JP2015193587A - α−オレフィン低重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
α−オレフィン低重合体は、オレフィン系重合体のモノマーの原料として、また各種高分子のコモノマーとして、さらには可塑剤や界面活性剤、潤滑油などの原料として広く用いられている有用な物質である。特に、エチレンの低重合反応により得られる1−ヘキセンは、直鎖状低密度ポリエチレンの原料として有用である。
た。
[1]遷移金属含有化合物、アルミニウム含有化合物及びハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を含む触媒並びに溶媒の存在下、α−オレフィンの低重合反応を行いα−オレフィン低重合体を製造する方法であって、
反応工程、精製工程及び該精製工程から未反応原料α−オレフィン及び溶媒を反応工程へ循環させる循環工程を備え、
循環工程から反応工程へ供給されるハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンの量が、反応工程中の遷移金属の量に対し0.1以上200未満(モル比)の範囲であるα−オレフィン低重合体の製造方法。
[2]前記触媒が、構成成分として更に窒素含有化合物を含む[1]に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
[3]前記遷移金属が、クロムである[1]または[2]に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
[4]前記α−オレフィンがエチレンであり、前記α−オレフィン低重合体が1−ヘキセンである[1]〜[3]のいずれか1に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
[5]製造運転開始時、反応工程中の遷移金属の量に対し、前記循環工程中に1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを0.1以上200未満(モル比)の範囲で存在させた状態で反応をスタートさせる[1]〜[4]のいずれか1に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
[6]前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンの量が反応工程中の遷移金属の量に対し0.1以上170以下(モル比)の範囲である[1]〜[5]のいずれか1に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
[7]前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類が5個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類であり、前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンが3個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンである[1]〜[6]のいずれか1に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
[8]前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類が1,1,2,2−テトラクロロエタンであり、前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンが1,2−ジクロロエチレンである[1]〜[6]のいずれか1に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
[9]遷移金属含有化合物、アルミニウム含有化合物及びハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を含む触媒並びに溶媒の存在下、α−オレフィンの低重合反応を行いα−オレフィン低重合体を製造する方法であって、
ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを、反応工程中の遷移金属の量に対し0.1以上200未満(モル比)の範囲で反応工程へ供給することを特徴とするα−オレフィン低重合体の製造方法。
説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。
本発明で使用する触媒は、原料α−オレフィンを低重合反応させ、α−オレフィン低重合体を生成させうる触媒であり、遷移金属含有化合物、アルミニウム含有化合物及びハロゲン含有化合物としてのハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を触媒の構成成分として含むものであれば特に限定されない。また、触媒活性の向上という観点から、窒素含有化合物を触媒の構成成分として含有することが好ましい。
本発明のα−オレフィン低重合体の製造方法において、触媒として使用する遷移金属含有化合物に含有する金属としては、遷移金属であれば特に限定されないが、中でも、長周期型周期表(以下、特に断り書きのない限り、「周期表」という場合には長周期型周期表を指すものとする)における第4〜6族の遷移金属が好ましく用いられる。具体的に、好ましくは、クロム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及びハフニウムからなる群より選ばれる1種類以上の金属であり、更に好ましくは、クロム又はチタンであり、最も好ましくは、クロムである。
セチルアセトナート、クロム(III)トリフルオロアセチルアセトナート、クロム(III)ヘキサフルオロアセチルアセトナート、クロム(III)(2,2,6,6−テトラメチル
−3,5−ヘプタンジオナート)、Cr(PhCOCHCOPh)3(但し、ここでPhはフェニル基を示す。)、クロム(II)アセテート、クロム(III)アセテート、クロム
(III)−2−エチルヘキサノエート、クロム(III)ベンゾエート、クロム(III)ナフ
テネート、クロム(III)ヘプタノエート、Cr(CH3COCHCOOCH3)3、塩
化第一クロム、塩化第二クロム、臭化第一クロム、臭化第二クロム、ヨウ化第一クロム、ヨウ化第二クロム、フッ化第一クロム、フッ化第二クロム等が挙げられる。
tert−C4H9)2N)4、Ti(OSO3CH3)4、Ti(OSO3C2H5)4、Ti(OSO3C3H7)4、Ti(OSO3C4H9)4、TiCp2Cl2、TiCp2ClBr、Ti(OCOC2H5)4、Ti(OCOC2H5)2Cl2、Ti(OCOC3H7)4、Ti(OCOC3H7)2Cl2、Ti(OCOC3H7)4、Ti(OCOC3H7)2Cl2、Ti(OCOC4H9)4、Ti(OCOC4H9)2Cl2などが挙げられる。
ここで、Cpはシクロペンタジエニル基を表す。
,5−ヘプタンジオナート)、V(C6H5COCHCOC6H5)3、バナジウム(III)アセテート、バナジウム(III)−2−エチルヘキサノエート、バナジウム(III)ベ
ンゾエート、バナジウム(III)ナフテネート、V(CH3COCHCOOCH3)3、
塩化(III)バナジウム、臭化(III)バナジウム、ヨウ化(III)バナジウム、フッ化(III)バナジウム、ビス(シクロペンタジエニル)バナジウムジメチル、ビス(シクロペンタジエニル)バナジウムジメチルクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)バナジウムエチルクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)バナジウムジクロリド等が挙げられる。
ド、ジメチルシリレンビス[1−{2−メチル−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4,6−ジイソプロピル−4H−アズレニル)}ハフニウムジクロリド、ジフェニルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウムジクロリド、メチルフェニルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウムジクロリド、メチルフェニルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(1−ナフチル)−4H−アズレニル}〕ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−エチル−4−(1−アントラセニル)−4H−アズレニル}〕ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−エチル−4−(2−アントラセニル)−4H−アズレニル}〕ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−エチル−4−(9−フェナンスリル)−4H−アズレニル}〕ハフニウムジクロリド、ジメチルメチレンビス[1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス[1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4−(3,5−ジメチル−4−トリメチルシリルフェニル−4H−アズレニル)}ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル}][1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)インデニル}]ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン{1−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}{1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)}ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)}ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル}〕ハフニウムジクロリド等が挙げられる。
本発明で使用するアルミニウム含有化合物は、分子内にアルミニウム原子を含有する化合物であり、例えば、トリアルキルアルミニウム化合物、アルコキシアルキルアルミニウム化合物、又は水素化アルキルアルミニウム化合物等などが挙げられる。ここで、アルキル及びアルコキシの炭素数は、各々、通常1〜20、好ましくは1〜4である。トリアルキルアルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムが挙げられる。アルコキシアルミニウム化合物の具体的な例としては、ジエチルアルミニウムエトキシドが挙げられる。水素化アルキルアルミニウム化合物の具体的な例としては、ジエチルアルミニウムヒドリドが挙げられる。これらの中でも、トリアルキルアルミニウム化合物が好ましく、トリエチルアルミニウムが更に好ましい。これらの化合物は、単一の化合物を使用しても、複数の化合物を混合して用いてもよい。
本発明で使用するハロゲン含有化合物は、分子内にハロゲン原子を含有する化合物であり、本発明においては、ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を使用する。これにより触媒活性や目的物の選択率が大幅に向上するというメリットがある。ハロゲン含有化合物は、3個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の飽和炭化水素類が好ましい。
ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子が挙げられるが、塩素原子が触媒活性及び目的物の選択率が高い傾向を示すため好ましい。
前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類としてはクロロエチレン、ジ
クロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン(パークロロエチレン)、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、フルオロエチレン、ジフルオロエチレン、トリフルオロエタン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエタン、テトラフルオロエチレン(パーフルオロエチレン)、ペンタフルオロエタン、ヘキサフルオロエタン、ブロモエチレン、ジブロモエチレン、トリブロモエタン、トリブロモエチレン、テトラブロモエタン、テトラブロモエチレン(パーブロモエチレン)、ペンタブロモエタン、ヘキサブロモエタン又は以下に示す化合物が挙げられる。
3個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の飽和炭化水素類としては1,1,2,2−テトラクロロエタン又は5個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を用いるのが好ましい。5個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類は、5個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の飽和炭化水素類が好ましい。5個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類としては、例えば、ペンタクロロエタン、ペンタフルオロエタン、ペンタブロモエタン、ヘキサクロロエタン、ヘキサフルオロエタン、1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1,2,3,4,5,6−ヘキサクロロシクロヘキサン、ヘキサブロモエタン等が挙げられる。
本発明で使用する触媒は、遷移金属含有化合物、アルミニウム含有化合物、及びハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を触媒の構成成分として含むが、これに加えて、更に、窒素含有化合物を触媒成分として含むことが好ましい。
アミン類としては、例えばピロール化合物が挙げられ、具体例としては、ピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、2,5−ジエチルピロール、2,4−ジエチルピロール、2,5−ジ−n−プロピルピロール、2,5−ジ−n−ブチルピロール、2,5−ジ−n−ペンチルピロール、2,5−ジ−n−ヘキシルピロール、2,5−ジベンジルピロール、2,5−ジイソプロピルピロール、2−メチル−5−エチルピロール、2,5−ジメチル−3−エチルピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジクロロピロール、2,3,4,5−テトラクロロピロール、2−アセチルピロール、インドール、2−メチルインドール、2つのピロール環が置換基を介して結合したジピロール等のピロール又はこれらの誘導体が挙げられる。誘導体としては、例えば、金属ピロライド誘導体が挙げられ、具体例としては、例えば、ジエチルアルミニウムピロライド、エチルアルミニウムジピロライド、アルミニウムトリピロライド、ジエチルアルミニウム(2,5−ジメチルピロライド)、エチルアルミニウムビス(2,5−ジメチルピロライド)、アルミニウムトリス(2,5−ジメチルピロライド)、ジエチルアルミニウム(2,5−ジエチルピロライド)、エチルアルミニウムビス(2,5−ジエチルピロライド)、アルミニウムトリス(2,5−ジエチルピロライド)等のアルミニウムピロライド類、ナトリウムピロライド、ナトリウム(2,5−ジメチルピロライド)等のナトリウムピロライド類、リチウムピロライド、リチウム(2,5−ジメチルピロライド)等のリチウムピロライド類、カリウムピロライド、カリウム(2,5−ジメチルピロライド)等のカリウムピロライド類が挙げられる。なお、アルミニウムピロライド類は、上述のアルミニウム含有化合物には含まれない。
ミド、フタルイミド、マレイミド、2,4,6−ピペリジントリオン、ペルヒドロアゼシン−2,10−ジオン又はこれらと周期表の1、2若しくは13族の金属との塩が挙げられる。スルホンアミド類およびスルホンイミド類としては、例えば、ベンゼンスルホンアミド、N−メチルメタンスルホンアミド、N−メチルトリフルオロメチルスルホンアミド、又はこれらと周期表の1〜2若しくは13族の金属との塩が挙げられる。これらの化合物は単一の化合物で使用しても、複数の化合物で使用してもよい。
本発明で使用する触媒は、遷移金属含有化合物、アルミニウム含有化合物、及びハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を触媒の構成成分として含み、好ましくは更に、窒素含有化合物を構成成分として含むものである。触媒の使用形態は特に限定されないが、遷移金属含有化合物とアルミニウム含有化合物とが予め接触しない、又は予めの接触時間が短い態様で、原料α−オレフィンと触媒とを接触させるのが、選択的に原料α−オレフィンの低重合反応を好適に行うことができ、原料α−オレフィン低重合体を高収率で得ることができる点から好ましい。
本発明において、「遷移金属含有化合物と、アルミニウム含有化合物とが予め接触しない、又は予めの接触時間が短い態様」とは、反応の開始時だけでなく、その後原料α−オレフィン及び各触媒成分を反応器へ追加供給する際においても上記の態様が維持されることを意味する。
しかし、上記の特定の態様は、触媒の調製の際に要求される好ましい態様であり、触媒が調製された後は無関係である。従って、すでに調製された触媒を反応系から回収し再利用する場合は、上記の好ましい態様に関係なく触媒を再利用することができる。
(1)触媒成分(b)、(c)及び(d)を含む溶液中に触媒成分(a)を導入する方法、
(2)触媒成分(a)、(b)及び(d)を含む溶液中に触媒成分(c)を導入する方法、
(3)触媒成分(a)及び(d)を含む溶液中に触媒成分(b)及び(c)を導入する方法、
(4)触媒成分(c)及び(d)を含む溶液中に触媒成分(a)及び(b)を導入する方法、
(5)触媒成分(a)及び(b)を含む溶液中に触媒成分(c)及び(d)を導入する方法、
(6)触媒成分(b)及び(c)を含む溶液中に触媒成分(a)及び(d)を導入する方法、
(7)触媒成分(c)を含む溶液中に触媒成分(a)、(b)及び(d)を導入する方法、
(8)触媒成分(a)を含む溶液中に触媒成分(b)〜(d)を導入する方法、
(9)触媒成分(b)及び(c)を含む溶液中に触媒成分(a)を導入して調製された液、及び、触媒成分(d)を含む溶液を同時かつ独立に反応器に導入する方法(必要により、更に触媒成分(c)を含む溶液を反応器に導入してもよい)、
(10)各触媒成分(a)〜(d)をそれぞれ同時かつ独立に反応器に導入する方法、
などによって行われる。そして、上記の各溶液は、通常、反応に使用される溶媒を使用し
て調製される。
本発明の1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンとは、オレフィン性炭化水素の二重結合を有する炭素原子にハロゲン原子が結合したものであり、前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類に対し、ハロゲン原子数が減少したハロゲン化不飽和炭化水素が好ましい。前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類の分解物がより好ましい。3個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の飽和炭化水素類の分解物が更に好ましい。
本発明のα−オレフィン低重合体の製造方法(第一の発明)は、後に詳述する通り、反応工程、精製工程及び該精製工程から未反応原料α−オレフィン及び溶媒を反応工程へ循環させる循環工程を備えるが、循環工程から反応工程へ供給される未反応原料α−オレフィンのうち、1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンの量が、反応工程中の遷移金属の量に対し0.1以上200未満(モル比)の範囲であることが必要である。以下、この点について説明する。
精製工程としては、未反応原料α−オレフィン分離工程、高沸点物質分離工程、製品分離工程があるが、これら副生物の沸点が未反応原料α−オレフィンに近い場合は未反応原料α−オレフィン分離工程において分離され、未反応原料α−オレフィンとともに反応工程に循環される場合がある。一方、前記副生物の沸点が溶媒に近い場合は、製品分離工程において分離され、溶媒とともに反応工程に循環される場合がある。また、前記副生物が高沸点物質化した場合は高沸点物質分離工程において分離される。
従来、1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンは反応を阻害すると考えられていたため、反応工程から排出された当該オレフィンを反応工程に循環させることは、反応工程における蓄積のおそれもあり、好ましくないと考えられていた。しかし本発明によれば、驚くべきことに当該オレフィンは、触媒反応を促進し、目的生成物の選択率を向上させることが判明した。
その理由は明らかではないが、1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンは、特定の範囲の配合であれば、ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類と同様に、溶媒中で触媒にハロゲン原子を供給することができ、その結果として目的生成物の選択率が向上するものと考えられる。
上記モル比の上限は、好ましくは170、より好ましくは120である。上記モル比の下限は、好ましくは0.5、より好ましくは1.0、さらに好ましくは3.0、特に好ましくは10.0である。モル比が上記範囲であることにより、反応を阻害することなく、触媒へのハロゲン原子の供給が行われることとなる。
循環工程から供給される1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを前記の量とする方法は、特に限定されないが、例えば、精製工程において、未反応原料α−オレフィン分離塔で還流比を調整することにより1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンの循環量を調節することが挙げられる。
なお、この場合、反応系でハロゲン原子で置換された炭素数2以上の飽和炭化水素類が分解して反応系に存在しうる1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンは、反応工程に供給される1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンに含まれないことは自明である。
また、第二の発明における効果は、第一の発明における精製工程からの循環に由来して1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを反応工程に特定量存在させた場合と同様であることは自明である。
1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンとしては、例えば、1,1−ジクロロエチレン、1,2−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン(パークロロエチレン)、トリフルオロエチレン、パーフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、テトラクロロシクロヘキセン、1,1−ジブロモエチレン、1,2−ジブロモエチレン、トリブロモエチレン、パーブロモエチレン等が挙げられる。
本発明のα−オレフィン低重合体の製造方法では、α−オレフィンの低重合反応を溶媒中で行うことができる。このような溶媒としては特に限定されないが、飽和炭化水素が好適に使用され、好ましくは、例えば、ブタン、ペンタン、3−メチルペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、2−メチルヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、2,2,4−トリメチルペンタン、デカリン等の炭素数が1〜20の鎖状飽和炭化水素、又は炭素数が1〜20の脂環式飽和炭化水素である。また、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、テトラリン等の芳香族炭化水素をα−オレフィン低重合体の溶媒として用いてもよい。さらには、α−オレフィンを低重合反応させ生成した1−ヘキセン、デセン等を反応溶媒として用いることもできる。これらは、単独で使用する他、混合溶媒として使用することもできる。
本発明のα−オレフィン低重合体の製造方法において、原料として使用するα−オレフィンとしては、例えば、炭素数が2〜30の置換又は非置換のα−オレフィンが挙げられる。このようなα−オレフィンの具体例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。中でも、本発明の原料のα−オレフィンとしてはエチレンが好適であり、エチレンを原料とした場合、エチレンの三量体である1−ヘキセンが高収率かつ高選択率で得ることができる。
本発明で使用する触媒の各構成成分の比率は、特に限定されないが、通常、以下のとおりである。
ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類は、遷移金属含有化合物1モルに対し、通常0.5モル以上、好ましくは1モル以上であり、通常50モル以下、好ましくは30モル以下、更に好ましくは10モル以下である。
アルミニウム含有化合物は、遷移金属含有化合物1モルに対し、1モル〜200モル、
好ましくは10モル〜150モルである。
窒素含有化合物を含む場合は、該窒素含有化合物は、遷移金属含有化合物1モルに対し
、1モル〜50モル、好ましくは1モル〜30モルである。
このような触媒を用いることにより、例えば、エチレンを原料とした場合、選択率90%以上でエチレンの三量体であるヘキセンを得ることができる。さらに、この場合、ヘキセンに占める1−ヘキセンの比率を99%以上にすることができる。
また、反応時の原料α−オレフィンの圧力としては、特に限定されないが、通常、ゲージ圧で0〜25MPaであり、好ましくは、0.5〜15MPa、さらに好ましくは、1.0〜10MPaの範囲である。
本発明の反応形式は、特に限定されないが、回分式、半回分式または連続式のいずれであってもよい。実機は精製工程等も含めた総合的な判断から連続式が好ましいが、本発明の効果を得るための反応形式は回分式でもよい。
上記反応により、α−オレフィン低重合体が得られるが、本発明におけるα−オレフィン低重合体とは、モノマーである前記α−オレフィンが数個結合したオリゴマーを意味する。具体的には、モノマーである前記α−オレフィンが2個〜10個結合した重合体のことである。好ましくは、エチレンが選択的に三量体化した1−ヘキセンである。
α−オレフィン低重合体の製造方法について、α−オレフィンとしてエチレンを用い、α−オレフィン低重合体としてエチレンの三量体である1−ヘキセンとした低重合反応を例に挙げ、図1により説明するが、これに限定されるものではない。
図1には、エチレンを触媒存在下で低重合反応させる反応工程(完全混合撹拌型の反応器10)と、反応器10から抜き出された反応混合物(以下「反応液」と称することもある)を精製する精製工程、即ち、未反応エチレンガスを分離する脱ガス槽20、脱ガス槽20から抜き出された反応液中のエチレンを溜出させるエチレン分離塔30、エチレン分離塔30から抜き出された反応液中の高沸点物質(以下、「HB」(ハイボイラー)と記すことがある。)を分離する高沸分離塔40及び、高沸分離塔40の塔頂から抜き出された反応液を蒸留し1−ヘキセンを溜出させるヘキセン分離塔50が示されている。
圧縮機17は、例えば、2段圧縮方式の場合、1段目に循環配管31を接続し、2段目に循環配管21を接続することにより、電気代の低減が可能である。また、第2供給配管13からは、エチレンの低重合反応に使用する溶媒が反応器10に供給される。
ファウドラー、プロぺラ、タービン等の形式の撹拌翼が、平板、円筒、ヘアピンコイル等のバッフルとの組み合わせで用いられる。
脱ガス槽20の運転条件は、特に限定されないが、通常、温度0〜250℃、好ましくは、50〜200℃であり、圧力はゲージ圧で0〜15MPa、好ましくは、0〜9MPaである。これにより脱ガス槽20の上部からは未反応エチレンが、槽底からは未反応エチレンが脱ガスされた反応液が抜き出される。
の量を調整することができる。この場合の蒸留条件は、当業者であれば1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンの反応器への供給量を監視しつつ適宜決定することができる。
また製造運転開始時には、反応工程中の遷移金属の量に対し、循環工程中に1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを0.1以上200未満(モル比)の範囲で存在させた状態で反応をスタートさせることで、1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを範囲内で運転することができる。これにより製造運転開始時から遷移金属にハロゲン原子が速やかに供給される環境となり、触媒活性種が形成されるため、目的生成物の選択率や純度が向上すると考えられる。
比較例1に対する実施例1,2,3は、trans−1,2−ジクロロエチレンが、1,1,2,2−テトラクロロエタンと同様に触媒に対するハロゲン源としての効果があることを示す例である。
[実施例4〜8及び比較例1]
比較例1に対する実施例4〜8は、ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンが、5個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類と同様に触媒に対するハロゲン源としての効果があることを示す例である。
140℃で2時間以上加熱乾燥させた500mlの撹拌機を有したガラス製3つ口フラスコに、窒素雰囲気下で2,5−ジメチルピロールを0.37g(3.9mmol)とn−ヘプタンを234ml仕込み、これにn−ヘプタンで50g/Lに希釈したトリエチルアルミニウムを8.91ml(3.9mmol)添加した。その後、フラスコをオイルバスに浸した後に昇温し、窒素雰囲気下でn−ヘプタンの還流を98℃で3時間行うことで、窒素含有化合物であるアルミニウムピロライドを調製した。その後、80℃まで冷却した。続いて、n−ヘプタンで50g/Lに希釈したクロム(III)−2−エチルヘキサノ
エートを6.26ml(0.65mmol)添加した。添加後、窒素雰囲気下で80℃、30分間加熱、撹拌し、触媒液を調製した。その後、クロム(III)−2−エチルヘキサ
ノエートの濃度が0.88g/Lとなるよう、触媒液をn−ヘプタンで希釈した。
(ヘキセンの製造)
次に、140℃で2時間以上加熱乾燥させた500mlオートクレーブ一式を熱時のまま組み立て、真空窒素置換を行った。このオートクレーブには耐圧の破裂板を備えた触媒
フィード管を取り付けた。フィード管には、予め上記のように調製した触媒液を2ml仕込んだ。オートクレーブの胴側には、反応溶媒であるn−ヘプタンを165ml、n−ヘプタンで7.67g/Lに希釈したトリエチルアルミニウムを3ml(0.20mmol)、及びガスクロマトグラフィーで組成分析する際の内部標準として使用するn−ウンデカンを5ml仕込んだ。
60分後、エチレンの導入と撹拌を停止し、オートクレーブを素早く冷却した後すぐに、気相ノズルよりガスを全量サンプリングした。そして反応液をサンプリングし、ガスクロマトグラフィーでそれぞれの組成分析を行った。また反応液をろ過して乾燥後、反応液中に含まれるポリマー重量の測定を行った。触媒活性は、60分の反応により得られた反応生成物の重量(単位:g)を、反応に使用した遷移金属触媒成分中の遷移触媒金属原子量(単位:g)で除して求めた。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを163ml、n−ヘプタンで1.0g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを1.8ml(0.018mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対する1,2−ジクロロエチレンのモル比(表−1中、(a)に対するDCEのモル比)、及び、結果を表−1に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを161ml、n−ヘプタンで1.0g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを3.6ml(0.037mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対する1,2−ジクロロエチレンのモル比(表−1中、(a)に対するDCEのモル比)、及び、結果を表−1に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを158ml、n−ヘプタンで1.0g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを7.2ml(0.074mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対する1,2−ジクロロエチレンのモル比(表−1中、(a)に対するDCEのモル比)、及び、結果を表−1に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを164ml、n−ヘプタンで0.5g/Lに希釈したパークロロエチレンを1.2ml(0.0036mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−2中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−2に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを159ml、n−ヘプタンで0.5g/Lに希釈したパークロロエチレンを6ml(0.018mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−2中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−2に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを163ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを1.5ml(0.090mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−2中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−2に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを162ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを3ml(0.18mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−2中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−2に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを159ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを6ml(0.36mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−2中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−2に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを164ml、n−ヘプタンで0.5g/Lに希釈した1,1,2,2−テトラクロロエタンを0.6ml(0.0018mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対する1,2−ジクロロエチレンのモル比(表−3中、(a)に対するDCEのモル比)、及び、結果を表−3に示した。
比較例2において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを163ml、n−ヘプタンで0.5g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを0.7ml(0.0036mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対する1,2−ジクロロエチレンのモル比(表−3中、(a)に対するDCEのモル比)、及び、結果を表−3に示した。
比較例1において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを164ml、n−ヘプタンで0.5g/Lに希釈したヘキサクロロエタンを0.86ml(0.0018mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−4中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−4に示した。
比較例3において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを163ml、n−ヘプタンで0.5g/Lに希釈したパークロロエチレンを1.2ml(0.0036mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−4中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−4に示した。
比較例3において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを158ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを6ml(0.36mmol)とした以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−4中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−4に示した。
(触媒液の調製)
比較例1と同様にして行った。
(ヘキセンの製造)
次に、140℃で2時間以上加熱乾燥させた500mlオートクレーブ一式を熱時のまま組み立て、真空窒素置換を行った。このオートクレーブには耐圧の破裂板を備えた触媒フィード管を取り付けた。フィード管には、予め上記のように調製した触媒液を2ml仕込んだ。オートクレーブの胴側には、反応溶媒であるn−ヘプタンを162ml、n−ヘプタンで7.67g/Lに希釈したトリエチルアルミニウムを3ml(0.20mmol)、n−ヘプタンで2.12g/Lに希釈した1,1,2,2−テトラクロロエタンを1.7ml(0.022mmol)、n−ヘプタンで5g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを1.4ml(0.072mmol)及びガスクロマトグラフィーで組成分析する際の内部標準として使用するn−ウンデカンを5ml仕込んだ。
30分後、エチレンの導入と撹拌を停止し、オートクレーブを素早く冷却した後すぐに、気相ノズルよりガスを全量サンプリングした。そして反応液をサンプリングし、ガスクロマトグラフィーでそれぞれの組成分析を行った。また反応液をろ過して乾燥後、反応液中に含まれるポリマー重量の測定を行った。触媒活性は、30分の反応により得られた反応生成物の重量(単位:g)を、反応に使用した遷移金属触媒成分中の遷移触媒金属原子量(単位:g)で除して求めた。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対する1,2−ジクロロエチレンのモル比(表−5中、(a)に対するDCEのモル比)、及び、結果を表−5に示した。
実施例12において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを160ml、n−
ヘプタンで5g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを3.5ml(0.18mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−5に示した。
実施例12において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを158ml、n−ヘプタンで5g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを5.7ml(0.29mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−5に示した。
実施例12において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを156ml、n−ヘプタンで5g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを7.1ml(0.37mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−5に示した。
実施例12において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを158ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを5.3ml(0.55mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−5に示した。
実施例12において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを163mlにし、trans−1,2−ジクロロエチレンのヘプタン溶液を仕込まなかった以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−5に示した。
実施例12において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを156ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを7.1ml(0.73mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−5に示した。
実施例12において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを157ml、n−ヘプタンで2.12g/Lに希釈した1,1,2,2−テトラクロロエタンを4.5ml(0.057mmol)、n−ヘプタンで5g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを3.6ml(0.18mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−6に示した。
実施例17において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを153ml、n−ヘプタンで2.12g/Lに希釈した1,1,2,2−テトラクロロエタンを4.5ml(0.057mmol)、n−ヘプタンで5g/Lに希釈したtrans−1,2−ジクロロエチレンを7.1ml(0.37mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−6に示した。
実施例17において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを161mlにし、trans−1,2−ジクロロエチレンのヘプタン溶液を仕込まなかった以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−6に示した。
(触媒液の調製)
比較例1と同様にして行った。
(ヘキセンの製造)
次に、140℃で2時間以上加熱乾燥させた500mlオートクレーブ一式を熱時のまま組み立て、真空窒素置換を行った。このオートクレーブには耐圧の破裂板を備えた触媒フィード管を取り付けた。フィード管には、予め上記のように調製した触媒液を2ml仕込んだ。オートクレーブの胴側には、反応溶媒であるn−ヘプタンを162ml、n−ヘプタンで7.67g/Lに希釈したトリエチルアルミニウムを3ml(0.20mmol)、n−ヘプタンで2.46g/Lに希釈したヘキサクロロエタンを2.1ml(0.022mmol)、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを1.2ml(0.072mmol)及びガスクロマトグラフィーで組成分析する際の内部標準として使用するn−ウンデカンを5ml仕込んだ。
60分後、エチレンの導入と撹拌を停止し、オートクレーブを素早く冷却した後すぐに、気相ノズルよりガスを全量サンプリングした。そして反応液をサンプリングし、ガスクロマトグラフィーでそれぞれの組成分析を行った。また反応液をろ過して乾燥後、反応液中に含まれるポリマー重量の測定を行った。触媒活性は、60分の反応により得られた反応生成物の重量(単位:g)を、反応に使用した遷移金属触媒成分中の遷移触媒金属原子量(単位:g)で除して求めた。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するパークロロエチレンのモル比(表−7中、(a)に対するPCEのモル比)、及び、結果を表−7に示した。
実施例19において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを160ml、n−
ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを3.0ml(0.18mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−7に示した。
実施例19において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを157ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを6.0ml(0.36mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−7に示した。
実施例19において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを154ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを9.0ml(0.54mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−7に示した。
実施例19において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを163mlにし、パークロロエチレンのヘプタン溶液を仕込まなかった以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−7に示した。
実施例19において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを151ml、n−ヘプタンで10g/Lに希釈したパークロロエチレンを12.0ml(0.72mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。結果を表−7に示した。
図1に示す製造フローにおいて、原料α−オレフィンにエチレンを用いてエチレンの連続低重合反応による1−ヘキセンの製造を行った。図1の製造フローは、エチレンをn−ヘプタン溶媒、触媒存在下で低重合させる完全混合撹拌型の反応器10と、反応器10から抜き出された反応液から未反応エチレンガスを分離する脱ガス槽20、脱ガス槽20か
ら抜き出された反応液中のエチレンを溜出させるエチレン分離塔30、エチレン分離塔30から抜き出された反応液中の高沸点物質を分離する高沸分離塔40、高沸分離塔40の塔頂から抜き出された反応液を蒸留し1−ヘキセンを溜出させるヘキセン分離塔50を有している。また、ヘキセン分離塔50にて分離されたn−ヘプタン溶媒を溶媒循環配管52、第2供給配管13を介して、反応器10に循環させている。さらには、脱ガス槽20において分離された未反応エチレンを循環配管21、圧縮機17を介して反応器10に循環させている。
2,5−ジメチルピロール(b)をクロム(III)−2−エチルヘキサノエート(a)に
対し3.0当量で第2供給配管13を介して反応器10に連続供給した。また、トリエチルアルミニウム(c)を第3供給配管14から反応器10に連続供給した。さらに、ヘキサクロロエタン(d)を第4供給配管15から反応器10に連続供給した。反応条件は、反応器内温度が140℃、反応器内圧力は7.0MPaGであった。
第2供給配管13から、ヘキセン分離塔50にて分離される回収n−ヘプタン溶媒を、反応器10に連続供給した。なお、このときの高沸分離塔40の還流比は0.6であった。また、2,5−ジメチルピロール(b)は高沸分離塔で全量分離されず、一部は回収n−ヘプタン溶媒とともにリサイクルされて再度反応器にフィードした。この時、回収n−ヘプタン溶媒中の2,5−ジメチルピロール(b)の濃度は、およそ10wtppmであった。
エチルヘキサノエート(a)に対する循環n−ヘプタン溶媒中のパークロロエチレンのモル比は14であった。なお、このパークロロエチレンはハロゲン含有化合物の分解により副生し反応器に存在しているものであった。
レンのモル比は、循環n−ヘプタン溶媒中のパークロロエチレン濃度をガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所製、GC−17AAF)で測定して循環n−ヘプタン溶媒量からパークロロエチレン量を算出後、反応器に供給しているクロム(III)−2−エチル
ヘキサノエート(a)で除して算出した。結果を表−8に示した。
実施例23において、クロム(III)−2−エチルヘキサノエート(a)に対するパー
クロロエチレンのモル比を20とした以外は全て同様の方法で行った。結果を表−8に示した。
実施例23において、クロム(III)−2−エチルヘキサノエート(a)に対するパー
クロロエチレンのモル比を53した以外は全て同様の方法で行った。結果を表−8に示し
た。
実施例23において、反応器10内での触媒成分のモル比を(a):(b):(c):(d)=1:20:80:4、クロム(III)−2−エチルヘキサノエート(a)に対す
るパークロロエチレンのモル比を67とした以外は全て同様の方法で行った。結果を表−8に示した。
比較例7において、オートクレーブの胴側に仕込むn−ヘプタンを161mlにし、n−ヘプタンで5g/Lに希釈したトリクロロエチレンを1.5ml(0.055mmol)に変更したこと以外は、全て同様の方法で行った。各触媒成分のモル比、反応工程中の遷移金属の量に対するトリクロロエチレンのモル比(表−9中、(a)に対するTCEのモル比)、及び、結果を表−9に示した。
10a…撹拌機
11,22,32,41,42,51…配管
11a…失活剤供給配管
12…第1供給配管
12a…エチレン供給配管
13…第2供給配管
13a…触媒供給配管
14…第3供給配管
15…第4供給配管
21,31…循環配管
17…圧縮機
20…脱ガス槽
30…エチレン分離塔
40…高沸分離塔
50…ヘキセン分離塔
52…溶媒循環配管
Claims (9)
- 遷移金属含有化合物、アルミニウム含有化合物及びハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を含む触媒並びに溶媒の存在下、α−オレフィンの低重合反応を行いα−オレフィン低重合体を製造する方法であって、
反応工程、精製工程及び該精製工程から未反応原料α−オレフィン及び溶媒を反応工程へ循環させる循環工程を備え、
循環工程から反応工程へ供給されるハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンの量が、反応工程中の遷移金属の量に対し0.1以上200未満(モル比)の範囲であるα−オレフィン低重合体の製造方法。 - 前記触媒が、構成成分として更に窒素含有化合物を含む、請求項1に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
- 前記遷移金属が、クロムである、請求項1または請求項2に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
- 前記α−オレフィンがエチレンであり、前記α−オレフィン低重合体が1−ヘキセンである、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
- 製造運転開始時、反応工程中の遷移金属の量に対し、前記循環工程中に1個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを0.1以上200未満(モル比)の範囲で存在させた状態で反応をスタートさせる、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
- 前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンの量が反応工程中の遷移金属の量に対し0.1以上170以下(モル比)の範囲である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
- 前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類が5個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類であり、前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンが3個以上のハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンである、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
- 前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類が1,1,2,2−テトラクロロエタンであり、前記ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンが1,2−ジクロロエチレンである、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のα−オレフィン低重合体の製造方法。
- 遷移金属含有化合物、アルミニウム含有化合物及びハロゲン原子で置換された炭素数2以上の炭化水素類を含む触媒並びに溶媒の存在下、α−オレフィンの低重合反応を行いα−オレフィン低重合体を製造する方法であって、
ハロゲン原子で置換された炭素数2以上のオレフィンを、反応工程中の遷移金属の量に対し0.1以上200未満(モル比)の範囲で反応工程へ供給するα−オレフィン低重合体の製造方法。
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