JP5450439B2 - エチレンのオリゴマー化のための触媒組成物、オリゴマー化プロセスおよびその調製方法 - Google Patents
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Description
(i) R’がアルキル、アルケニル、アリール、アラルキルまたはシクロアルキル基であり、Xがハロゲン、好ましくはClまたはBrであり、mが0から4、好ましくは0〜3である、一般式MXm(OR’)4-mまたはMXm(OOCR’)4-mを有する遷移金属化合物に水を制御しながら添加することによって得られる、少なくとも部分的に加水分解された遷移金属化合物、および
(ii) 助触媒としての有機アルミニウム化合物、
を有してなり、
水と遷移金属化合物のモル比が約(0.01〜3):1の間の範囲内にある触媒組成物により達成される。
(i) 前記遷移金属化合物に水を制御しながら添加する工程であって、この遷移金属化合物が溶液中に提供される工程、および
(ii) 前記有機アルミニウム化合物を、少なくとも部分的に加水分解された遷移金属化合物の溶液と混合する工程、
を有してなる方法も提供される。
全ての材料は、シュレンク技法または窒素充填グローブボックスのいずれかを使用して、窒素雰囲気下で取り扱った。窒素およびトルエンは、プラント供給源から供給され、必要に応じて、分子篩の追加の床に通して乾燥させた。
オリゴマー化は、2リットルのステンレス鋼製反応装置内で行った。調製した触媒溶液を反応装置に装填した。エチレンを、所望の圧力が達成されるまで反応装置に導入し、反応中ずっと所望の温度に維持した。エチレンの導入は、反応圧力を維持するのに必要な量で継続した。反応条件を維持しながら、反応を1時間に亘り継続した後、エチレンの供給を中断し、約20mlのエタノールを添加することによって、反応を停止した。反応混合物の温度を10℃にした後、この溶液のサンプルを、反応装置の底部に位置する弁により収集し、ガスクロマトグラフィーにより分析して、形成されたオレフィンの量と種類を決定した。エチレンの過圧をなくした後、反応装置を開き、可能性のある高分子の形成について調査した。C4〜C6分画の収率は、それらの分画はサンプルの取扱いにおいてある程度は必然的に失われるので、シュルツ・フローリー分布から推定した。
Zr(i−C3H7COO)4(1.25ミリモル)のトルエン(3.25ml)溶液に、水を滴下により注入して、H2O/Zr=0.44とした。その混合物を室温で約15分間に亘り撹拌した。次いで、この溶液から、0.25ミリモルのZr(i−C3H7COO)4をシリンジで採取し、250mlの丸底フラスコに入れられた200mlのトルエンに加えた。次いで、この混合物にストレートのEASC(Al/Zr=17.5)を加えた。次いで、このようにして形成された触媒溶液を、不活性ガスを流した状態で、反応装置に移した。反応は、80℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。193gのLAOが形成され、LAOの収率は8465gLAO/gZrであった。透明な液体が得られた。生成物中にはワックスの形成は観察されていない。固体高分子が微量しか、すなわち、少なすぎて正確には測定できない量しか、検出されなかった。
Zr(i−C3H7COO)4(1.25ミリモル)のトルエン(3.25ml)溶液に、水を滴下により注入して、H2O/Zr=1.08とした。その混合物を約15分間に亘り撹拌した。次いで、この溶液から、0.25ミリモルのZr(i−C3H7COO)4をシリンジで採取し、250mlの丸底フラスコに入れられた200mlのトルエンに加えた。次いで、この混合物にストレートのEASC(Al/Zr=17.5)を加えた。次いで、このようにして形成された触媒溶液を、不活性ガスを流した状態で、反応装置に移した。反応は、80℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。173gのLAOが形成され、LAOの収率は7588gLAO/gZrであった。透明な液体が得られた。生成物中にはワックスの形成は観察されていない。固体高分子が微量しか、すなわち、少なすぎて正確には測定できない量しか、検出されなかった。
Zr(i−C3H7COO)4(1.25ミリモル)のトルエン(3.25ml)溶液に、水を滴下により注入して、H2O/Zr=1.32とした。その混合物を約15分間に亘り撹拌した。次いで、この溶液から、0.25ミリモルのZr(i−C3H7COO)4をシリンジで採取し、250mlの丸底フラスコに入れられた200mlのトルエンに加えた。次いで、この混合物にストレートのEASC(Al/Zr=17.5)を加えた。次いで、このようにして形成された触媒溶液を、不活性ガスを流した状態で、反応装置に移した。反応は、80℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。162gのLAOが形成され、LAOの収率は7105gLAO/gZrであった。透明な液体が得られた。ワックス/高分子の形成は観察されていない。
Zr(i−C3H7COO)4(1.25ミリモル)のトルエン(3.25ml)溶液に、水を滴下により注入して、H2O/Zr=0.44とした。その混合物を約15分間に亘り撹拌した。次いで、この溶液から、0.25ミリモルのZr(i−C3H7COO)4をシリンジで採取し、250mlの丸底フラスコに入れられた200mlのトルエンに加えた。次いで、この混合物にストレートのEASC(Al/Zr=17.5)を加えた。次いで、このようにして形成された触媒溶液を、不活性ガスを流した状態で、反応装置に移した。反応は、80℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。155gのLAOが形成され、LAOの収率は6798gLAO/gZrであった。透明な液体が得られた。ワックス/高分子の形成は観察されていない。
Zr(i−C3H7COO)4(1.35ミリモル)のトルエン(3.25ml)溶液に、水を滴下により注入して、H2O/Zr=0.82とした。その混合物を約15分間に亘り撹拌した。次いで、この溶液から、0.25ミリモルのZr(i−C3H7COO)4をシリンジで採取し、250mlの丸底フラスコに入れられた200mlのトルエンに加えた。次いで、この混合物にストレートのEASC(Al/Zr=17.5)を加えた。次いで、このようにして形成された触媒溶液を、不活性ガスを流した状態で、反応装置に移した。反応は、70℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。186gのLAOが形成され、LAOの収率は8157gLAO/gZrであった。透明な液体が得られた。ワックス/高分子の形成は観察されていない。
Zr(i−C3H7COO)4(6.25ミリモル)のトルエン(11ml)溶液に、水を滴下により注入して、H2O/Zr=0.68とした。その混合物を約15分間に亘り撹拌した。次いで、この溶液から、0.25ミリモルのZr(i−C3H7COO)4をシリンジで採取し、250mlの丸底フラスコに入れられた200mlのトルエンに加えた。次いで、この混合物にストレートのEASC(Al/Zr=17.5)を加えた。次いで、このようにして形成された触媒溶液を、不活性ガスを流した状態で、反応装置に移した。反応は、75℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。245gのLAOが形成され、LAOの収率は10745gLAO/gZrであった。透明な液体が得られた。ワックス/高分子の形成は観察されていない。
実施例6において調製したのと同じ加水分解されたジルコニウム触媒溶液を、その再現性を調べるために、実施例6に記載されたのと同じ手法を用いて、1ヶ月後にテストした(サンプルは、所要量を採取する前に、1分間混合した)。触媒溶液を長期間に亘り貯蔵した場合、沈殿が生じるのを避けるために、溶液を定期的に撹拌する必要があるであろう。234gのLAOが形成され、LAOの収率は10263gLAO/gZrであった。透明な液体が得られた。ワックス/高分子の形成は観察されていない。
200mlのトルエン、0.25ミリモルのZr(i−C3H7COO)4、およびストレートのエチルアルミニウムセスキクロライド(EASC)(Al/Zr=35)を250mlの丸底フラスコ内で混合した。次いで、このように形成された触媒溶液を、不活性ガスを流した状態で、反応装置に移した。反応は、80℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。213gのLAOが形成された。LAOの収率は9342gLAO/gZrであった。微量の固体高分子が観察された。
Al/Zr=17.5であることを除いて、比較例1と同じ工程を繰り返した。反応は、80℃と30バールのエチレン圧力で行った。オリゴマー化時間は60分であった。460gのLAOが形成され、0.2gの副生成物のポリエチレンが形成された。収率は20175gLAO/gZrであった。GCにより正確に分析できなかった多量のワックスが形成された。
トルエンに所定の量の水を加えて、トルエン中の水を20ppmにしたことを除いて、比較例1と同じ工程を繰り返した。153gのLAOが形成された。収率は6710gLAO/gZrであった。この実験結果は、生成物の純度が劇的に減少した(主に、トルエンのフリーデルクラフト・アルキル化反応のために)ことを示した。同様に、高分子の形成が著しく増加したことが観察され、これは主に、反応装置の壁、撹拌機およびサーモウェル上に堆積した。
Claims (11)
- エチレンのオリゴマー化のための触媒組成物であって、
(i) R’がアルキル、アルケニル、アリール、アラルキルまたはシクロアルキル基である、一般式Zr(OR’)4またはZr(OOCR’)4を有する遷移金属化合物に水を制御しながら添加することによって得られた、少なくとも部分的に加水分解された遷移金属化合物、および
(ii) 助触媒としての有機アルミニウム化合物、
を有してなり、
前記水と前記遷移金属化合物のモル比が(0.01〜3):1の間の範囲内にある触媒組成物。 - 前記水と前記遷移金属化合物のモル比が(0.1〜2):1の間の範囲内にあることを特徴とする請求項1記載の触媒組成物。
- 前記遷移金属化合物が、R2がアルキル、アルケニル、アリール、アラルキルまたはシクロアルキル基である、式(R2COO)4Zrを有するカルボン酸ジルコニウムであることを特徴とする請求項1記載の触媒組成物。
- 前記有機アルミニウム化合物が、R1は、1から20の炭素原子を有するアルキル基であり、ZはCl、BrまたはIを表し、nは1≦n≦2の範囲内の任意の数である一般式R1 nAlZ3-nまたはAl2Z3R1 3を有することを特徴とする請求項1記載の触媒組成物。
- 前記有機アルミニウム化合物が、Al(C2H5)3、Al2Cl3(C2H5)3、AlCl(C2H5)2またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項1記載の触媒組成物。
- 前記有機アルミニウム化合物と前記遷移金属化合物のモル比が、1:1から40:1の範囲内にあることを特徴とする請求項1記載の触媒組成物。
- 前記遷移金属化合物が部分的に加水分解されていることを特徴とする請求項1記載の触媒組成物。
- 有機溶媒と触媒組成物の存在下でのエチレンのオリゴマー化により直鎖状アルファオレフィンを調製するプロセスであって、前記触媒組成物が請求項1記載の触媒組成物であることを特徴とするプロセス。
- 請求項1記載の触媒組成物を調製する方法であって、
(i) 前記遷移金属化合物に水を制御しながら添加する工程であって、該遷移金属化合物が溶液中に提供される工程、および
(ii) 前記有機アルミニウム化合物を、前記少なくとも部分的に加水分解された遷移金属化合物の溶液と混合する工程、
を有してなる方法。 - 工程(i)において前記水が、徐々に増やしながら、もしくは水蒸気として、段階的様式または連続的様式で添加されるか、または水含有固体からの放出により添加されることを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記水の添加中および/または後、前記溶液が1分から60分撹拌されることを特徴とする請求項9記載の方法。
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