JP2913079B2 - エチレンのオリゴマー化による、軽質アルファオレフィンの製造方法 - Google Patents
エチレンのオリゴマー化による、軽質アルファオレフィンの製造方法Info
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Description
ファオレフォン、主として1−ブテン、1−ヘキセン、
1−オクテン、および1−デセンへのオリゴマー化方
法、およびこの方法に使用される触媒に関する。
おいて、K. Zieglerは、トリアルキルアルミニウムと、
テトラアルコール酸チタンまたはテトラアルコール酸ジ
ルコニウムとの混合によって得られる触媒を用いて、エ
チレンを1−ブテンへ二量化する方法について記載して
いる。
フィンへのオリゴマー化はよく知られており、これは、
例えばチーグラー型の方法(recette) において、例えば
オルガノアルミニウム化合物からの化学量論鎖の成長反
応か、あるいは金属、例えばチタン、ジルコニウム、ク
ロム、ニッケルまたは希土類に頼る接触反応を利用して
いる。
マー化を実施するために、多くの場合様々な配位子と組
み合わされた、数多くのジルコニウム化合物が用いられ
てきた。
707 に記載されているような、エステル、ケトン、エー
テル、アミン、ニトリル、無水物、酸の塩化物、アミ
ド、またはアルデヒドと組み合わされたハロゲン化ジル
コニウムの使用、あるいは特許EP-A-241,596およびEP-A
-328,728に記載されているような、硫黄を含む、燐を含
む、あるいは窒素を含む化合物の群から選ばれるリガン
ドと組み合わされた同じハロゲン化ジルコニウムの使用
を挙げることができる。
は、主としてC10〜C18の鎖の長さを有するアルファオ
レフィンからなる。これらの混合物は、これまで特にこ
れらの可塑性および洗浄性オリゴマーのものとされてい
た使用法に非常によく適する。
オレフィンの外に、多少なりとも多量の高分子量ポリマ
ーの形成を生じることは当業者によく知られている。こ
れはこの実施をかなり妨げる。
ニウム化合物と、アルデヒドのアセタール類およびケト
ンのケタール類から選ばれる少なくとも1つの有機化合
物とを混合して、および少なくとも1つの特別なアルミ
ニウム化合物とを混合して得られる触媒が、低級オリゴ
マー、主として1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテ
ンおよび1−デセンの形成に対して意外な選択性を示す
ことがわかった。これらには、直鎖状低密度ポリエチレ
ンの製造におけるエチレンとのコモノマーとしての使用
法、あるいは合成潤滑油用の出発基油としての使用法が
ある。
改良の外に、本発明に記載されている触媒はまた、副生
成物ポリマーを非常にわずかな量まで減じることをも目
的としている。
合物は、下記一般式: ZrX x Y y O z に対応する。式中、Xは塩素原子また
は臭素原子であり、YはアルコキシRO−またはカルボ
キシレートRCOO−(式中、Rは、炭素原子数1〜30
の炭化水素(hydrocarbyl) 基、好ましくはアルキル基で
ある)から選ばれる基であり、xおよびyは、0〜4の
整数値を取ってもよく、zは0または0.5 であり、(x
+y+2z)の合計は4である。例えばテトラ塩化ジル
コニウムZrCl4 、テトラ臭化ジルコニウムZrBr
4 などのハロゲン化ジルコニウム、例えばテトラプロピ
ラートジルコニウムZr(OC3 H7 )4 、テトラブチ
ラートジルコニウムZr(OC4 H9 )4 などのアルコ
ラート、例えばテトラ−2−エチルヘキサン酸ジルコニ
ウムZr(OCOC7 H15)4 などのカルボン酸塩、ま
たは例えばオキソ−ヘキサ−2−エチルヘキサン酸ジジ
ルコニウム(l'oxo-hexaethyl-2 hexanoate de dizircon
ium)[Zr(OCOC7 H15)3 ]2 Oなどのオキソ−
カルボン酸塩などを挙げることができる。
類およびケタール類から選ばれる有機化合物は、アルデ
ヒドまたはケトンと、モノアルコールまたはポリアルコ
ール、例えばグリコールとの縮合の結果生じる。これら
は下記一般式に対応する:
数1〜30の炭化水素(hydrocarbyl) 基であり、R1 およ
びR2 は、炭素原子数1〜30の炭化水素(hydrocarbyl)
基である。2つの基R1 ´およびR2 ´と、2つの基R
1 およびR2 とは、同一または異なっていてもよい。こ
れらはまた、1つの環の一部であってもよい。例えば、
ジエトキシメタン、ジイソプロポキシメタン、1,1 −ジ
エトキシエタン、1,1 −ジイソブトキシエタン、1,1 −
ジメトキシデカン、2−ノニル−1,3 −ジオキソラン、
2,2 −ジメトキシプロパン、2,2 −ジブトキシプロパ
ン、2,2 −ジオクトキシプロパン、2,2 −ジメトキシオ
クタン、1,1 −ジメトキシシクロヘキサン、2,2 −ジ
(2−エチルヘキシルオキシ)プロパンを挙げることが
できる。
合物は、一般式:AlR''n X3-n(式中、R''は、炭
素原子数1〜6の炭化水素(hydrocarbyl) 基、好ましく
はアルキル基であり、Xは塩素原子または臭素原子、好
ましくは塩素原子であり、nは1〜2の数であり、特に
1、1.5 または2であってもよい)によって表わされ
る。
ロロエチルアルミニウム、セスキ塩化エチルアルミニウ
ムまたはこれらの混合物を挙げることができる。
水素、例えばヘキサンまたはヘプタン、および/または
芳香族炭化水素、例えばトルエン中で、および/または
オリゴマー化の1つまたは複数の副生成物、例えば高級
オリゴマー中で、いずれかの順序で接触させてもよい。
この場合、触媒は溶液形態にある(請求項20記載の触
媒に相当する)。好ましくはまずジルコニウム化合物
を、アセタールまたはケタールと混合し、ついでアルミ
ニウム化合物を全体に添加する。
ム化合物とのモル比は、約0.1:1 〜5:1 、好ましくは約
0.5:1 〜2:1 である。アルミニウム化合物とジルコニウ
ム化合物とのモル比は、約1:1 〜100:1 、好ましくは約
5:1 〜50:1である。このように調製された触媒溶液中の
ジルコニウム濃度は、有利には、1リットルあたり10-4
〜0.5 モル、好ましくは1リットルあたり2×10-3〜0.
1 モルである。3つの成分の混合が行なわれる温度は、
通常、−10〜+150 ℃、好ましくは0〜+80℃であり、
例えば周囲温度に等しい(15〜30℃)。この混合は、不
活性ガス雰囲気下またはエチレン雰囲気下に実施されて
もよい。
まま用いられてもよいが、反応生成物の添加によって希
釈されてもよい。
態様において、通常の攪拌および冷却装置を備えた反応
器に、前記のように調製された触媒溶液の選ばれた容積
を入れる。ついでエチレンによって、一般に0.5 〜15 M
Pa、好ましくは1〜10 MPaの圧力に加圧する。温度を一
般に20〜180 ℃、好ましくは40〜150 ℃に維持する。生
じる液体の総容積が、最初に導入された触媒溶液の容積
の2〜50倍になるまで、一定圧力のエチレンによって、
オリゴマー化反応器に供給を行なう。ついで例えば水を
添加して触媒を破壊し、反応生成物および場合によって
は溶媒を抜き出し、かつ分離する。
とおりである。触媒溶液を、エチレンと同時に反応器に
注入する。この反応器は、従来の機械的手段、または外
部再循環によって攪拌されている。同様に、触媒の成分
を別々に反応媒質中に注入してもよい。例えば一方で、
ジルコニウム化合物とアセタール(またはケタール)と
の相互作用生成物、他方でハロゲン化炭化水素−アルミ
ニウムである。温度は20〜180 ℃、好ましくは40〜150
℃に維持され、圧力は一般に0.5 〜15 MPaに調節され
る。減圧弁は一定の圧力に維持するが、これを経て、反
応混合物の一部が、導入された流体の質量流量と同じ質
量流量で流れる。このように減圧された流体は、蒸溜塔
装置に送られ、これによって、一方でオリゴマー類をエ
チレンから分離することができ、このエチレンは反応器
に再び送られてもよいものであり、他方でオリゴマーを
互いに分離することができる。触媒を含んでいる重質物
質は焼却されうる。
を制限するものではない。
て、水の流通によって温度を調節することができる二重
ジャケットを備えたものに、アルゴン雰囲気下、周囲温
度において、下記のものを順番に入れる。錯体[(C7
H15COO)3Zr]2 O(ここにおいて、C7 H15C
OOは、2−エチルヘキサン酸残基である)0.2 ×10-3
モル、ヘプタン50ml、ついで皮下注射器で、2,2 −ジメ
トキシプロパン20.8mg(すなわち0.2 ×10-3モル)を入
れる。数分後、ヘプタン10ml中溶液のクロロジエチルア
ルミニウム2.4 ×10-3モルを入れる。
ながら温度を75℃にし、一定の圧力6MPa を維持するよ
うにする。
水2mlの加圧下の注入によって触媒を破壊する。全部で
71gのエチレンが消費された。
されたエチレンに対して固体ポリマー0.2 重量%を回収
する。
例1において用いられたのと同じ装置および同じ条件
下、15分の反応後に全部で96.5gのエチレンが消費され
た。得られた生成物の組成は表1に示されているが、こ
れは触媒中のケタールの存在の、軽質アルファオレフィ
ン選択性に対する有利な効果を証明している。他方で、
消費されたエチレンに対して、固体ポリマー8.4 %が回
収された。すなわち実施例1よりはるかに多い。
に、湿気を避けて、昇華テトラ塩化ジルコニウム2×10
-3モルを移し、ついで皮下注射器で、ガス抜きされた乾
燥トルエン45mlを注入する。白い懸濁液を周囲温度で、
磁気攪拌棒で攪拌し、トルエン5ml中溶液の1,1 −ジメ
トキシデカン2×10-3モルをフラスコに加える。数分
後、塩化ジルコニウムが溶解し、このようにして得られ
た均質溶液の色は、薄い黄色からオレンジ色に、ついで
濃い赤に変わる。これは錯体の形成を示している。
レーブに、アルゴン雰囲気下、周囲温度で、順番に下記
のものを入れる。すなわち上で調製された錯体溶液5m
l、すなわちジルコニウム0.2 ×10-3モル、ヘプタン50m
l、ついでヘプタン10ml中溶液の、1.2 ×10-3モルのセ
スキ塩化エチルアルミニウムAl2 Et3 Cl3 であ
る。
ながら温度を95℃にして、一定の圧力6MPa を維持する
ようにする。
水2mlの加圧下の注入によって触媒を破壊する。全部で
51gのエチレンが消費された。
の痕跡だけしか回収されない。あまりに少量なので、正
確に測定することはできない。
シメタンと代えることを除き、実施例3に記載されたも
のと同じ装置および同じ操作条件において、オリゴマー
化反応は、1時間で98.3gのエチレンを消費した。
ーの痕跡しか回収されなかった。
シプロパンと代えることを除き、実施例3に記載された
ものと同じ装置および同じ操作条件において、オリゴマ
ー化反応は、1時間で77.3gのエチレンを消費した。
ーの痕跡しか回収されなかった。
キシプロパンと代えることを除き、実施例3に記載され
たものと同じ装置および同じ操作条件において、オリゴ
マー化反応は、1時間で88.5gのエチレンを消費した。
ーの痕跡しか回収されなかった。
トキシオクタン(すなわち用いられるジルコニウム0.2
×10-3モルあたり、ケタール0.4 ×10-3モル)と代える
ことを除き、実施例3に記載されたものと同じ装置およ
び同じ操作条件において、オリゴマー化反応は、3時間
で39.3gのエチレンを消費した。
ーの痕跡しか回収されなかった。
シプロパンと代え、かつオリゴマー化反応温度を95℃で
はなく65℃に固定したことを除き、実施例3に記載され
たものと同じ装置および同じ操作条件において、この反
応は、2時間で44gのエチレンを消費した。
ーの痕跡しか回収されなかった。
キシプロパンと代え、かつセスキ塩化エチルアルミニウ
ム1.2 ×10-3モルではなく、クロロジエチルアルミニウ
ム2.4 ×10-3モルを導入したことを除き、実施例3に記
載されたものと同じ装置および同じ操作条件において、
オリゴマー化反応は、30分で83.4gのエチレンを消費し
た。
費されたエチレンに対して、固体ポリマー0.47重量%し
か回収されなかった。
コニウム0.2 ×10-3モルあたり、ケタール0.4 ×10-3モ
ル)を用いることを除き、実施例9に記載されたものと
同じ装置および同じ操作条件において、オリゴマー化反
応は、2時間で58.9gのエチレンを消費した。
費されたエチレンに対して、固体ポリマー1.35重量%し
か回収されなかった。
シメタンと代え、かつセスキ塩化エチルアルミニウム1.
2 ×10-3モルではなく、クロロジエチルアルミニウム2.
4 ×10-3モルを導入し、またオリゴマー化反応が95℃で
はなく70℃で実施されたことを除き、実施例3に記載さ
れたものと同じ装置および同じ操作条件において、この
反応は、1時間で69gのエチレンを消費した。
費されたエチレンに対して、固体ポリマー0.86重量%し
か回収されなかった。
ってテトラ塩化ジルコニウムが懸濁液状態でオートクレ
ーブ中に入れられた)ことを除き、実施例3に記載され
たものと同じ装置および同じ操作条件において、この反
応は、4時間で32.8gのエチレンを消費した。
軽質アルファオレフィンに対する低い選択率を示してい
る。さらに、多量のポリマーが回収される。これは消費
されたエチレンに対して15重量%であるこの実施例は、
軽質アルファオレフィンに対する選択性、および副生成
物ポリマーの相対率の減少に関して、アセタールの導入
によってもたらされる二重の改良について例証してい
る。
調節を可能にする二重ジャケットを備えたステンレス鋼
のオートクレーブに、ヘプタン40 ml 中溶液のジルコニ
ウムテトラブトキシドZr(OC 4 H 9 ) 4 0.38×10 -3
モル、ヘプタン5 ml中溶液の2,2 −ジオクトキシプロパ
ン0.38×10 -3 モル、次いでヘプタン10 ml 中溶液のトリ
クロロトリエチルアルミニウムAl 2 Et 3 Cl 3 2.28
×10 -3 モ ルを連続的に、アルゴン雰囲気下、室温で導入
する。
に、オートクレーブにエチレンを導入しながら温度を75
℃に上昇させる。2時間反応させた後、エチレンの導入
を止め、加圧下2mlの水を注入することにより触媒を破
壊する。合計48gのエチレンが消費された。
重量%の固体ポリマーが採取される。
施例13で使用されたのと同じ装置を使用し、かつ同じ
条件下で、2時間の反応後に45gのエチレンが消費され
た。得られた生成物の組成は下記の通りである: ・ブテン類:16.1%、そのうち1−ブテン94.4% ・ヘキセン類:16.9%、そのうち1−ヘキセン83% ・オクテン類:27% ・高次オリゴマー:35.4%
6 重量%の固体ポリマーが採取される。
効果を示す。
ンに対する選択性を改良することができるとともに、副
生成物ポリマーの量を非常に減じることができる。
Claims (21)
- 【請求項1】 エチレンと触媒とを接触させる、エチレ
ンの軽質アルファオレフィンへの転換方法において、前
記触媒は、 ・式:ZrXx Yy Oz (式中、Xは塩素原子または臭
素原子であり、YはアルコキシRO−およびカルボキシ
レートRCOO−(式中、Rは炭素原子数1〜30の炭化
水素(hydrocarbyl) 基である)からなる群から選ばれる
基であり、xおよびyは、0〜4の整数値を取ってもよ
く、zは0または0.5 であり、(x+y+2z)の合計
は4である)のジルコニウム化合物と、 ・式: 【化1】 (式中、R1 ´およびR2 ´は、水素原子または炭素原
子数1〜30の炭化水素(hydrocarbyl) 基であり、R1 お
よびR2 は、炭素原子数1〜30の炭化水素(hydrocarby
l) 基である)の有機化合物と、 ・式:AlR''n X3-n (式中、R''は、炭素原子数1
〜6の炭化水素(hydrocarbyl) 基であり、Xは塩素原子
または臭素原子であり、nは1〜2の数である)のアル
ミニウム化合物、 との混合によって得られることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 ジルコニウム化合物および有機化合物が
混合され、ついで得られた生成物がアルミニウム化合物
と混合されることを特徴とする、請求項1による方法。 - 【請求項3】 有機化合物が、ジエトキシメタン、ジイ
ソプロポキシメタン、1,1 −ジエトキシエタン、1,1 −
ジイソブトキシエタン、1,1 −ジメトキシデカン、2−
ノニル−1,3 −ジオキソラン、2,2 −ジメトキシプロパ
ン、2,2 −ジブトキシプロパン、2,2 −ジオクトキシプ
ロパン、2,2 −ジメトキシオクタン、1,1 −ジメトキシ
シクロヘキサン、2,2 −ジ(2−エチルヘキシルオキ
シ)プロパンからなる群から選ばれることを特徴とす
る、請求項1または2による方法。 - 【請求項4】 ジルコニウム化合物が、テトラ臭化ジル
コニウム、テトラプロピラートジルコニウム、テトラブ
チラートジルコニウム、テトラ−2−エチルヘキサン酸
ジルコニウム、およびオキソ−ヘキサ−2−エチルヘキ
サン酸ジジルコニウム(l'oxo-hexaethyl-2 hexanoate d
e dizirconium)からなる群から選ばれることを特徴とす
る、請求項1〜3のうちの1つによる方法。 - 【請求項5】 ジルコニウム化合物が、テトラ塩化ジル
コニウムであることを特徴とする、請求項1〜3のうち
の1つによる方法。 - 【請求項6】 アルミニウム化合物が、クロロジエチル
アルミニウム、セスキ塩化エチルアルミニウム、および
これらの混合物からなる群から選ばれることを特徴とす
る、請求項1〜5のうちの1つによる方法。 - 【請求項7】 有機化合物とジルコニウム化合物とのモ
ル比が、0.1:1 〜5:1 であることを特徴とする、請求項
1〜6のうちの1つによる方法。 - 【請求項8】 アルミニウム化合物とジルコニウム化合
物とのモル比が、1:1 〜100:1 であることを特徴とす
る、請求項1〜7のうちの1つによる方法。 - 【請求項9】 ジルコニウム化合物と、有機化合物との
混合、およびアルミニウム化合物との混合が、温度0〜
80℃、不活性ガス雰囲気下またはエチレン雰囲気下で実
施されることを特徴とする、請求項1〜8のうちの1つ
による方法。 - 【請求項10】 エチレンの軽質アルファオレフィンへ
の転換は、温度20〜180 ℃、圧力0.5 〜15 MPa下で実施
されることを特徴とする、請求項1〜9のうちの1つに
よる方法。 - 【請求項11】 ・式:ZrXx Yy Oz (式中、Xは
塩素原子または臭素原子であり、YはアルコキシRO−
およびカルボキシレートRCOO−(式中、Rは炭素原
子数1〜30の炭化水素(hydrocarbyl) 基である)からな
る群から選ばれる基であり、xおよびyは、0〜4の整
数値を取ってもよく、zは0または0.5 であり、(x+
y+2z)の合計は4である)のジルコニウム化合物
と、 ・式: 【化2】 (式中、R1 ´およびR2 ´は、水素原子または炭素原
子数1〜30の炭化水素(hydrocarbyl) 基であり、R1 お
よびR2 は、炭素原子数1〜30の炭化水素(hydrocarby
l) 基である)の有機化合物と、 ・式:AlR''n X3-n (式中、R''は、炭素原子数1
〜6の炭化水素(hydrocarbyl) 基であり、Xは塩素原子
または臭素原子であり、nは1〜2の数である)のアル
ミニウム化合物、 との混合によって得られる、エチレンの軽質アルファオ
レフィンへの転換触媒。 - 【請求項12】 ジルコニウム化合物および有機化合物
が混合され、ついで得られた生成物がアルミニウム化合
物と混合されることを特徴とする、請求項11による触
媒。 - 【請求項13】 有機化合物が、ジエトキシメタン、ジ
イソプロポキシメタン、1,1 −ジエトキシエタン、1,1
−ジイソブトキシエタン、1,1 −ジメトキシデカン、2
−ノニル−1,3 −ジオキソラン、2,2 −ジメトキシプロ
パン、2,2 −ジブトキシプロパン、2,2 −ジオクトキシ
プロパン、2,2 −ジメトキシオクタン、1,1 −ジメトキ
シシクロヘキサン、2,2 −ジ(2−エチルヘキシルオキ
シ)プロパンからなる群から選ばれることを特徴とす
る、請求項11または12による触媒。 - 【請求項14】 ジルコニウム化合物が、テトラ臭化ジ
ルコニウム、テトラプロピラートジルコニウム、テトラ
ブチラートジルコニウム、テトラ−2−エチルヘキサン
酸ジルコニウム、およびオキソ−ヘキサ−2−エチルヘ
キサン酸ジジルコニウム(l'oxo-hexaethyl-2 hexanoate
de dizirconium)からなる群から選ばれることを特徴と
する、請求項11〜13のうちの1つによる触媒。 - 【請求項15】 ジルコニウム化合物が、テトラ塩化ジ
ルコニウムであることを特徴とする、請求項11〜13
のうちの1つによる触媒。 - 【請求項16】 アルミニウム化合物が、クロロジエチ
ルアルミニウム、セスキ塩化エチルアルミニウム、およ
びこれらの混合物からなる群から選ばれることを特徴と
する、請求項11〜15のうちの1つによる触媒。 - 【請求項17】 有機化合物とジルコニウム化合物との
モル比が、0.1:1 〜5:1 であることを特徴とする、請求
項11〜16のうちの1つによる触媒。 - 【請求項18】 アルミニウム化合物とジルコニウム化
合物とのモル比が、1:1 〜100:1 であることを特徴とす
る、請求項11〜17のうちの1つによる触媒。 - 【請求項19】 ジルコニウム化合物と、有機化合物と
の混合、およびアルミニウム化合物との混合が、温度0
〜80℃、不活性ガス雰囲気下またはエチレン雰囲気下で
実施されることを特徴とする、請求項11〜18のうち
の1つによる触媒。 - 【請求項20】 飽和炭化水素、芳香族炭化水素、およ
びエチレンのオリゴマー化生成物からなる群から選ばれ
る少なくとも1つの炭化水素を含むことを特徴とする、
請求項11〜19のうちの1つによる触媒。 - 【請求項21】 請求項20記載の触媒を用いることを
特徴とする、請求項1〜10のうちの1つによる方法。
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