される。
モノマー供給原料が約１重量ｐｐｍ未満まで乾燥され、ヘッドスペースの気体が乾燥窒素である実施形態において、反応ゾーンに存在する水の量は、反応ゾーンにおいて反応を望ましく維持するのに不十分であり得る、例えば、モノマー供給原料の変換率は約２０重量パーセント未満であった。このような実施形態においては、ａ）すでに記載されたように、例えば、湿気を含んだ窒素を反応ゾーンのヘッドスペースに添加することにより、若しくは、当業者に知られている他の方法により、反応ゾーンに存在する水の量を増加させ、ｂ）すでに記載されたように、例えば、反応ゾーンのヘッドスペースに酸素を添加することにより、反応ゾーンに酸素を添加し、或いは、ｃ）ａ）及びｂ）を組み合わせることによってモノマー供給原料の変換率重量パーセントを増大させることができる。別の言い方をすると、水、酸素、若しくはこれらの両方が、触媒を活性化させることによってモノマー供給原料の変換率重量パーセントを増大させるために、すでに記載された仕方でイオン性液体触媒に添加され得るが、但し、添加される水、酸素、若しくはこれらの両方の量は、触媒を望ましくなく不活性化させる量より少ない。いくつかの実施形態において、反応ゾーンに存在する酸素及び水の量は、モノマー供給原料の変換率が約２０重量パーセント以上であるように制御される。別の実施形態において、反応ゾーンに存在する酸素及び水の量は、モノマー供給原料の変換率が、約３０、４０、５０、６０、７０、又は７５重量パーセント以上であるように制御される。
理論に拘束されようとは思わないが、イオン性液体触媒は酸のようなプロトン供与体の存在を必要とし、反応ゾーンに存在するか或いはそこで生成する水は触媒（例えば、クロロアルミネート）と反応して塩化水素を生成し、この塩化水素が残っている触媒に対するプロトン供与体として働くと考えられる。一実施形態において、酸、例えば、塩化水素、又は、ブレンステッド酸若しくはルイス酸のような他の酸が、イオン性液体触媒に直接添加される。例えば、塩化水素は、イオン性液体触媒を通しての塩化水素ガスを上方に吹き込むことにより、或いは、当業者に知られている他の方法により、イオン性液体触媒に直接添加され得る。
一実施形態において、ある量の酸素、ある量の水、或いはこれらの両方が、触媒を活性化させることによりモノマー供給原料の変換率重量パーセントを増大させるために、上で記載された仕方でイオン性液体触媒に添加され得るが、但し、添加される酸素、添加される水、或いはこれらの両方のこのような量は、触媒を望ましくなく不活性化させる量より少ない。この実施形態では、モノマーの変換率は、約４４％から約５８％、さらには約４４％から約７０％、さらには約４４％から約８５％、さらには約４４％から約１００％である。
イオン性液体反応混合物に適用される乳化の量は、「イオン性液体触媒による化学反応を改善する高剪断印加の方法とシステム（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ａｄｄ Ｈｉｇｈ Ｓｈｅａｒ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ ａｎ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）」という名称で、本出願と同時に出願され、すでに参照された米国特許出願第＿＿号（代理人整理番号２１０５３８ＵＳ０１（４０８１−０５５０１））（この特許出願は、２００３年１０月３１日に出願された米国仮出願特許第５１６５０１号の利益と優先権を主張する）に開示されているようにして制御される。
反応ゾーンにおける触媒濃度は、ポリα−オレフィン生成物の特定の望みの物理的性質を制御するために利用され得る。一実施形態において、反応ゾーンに導入されるイオン性液体触媒の重量パーセントは、反応器への供給原料の重量に対して、約０．１から約５０重量％、さらには約０．１から約２５重量％、さらには約０．１から約１０重量％、さらには約０．１から約５重量％、さらには約１から約３重量％、さらには約１．５から約２．５重量％、さらには約２．０から約２．５重量％であり得る。
ポリα−オレフィンの製造において、プロセスの反応ゾーンに導入されるモノマー供給原料は、少なくとも１種のα−オレフィンを含む。一実施形態において、モノマー供給原料は、モノマー供給原料の重量に対して、少なくとも約５０重量パーセントのα−オレフィンを、さらには、少なくとも約６０、７０、８０、９０、９５、又は９９重量パーセントのα−オレフィンを含む。一実施形態において、モノマー供給原料は本質的にα−オレフィンからなり、この供給原料としては、市販のα−オレフィン製品が含まれると理解されるべきである。本発明でのプロセスのモノマー供給原料として適切なα−オレフィン（１−オレフィン若しくは１−アルケンとしても知られている）とこれらの組合せは、４から２０個の炭素原子をもち、それらには、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン及びこれらの組合せが含まれ得る。いくつかの実施形態において、モノマー供給原料は１−デセンを含む。別の実施形態では、モノマー供給原料は１−ドデセンを含む。他の実施形態では、モノマー供給原料は、本質的に、１−デセン、１−ドデセン、又はこれらの混合物からなる。モノマー供給原料のα−オレフィンは、４から２０個の炭素原子を有するか、若しくはそれらの混合物であり、さらには６から１８個の炭素原子、さらには約１０から約１２個の炭素原子をもち得る。
反応ゾーンから取り出される反応器流出物は、通常、ポリα−オレフィンとイオン性液体触媒を含む。様々なポリα−オレフィンが本開示に従って製造され得る。ポリα−オレフィンはモノマーから製造される合成炭化水素液体である。ポリα−オレフィンは、触媒による異性化により分子に沿う任意の位置に存在し得るオレフィン結合（すなわち炭素−炭素２重結合）を有する複合分岐構造を有する。本明細書では、「ポリα−オレフィン」という用語には、２量体、３量体、４量体、より高級なオリゴマー、α−オレフィンのポリマー、或いはこれらの１つ又は複数の混合物の何れかであるα−オレフィンオリゴマー化生成物が含まれ、それらの各々は、特定の望ましい物理的性質、特に、望ましい大きな粘性をもち、これらの性質の全ては下により詳細に記載される。こうして、ポリα−オレフィンは、モノマー供給原料に含まれるα−オレフィンの２量体、３量体、４量体、より高級なオリゴマー、ポリマー、或いはこれらの１つ又は複数の混合物を含み得る。このような２量体、３量体、４量体、より高級なオリゴマー、ポリマー、或いはこれらの１つ又は複数の混合物は、１２から１３００個を超える炭素原子を有する分子を含み得る。
反応器流出物は、モノマー供給原料中のα−オレフィンの２量体と、もしあれば未反応モノマーをさらに含み得る。イオン性液体触媒、並びに、場合によっては、未反応モノマーと、モノマー供給原料の反応中に生成する２量体を含めての他の反応器流出物成分から、ポリα−オレフィンを分離することができる。分離後のポリα−オレフィンには、次の処理、或いは、例えば基油原料として有用である、より安定なポリα−オレフィン生成物（本明細書では、水素化ポリα−オレフィン生成物と呼ばれる）とするための水素化のようなアップグレード（ｕｐｇｒａｄｉｎｇ）を行うことができる。水素化ポリα−オレフィン生成物は、分子に優れた熱安定性を付与する、水素で飽和したオレフィン炭素を有する。
一実施形態において、水素化ポリα−オレフィン生成物は１００℃で約２から約１００ｃＳｔの粘度をもち、例えば、低粘度水素化ポリα−オレフィン生成物は１００℃で約２から約１２ｃＳｔの粘度をもち、中粘度水素化ポリα−オレフィン生成物は１００℃で約１２から約４０ｃＳｔの粘度をもち、或いは、高粘度水素化ポリα−オレフィン生成物は１００℃で約４０から約１００ｃＳｔの粘度を有する。水素化ポリα−オレフィン生成物の重量平均分子量は、約１７０から約１８，２００、さらには約２００から約１０，０００、さらには約２１０から約８，０００、さらには約２５０から約３，０００の範囲にあり得る。別の実施形態において、水素化ポリα−オレフィン生成物の重量平均分子量は、約５００から約８，０００、さらには約１，０００から約５，０００、さらには約１，５００から２，５００の範囲にあり得る。
一実施形態において、水素化ポリα−オレフィン生成物は、１−デセン又は１−ドデセン供給原料原料、或いはこれらの混合物から製造され得る。これらの供給原料原料からの水素化ポリα−オレフィン生成物は、それらが独特な物理的性質を有するという点で特に重要である。水素化ポリα−オレフィン生成物の様々な物理的性質の典型的な範囲と、物理的性質を測定する関連試験法が、次の表１に記載されている。
Figure 2007510050
望みの化学反応を触媒するのに適する如何なるイオン性液体触媒でも使用され得る。本発明でのプロセスにおいて使用するのに適するイオン性液体組成物の例は、本発明でのプロセスの反応条件の下で液体である組成物となる２成分複合体である。具体的には、イオン性液体触媒は、金属ハロゲン化物と、アルキル含有アミンハロゲン化水素塩との組合せにより生じる複合体である。このような組成物は、米国特許第５７３１１０１号及び米国特許第６３９５９４８号に詳細に記載されている（これらの各々の開示は参照を通じてその全体が本明細書に組み込まれる）。このようなイオン性液体組成物の使用により、様々な潤滑剤又は潤滑剤添加剤用途においてそれらを特に有用なものとする特定の望ましく新規な物理的性質を有するポリα−オレフィン最終生成物が得られることが見出されている。ポリα−オレフィン生成物を製造するためのイオン性液体組成物の使用は、米国特許第６３９５９４８号及び、２００４年６月２７日に出願された米国特許出願第１０／９００２２１号（これらの各々の開示は参照を通じてその全体が本明細書に組み込まれる）に記載されている。
本発明で使用されるイオン性液体触媒を生成するために使用され得る金属ハロゲン化物は、アルキル含有アミンハロゲン化水素塩と一緒にされた場合に、上に記された反応温度で液体状であるイオン性液体複合体となり得る化合物である。適切な金属ハロゲン化物の例は、共有結合した金属ハロゲン化物である。本発明での使用のために選択され得る適切で可能な金属には、元素の周期表（ＣＡＳ版）のＩＶＢ、ＶＩＩＩ、ＩＢ、ＩＩＢ、及びＩＩＩＡ族からの金属が含まれる。より具体的には、金属ハロゲン化物の金属は、アルミニウム、ガリウム、鉄、銅、亜鉛、チタン、及びインジウムからなる群から、さらにはアルミニウム及びガリウムからなる群から、さらにはアルミニウムから選択され得る。金属ハロゲン化物の例には、ハロゲン化アルミニウム、アルキルアルミニウムハライド、ハロゲン化ガリウム、アルキルガリウムハライド、ハロゲン化チタン、及びアルキルチタンハライドからなる群から選択されるものが含まれ、それらの中で特に望ましいのは、ハロゲン化アルミニウム又はアルキルアルミニウムハライドである。一実施形態において、金属ハロゲン化物はハロゲン化アルミニウム又はアルキルアルミニウムハライドである。一実施形態において、金属ハロゲン化物は三塩化アルミニウムである。
本発明で使用されるイオン性液体触媒を生成するために使用され得るアルキル含有アミンハロゲン化水素塩は、モノアミン、ジアミン、トリアミン及び環状アミン（これらの全ては、１つ又は複数のアルキル基と、ハロゲン化水素アニオンとを含む）を含む。アルキルという用語は、１から９個の炭素原子を有する線状及び分岐状のアルキル基を含むと意図されている。本発明において有用なアルキル含有アミンハロゲン化水素塩の例は、少なくとも１つのアルキル置換基をもち、多くは３個のアルキル置換基を含み得る。それらは、第４級アンモニウム塩（その４つの置換位置の全てが炭化水素基により占められている）と区別される。適切な化合物の例は、一般式Ｒ３Ｎ・ＨＸを有するものであり、ここで、「Ｒ」基の少なくとも１つはアルキル、例えば、１から８個の炭素原子のアルキル（例えば、１から４個の炭素原子の低級アルキル）であり、Ｘはハロゲン、例えば塩素である。３つのＲ基の各々がそれぞれＲ１、Ｒ２及びＲ３と表される場合、特定の実施形態において、次の可能性がある。Ｒ１〜Ｒ３の各々が低級アルキル（場合によっては、窒素若しくは酸素が介在する、又はアリールにより置換されている）であり得る。Ｒ１及びＲ２が環を形成し、Ｒ３はＲ１に対してすでに記載されたものであり得る。Ｒ２及び／又はＲ３が水素であり、Ｒ１はすでに記載されたものであり得る。或いは、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３が２環式の環を形成し得る。一実施形態において、これらの基は、メチル若しくはエチル基である、一実施形態において、ジ−及びトリ−アルキルの化学種が使用され得る。一実施形態において、１つ又は２つのＲ基がアリールであり得る。アルキル基と、存在する場合にはアリールとは、ハロゲンのような他の基により置換されていてもよい。フェニル及びベンジルは、選択される可能なアリール基の代表的な例である。しかし、このようなさらなる置換は、メルト（ｍｅｌｔ）の粘度を望ましくなく増加させることがある。したがって、一実施形態において、アルキル基と、存在する場合にはアリールとは、炭素及び水素の基だけからなる。このような短鎖は、粘性が最も低い、或いは最も伝導性の大きいメルトを生成するので、望ましい。これらのアルキル含有アミンハロゲン化水素塩の混合物を使用してもよい。
アミンハロゲン化水素塩の例は、Ｒ基が水素又は、１から４個の炭素原子を有するアルキル基であり、ハロゲン化水素が塩化水素である化合物であり、一例はトリメチルアミン塩酸塩である。
調製されたイオン性液体は保管され、その後、本明細書に記載されている反応の触媒として使用され得る。一旦触媒として使用されたら、イオン性液体は、当業者に知られている方法によって、反応流出物から分離及び／又は回収され得る。分離及び／又は回収されたイオン性液体は、それだけで、或いは新たに調製されたイオン性液体触媒と一緒にして、触媒用途にリサイクルされ得る。いくつかの場合には、リサイクルされたイオン性液体組成物に、ある量の金属ハロゲン化物、又はある量のアミンハロゲン化水素塩を補充してもよい。
以下の記述では、開示されている本発明によるプロセスが図１（水素化ポリα−オレフィン生成物を製造するための製造プロセス１が示されている）に示されている実施形態の一部として含まれている。酸素がライン１０１によりライン１４に注入され、その量は制御装置１０３により制御される。モノマー供給原料とリサイクルされたモノマー及び２量体（下でより詳細に記載される）とが、ライン１２により反応器１０（以後、連続攪拌槽反応器若しくはＣＳＴＲ １０と呼ばれる）に導入又は充填される。補充イオン性液体触媒とリサイクルされたイオン性液体触媒（下でより詳細に記載される）供給原料とが、ライン１４によりＣＳＴＲ １０に導入又は充填される。モノマー及びイオン性液体触媒の供給原料は、ＣＳＴＲ １０に同時に導入され、ＣＳＴＲ １０からの反応器流出物は、供給原料の導入と同時に、ライン１６を通してＣＳＴＲ １０から取り出される。
反応器流出物は、ＣＳＴＲ １０からライン１６を通して、第１の相分離器（ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａｔｏｒ）１８（反応器流出物を、イオン性液体触媒相２０と炭化水素又はポリα−オレフィン含有相２２とに分離する手段を与える）に送られる。分離されたイオン性液体触媒相２０は、ライン２４によりリサイクルされ、ライン１４を通っている補充イオン性液体触媒と一緒にされて、ＣＳＴＲ １０に導入される。第１の相分離器は、密度が異なる２種の非相溶性液体を分離できる、当業者に知られている相分離器であり得る。例えば、第１の相分離器は沈降分離器であっても遠心分離器であってもよい。
ポリα−オレフィン含有相２２は、相分離器１８からライン２６を通って失活容器２８（イオン性液体触媒を失活させるために、ポリα−オレフィン含有相と混ざった残留イオン性液体触媒を水に接触させる手段を与える）に入る。ポリα−オレフィン含有相、水、及び失活したイオン性液体触媒の混合物は、失活容器２８からライン３０を通って第２の相分離器３２（廃水及び触媒相３４とポリα−オレフィン含有相３６とを分離する手段を与える）に入る。廃水相は、第２の相分離器３２からライン３７を通して出て行く。
ポリα−オレフィン含有相３６は、第２の相分離器３２からライン３８を通って水洗浄容器４０（ポリα−オレフィン含有相を新鮮な水に接触させる手段を与える）に入る。新鮮な水は、水洗浄容器４０にライン４２を通って充填又は導入される。水及びポリα−オレフィン含有相は、水洗浄容器４０からライン４４を通って第３の相分離器４６（水洗浄容器４０からそこに導入された水及びポリα−オレフィン含有相を水相４８とポリα−オレフィン含有相５０とに分離する手段を与える）に入る。水相４８はリサイクリされ、ライン５２を通して失活容器２８に導入されて、失活容器２８において使用される失活洗浄水となり得る。
ポリα−オレフィン含有相５０は、第３の分離器４６からライン５４を通って水分離容器５６（水をポリα−オレフィン含有相５０から、例えばフラッシュ分離により、分離する手段を与える）に入って、蒸発水（ｆｌａｓｈ ｗａｔｅｒ）の流れと、水濃度が低いポリα−オレフィン含有相とを与える。蒸発水の流れは、水分離容器５６から出て、ライン５８を通して失活容器２８にリサイクルされるか、或いは代わりに、蒸発水の流れはライン３７を通して廃水として処理されてもよい。水濃度が低いポリα−オレフィン含有相は、水分離容器５６からライン６０を通って出て、分離容器（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｖｅｓｓｅｌ）６２（これは例えば蒸発装置である）に充填される。分離容器６２は、水濃度が低いポリα−オレフィン含有相を、モノマー及び場合によっては２量体を含む第１の流れと、ポリα−オレフィン生成物を含む第２の流れとに分離する手段を与える。第１の流れは、分離容器６２からライン６３を通して送られ、ライン１２にリサイクルされ、そこでそれはモノマー供給原料と混合され、ＣＳＴＲ １０に充填される。
第２の流れは、分離容器６２からライン６４を通って保護容器（ｇｕａｒｄ ｖｅｓｓｅｌ）６６に入り、この容器は保護層材料を入れたゾーンを画定し、塩素及び他のあり得る汚染物質を第２の流れから、それを水素化反応器６８に充填する前に、除去する手段を与える。保護容器６６からの流出物はライン７０を通って水素化反応器６８に入る。水素化反応器６８は、第２の流れの中のポリα−オレフィン生成物を反応させて、炭素−炭素２重結合の相当な部分が水素で飽和された水素化ポリα−オレフィン生成物を得る手段を与える。水素は、ライン７２によりライン７０に導入され、第２の流れと混合され、その後、こうして混合された水素と第２の流れが水素化反応器６８に充填される。水素化ポリα−オレフィン生成物は水素化反応器６８からライン７４により出て行く。
以下の本発明の実施例は例示のためにのみ記載されており、本発明の範囲を如何なる仕方においても限定しようとするものではない。
（実施例１〜４）
１−デセンのオリゴマー化における酸素の制御
以下の実施例（実施例１〜４）は、１−デセンのオリゴマー化のための連続プロセスにより得られた、供給原料中に一定の１０〜１５ｐｐｍの水が存在する場合に、オリゴマー反応生成物のいくつかの物理的性質と反応で変換されたモノマーのパーセンテージへの、ヘッドスペースの酸素濃度の影響を例示する。
（実施例１）
連続プロセスにおいて、７３グラム／時の触媒供給原料（１．６５：１のモル比のＡｌＣｌ３：ＴＭＡ・ＨＣｌ）と共に、１−デセンを２８００から２９００グラム／時の流量で、１ガロンの攪拌槽型反応器に供給した。反応器には外部及び内部冷却コイルを装備した。１−デセンの供給原料は１０から１５ｐｐｍの水を含んでいた。その容積のほぼ半分になるように反応器のレベルを制御し、そのために滞留時間は２２から３７分間であった。高剪断ミキサとギアポンプからなるポンプ循環ループを用いて、１−デセンと触媒との間を確実に十分に接触させた。反応器攪拌機を６６０ｒｐｍに設定した。３０ｐｓｉｇの圧力で、酸素（残りは窒素）が２１％のヘッドスペースの下で、反応部を１５から２０℃に制御した。反応器流出物を水で冷却して触媒を失活させた。モノマー及び２量体を２重量パーセント未満に設定して、得られた反応生成物を蒸留した。水で冷却した生成物のモノマー変換率を、ガスクロマトグラフィーを用いて求めた。蒸留物のオリゴマーの分布、重量平均分子量（Ｍｗ）、及び多分散度（Ｄ）を、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて求めた。この実施例及び後の実施例による、水で冷却した生成物のモノマー変換率パーセントと、蒸留した生成物の性質を下の表２に記載する。
Figure 2007510050
（実施例２）
４．５％（残りは窒素）であったヘッドスペース気体中の酸素濃度以外は、実施例１での条件で繰り返した。この実施例で得た生成物の性質を表２に記載する。この実施例は、反応ヘッドスペース内の４．５％の酸素により、窒素だけの下での反応（実施例４を参照）に比べて、モノマー変換率が大きくなり、生成物の粘度が高くなることを示している。モノマー変換率パーセントと生成物の粘度は、ヘッドスペースの酸素がより高濃度の下で観察されたもの（実施例１を参照）より低い。
（実施例３）
ヘッドスペース気体中の酸素濃度が１．０％（残りは窒素）であったことと、ヘッドスペース気体を一定の速度で反応器全体を通して流したこと以外は、実施例１での条件で繰り返した。この実施例で得た生成物の性質を表２に記載する。この例は、反応ヘッドスペース内の１．０％の酸素により、窒素だけの下での反応（実施例４を参照）に比べて、モノマー変換率が大きくなり、生成物の粘度が高くなることを示している。得られたモノマー変換率と生成物の粘度は、ヘッドスペースの酸素パーセンテージがより大きい場合に観察されたもの（実施例１を参照）より低い。
（実施例４）
ヘッドスペース気体が窒素であったこと以外は、実施例１での条件で繰り返した。この実施例で得た生成物の性質を表２に記載する。実施例１及び４に記載した生成物の、モノマー変換率パーセントと生成物の性質の比較は、反応器ヘッドスペースの酸素の制御により、モノマー変換率パーセントと生成物の粘度とを相当に増大させ得るということを例示している。
（実施例５〜７）
１−デセンのオリゴマー化における酸素及び／又は水の制御
以下の実施例（実施例５〜７）は、１−デセンのオリゴマー化のために連続プロセスにより得られた、酸素濃度と供給原料中の様々な量の水との、オリゴマー反応生成物のいくつかの物理的性質と反応で変換されたモノマーのパーセンテージへの影響を例示する。
（実施例５）
１−デセン供給原料に含まれる水が０〜１ｐｐｍであったこと以外は、実施例１の条件で繰り返した。この実施例で得た生成物の性質を表２に記載する。実施例１及び５に記載した生成物の、モノマー変換率パーセントと生成物の性質の比較は、モノマー変換率パーセントと生成物の粘度を、反応器ヘッドスペースにおける酸素の制御により、水が存在しても、しなくても、相当に増大させ得るということを例示している。
（実施例６）
ヘッドスペース気体が窒素であったことと、１−デセン供給原料中の水含量が６５ｐｐｍであったこと以外は、実施例１の条件で繰り返した。この実施例で得た生成物の性質を表２に記載する。実施例１及び６に記載した生成物の、モノマー変換率パーセントと生成物の性質の比較は、酸素は存在しないが、３０ｐｐｍを超える水が存在する場合に、１−デセンの変換率は酸素が存在する場合に得られるものに近いということを例示している。
（実施例７）
１−デセン供給原料中の水含量が５２ｐｐｍであったこと以外は、実施例１の条件で繰り返した。この実施例で得た生成物の性質を表２に記載する。実施例１及び７に記載した生成物の、モノマー変換率パーセントと生成物の性質の比較は、酸素と３０ｐｐｍを超える水が存在する場合、生成物の粘度が増大することを例示している。
（比較例８）
供給原料流から水を除去するために分子ふるい乾燥剤床を通して１−デセン供給原料を流したことと、ヘッドスペース気体の組成が１００パーセント窒素であったこと以外は、実施例１の条件で繰り返した。この実施例で得た生成物の性質を表２に記載する。実施例１から実施例７に記載した生成物に対する、実施例８でのモノマー変換率パーセントと生成物の性質の比較は、酸素又は水の存在する場合に、モノマー変換率パーセントと生成物の粘度が増大することを例示している。
イオン性液体触媒は、α−オレフィンのオリゴマー化、或いは一般的なオレフィンのオリゴマー化のようなプロセスにおいて広く使用されている。通常、触媒反応においては、水と酸素は触媒を失活させるために、酸素（又は空気）と水が反応ゾーンに入らないようにすることが望ましい。しかし、開示されている方法とシステムにおいては、酸素及び／又は水の存在がイオン性液体触媒の活性を向上させ、その結果、ＰＡＯ製造プロセスにおけるモノマー変換率が増加する。
上の説明において、類似の部分は、本明細書及び図の全体を通して同じ参照番号をそれぞれ与えられている。図は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。本発明の特定の特徴は、特に誇張して拡大して、或いは、いくらか概略的な形で示されていることがあり、通常の要素のいくらかの詳細は分り易さと簡潔さのために示されていないことがある。本発明では様々な形の実施形態が可能である。本開示は本発明の原理の例示であると見なされるべきであり、本明細書に例示され記載されているものに本発明を限定しようとするものではないという理解の下に、本発明の具体的な実施形態が、図に、また本明細書に詳細に記載されている。望みの結果を得るために、上に記載された実施形態の様々な教示を、単独で、或いは適切に組み合わせて、使用し得ることが十分に理解されるべきである。特に、本明細書に開示されている、イオン性液体触媒を酸素に接触させる本発明の方法とシステムは、変換された化学反応物を反応生成物が含む如何なる適切なイオン性液体触媒反応によっても使用され得る。一実施形態において、イオン性液体触媒を酸素に接触させる本発明の方法とシステムは、イオン性液体系触媒システムの存在の下で、モノマーからＰＡＯを製造するオリゴマー化反応に向けられており、上の詳細な説明はこの実施形態に重点を置いているが、本発明には一般的なオレフィンのオリゴマー化を含めてより広い応用があり得ると理解されている。本発明の少数の実施形態だけが本明細書において記載されたが、本発明は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、別の多くの特定の形で実施され得るということが理解されるべきである。含まれている実施例は、例示であって限定と見なされるべきでなく、本発明は、本明細書に記載された詳細に限定されるべきでなく、添付の請求範囲の範囲内で、それらの対応物（ｅｑｉｎａｌｅｎｔ）の最大限の範囲に沿って、改変され得る。
水素化ポリα−オレフィン生成物の製造のためのプロセス内に組み入れられた、イオン性液体触媒を酸素に接触させるシステムの一実施形態のプロセスフロー概略図である。

Claims (36)

  1. イオン性液体触媒を酸素に接触させるステップを含む、イオン性液体触媒の活性を向上させる方法。
  2. 接触が反応ゾーンの前で、或いはその中で行われる請求項１に記載の方法。
  3. 反応ゾーン内の反応が重合反応である請求項２に記載の方法。
  4. 反応ゾーン内の反応がオリゴマー化反応である請求項２に記載の方法。
  5. 反応ゾーンにモノマー及びイオン性液体触媒を供給するステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
  6. モノマーが約４から約２０個の炭素原子を有するα−オレフィン、或いはこれらの混合物を含む請求項５に記載の方法。
  7. モノマーが約１０から約１２個の炭素原子を有するα−オレフィン、或いはこれらの混合物を含む請求項５に記載の方法。
  8. 酸素がイオン性液体触媒供給原料に添加される請求項５に記載の方法。
  9. 酸素がモノマー供給原料に添加される請求項５に記載の方法。
  10. 酸素がモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料に添加される請求項５に記載の方法。
  11. 酸素が反応ゾーンのヘッドスペースに添加される請求項５に記載の方法。
  12. 酸素が、反応ゾーンを通して酸素を上方に吹き込むことにより添加される請求項５に記載の方法。
  13. 反応ゾーンに存在する酸素量を、望ましい反応変換を維持するために制御するステップをさらに含む請求項２に記載の方法。
  14. 酸素量が、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンのヘッドスペースにある気体中の酸素量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより制御される請求項１３に記載の方法。
  15. 反応ゾーンに存在する水の量を、望ましい反応変換を保ち触媒の失活を防ぐために制御するステップをさらに含む請求項１３に記載の方法。
  16. 水の量が、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンのヘッドスペースにある気体中の水の量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより制御される請求項１５に記載の方法。
  17. 反応ゾーン上のヘッドスペースの気体の少なくとも約０．５から約２１重量％を酸素が占めるように、酸素量が制御される請求項１３に記載の方法。
  18. 反応ゾーン上のヘッドスペースの気体の少なくとも約０．５から約２１重量％を酸素が占めるように酸素量が制御され、反応ゾーン内の全反応物の重量に対して少なくとも約０から約１００ｐｐｍを水が占めるように水の量が制御される請求項１５に記載の方法。
  19. 反応ゾーンからポリα−オレフィンを回収するステップをさらに含む請求項５に記載の方法。
  20. モノマー変換率が約４４％から約１００％である請求項１９に記載の方法。
  21. 反応ゾーンにモノマー供給原料及びイオン性液体触媒を導入するステップと、反応ゾーンに存在する酸素量を、モノマーの変換反応を維持するために制御するステップとを含む方法。
  22. 酸素量が、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンのヘッドスペースにある気体中の酸素量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより制御される請求項２１に記載の方法。
  23. 反応ゾーンに存在する水の量を、モノマーの変換反応を望ましく保ち触媒の失活を防ぐために制御するステップをさらに含む請求項２１に記載の方法。
  24. 水の量が、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンのヘッドスペースにある気体中の水の量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより制御される請求項２３に記載の方法。
  25. モノマー供給原料が、約１重量ｐｐｍ未満の水含量まで乾燥され、ある量の酸素又は湿った気体が反応ゾーンに添加される請求項２４に記載の方法。
  26. 湿った気体が湿気を含んだ窒素である請求項２５に記載の方法。
  27. 反応ゾーンの前で、或いはその中でイオン性液体触媒を酸素に接触させるステップを含む、反応ゾーンにおけるモノマーをポリα−オレフィンに触媒的にオリゴマー化する方法。
  28. 反応ゾーンを通して酸素を上方に吹き込むことにより、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料、反応ゾーンへのモノマー供給原料、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料、反応ゾーンのヘッドスペース、又はこれらの組合せに、酸素が添加される請求項２７に記載の方法。
  29. 反応ゾーンに存在する酸素量を、望ましい反応変換を維持するために制御するステップをさらに含み、酸素量が、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料中の酸素量を制御すること、反応ゾーンのヘッドスペースにある気体中の酸素量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより制御される、請求項２８に記載の方法。
  30. 反応ゾーンに存在する水の量を、望ましい反応変換を保ち触媒の失活を防ぐために制御するステップをさらに含み、水の量が、反応ゾーンへのモノマー供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンへのイオン性液体触媒供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンへのモノマー及びイオン性液体触媒を合わせた供給原料中の水の量を制御すること、反応ゾーンのヘッドスペースにある気体中の水の量を制御すること、或いはこれらを組み合わせることにより制御される、請求項２９に記載の方法。
  31. モノマー、イオン性液体触媒、及び酸素を受け入れ、混合するように構成された反応器と、
    酸素供給源に連結しており、触媒反応ゾーンに存在する酸素の量をモノマーの変換反応を維持するために制御するように構成されている制御装置と
    を備えるポリα−オレフィンオリゴマー化システム。
  32. 酸素供給源が反応器への供給原料流に酸素を添加する請求項３１に記載のシステム。
  33. 酸素供給源が、反応器に直接酸素を添加するために、反応器の底部の分配プレートに連結している請求項３１に記載のシステム。
  34. 酸素供給源が、純粋な酸素、空気、乾燥空気、酸素富化空気、プロセス流、又は、これらの組合せである請求項３１に記載のシステム。
  35. 水の供給源に連結しており、反応ゾーンに存在する水の量を、モノマーの変換反応を保ちイオン性液体触媒の失活を防ぐために制御するよう構成されている制御装置をさらに含み、水の制御装置が酸素の制御装置と同じであるか又は異なる、請求項３１に記載のシステム。
  36. 水の供給源が湿気を含んだ窒素である請求項３５に記載のシステム。
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