JP5800348B2 - エチレンのオリゴマー化方法およびそのための反応装置システム - Google Patents

Description

本発明は、エチレンのオリゴマー化方法およびそのための反応装置システムに関する。

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オリゴマー化方法が広く知られている。これらの方法は、通常、反応装置システム内で行われ、その中で、導入されたエチレンが溶媒の存在下で適切な触媒組成物によって直鎖状アルファ−オレフィンに転化される。反応装置内でのオリゴマー化後、気体と液体の出口流がさらに処理される。反応装置からの液体出口流は、通常、直鎖状アルファ−オレフィン、溶媒およびまだ活性である触媒組成物を含有している。それぞれの方法の基本的特徴の１つは、触媒組成物の成分の失活および有機相からの抽出である。通常、失活と抽出は、反応装置からの液体出口流を極性相、例えば、苛性水溶液と混合することによって行われる。この点に関して、有機相の極性相との迅速かつ効果的な混合が要求される。その上、十分な相間移動表面を作り出すために、非常に小さな液滴の形成および出口流と有機相の混合装置内の最小の滞留時間（効果的な混合が成し遂げられるまで）を確保すべきである。失活が十分に迅速に成し遂げられないと、望ましくない副反応が生じてしまう。これにより、生成物の純度が下がってしまい、望ましくない副生成物が分離区画において腐食性成分を形成するかもしれない。

従来技術において、出口からの有機相と極性相とを混合するために、スタティック・ミキサ、ジェット・ノズルまたは撹拌タンクミキサが利用されてきた。しかしながら、これらの混合装置はこれまで、上述した要件の全てを満足するのには不十分であり、さらに改良することができる。

したがって、本発明の課題は、従来技術の欠点を克服した、エチレンのオリゴマー化方法を提供することにある。特に、オリゴマー化後に、触媒組成物が、容易かつ迅速に失活され、オリゴマー化反応装置の有機出口流から抽出される方法が提供される。

さらに、本発明の課題は、そのようなオリゴマー化のための反応装置システムを提供することにある。

最初の課題は、エチレンのオリゴマー化方法であって、
（ｉ） 反応装置内において溶媒および触媒組成物の存在下でエチレンをオリゴマー化し、
（ｉｉ） 反応装置から触媒組成物を含有する出口流を排出し、
（ｉｉｉ） 触媒組成物を極性相で失活させ抽出する、
各工程を有してなり、
出口流と極性相が、同心ツールリングを備えたロータ要素とステータ要素を有する動的混合装置内で混合される方法により達成される。

混合装置が、半径方向にスロットが形成されおよび／または孔開けされた要素を含み、隣接するツールリング間の環状の剪断間隙が０．１から５ｍｍであることが好ましい。

極性相が苛性水溶液であることが好ましい。

動的混合装置の回転速度が２．５から４０ｍ／ｓであることがより好ましい。

ある実施の形態において、触媒組成物は、有機酸のジルコニウム塩および少なくとも１種類の有機アルミニウム化合物を含む。

さらに、そのジルコニウム塩が式ＺｒＣｌ_4-mＸ_mを有し、ここで、Ｘ＝ＯＣＯＲまたはＯＳＯ₃Ｒ’、ＲおよびＲ’が独立してアルキル、アルケンまたはフェニルであり、０＜ｍ＜４であることが好ましい。

その上、少なくとも１種類のアルミニウム化合物が一般式Ｒ¹ _nＡｌ_3-nまたはＡｌ₂Ｙ₃Ｒ¹ ₃を有し、ここで、Ｒ¹は、１から２０の炭素原子を有するアルキル基を表し、ＹはＣｌ、ＢｒまたはＩを表し、ｎは１＜ｎ＜２の範囲にある任意の数であることが好ましい。

本発明によれば、エチレンのオリゴマー化のための反応装置システムであって、エチレン、アルファ−オレフィン、溶媒および触媒組成物を反応装置に供給し、そこから排出するための入口と出口を有する反応装置を備え、この反応装置は動的混合装置に連結され、そこで、触媒組成物を含有する出口流が、触媒を失活および抽出するために極性相と混合され、動的混合装置は、半径方向にスロットが形成されおよび／または孔開けされた同心ツールリングを備えたロータ要素とステータ要素を有し、環状の剪断間隙が０．１と５ｍｍの間にある反応装置システムが提供される。

動的混合装置が、ステータ要素とロータ要素の上流にまたは動的混合装置の入口区画に組み込まれたもしくは別個のケーシング内に、高分子量直鎖状アルファ−オレフィンを処理するための切断装置(cutting devices)を備えることが好ましい。

意外なことに、先に開示された特別な動的混合装置を使用した結果、エチレンのオリゴマー化方法であって、失活と抽出のために、触媒組成物を含有する液体の反応装置出口流を極性相と迅速かつ効果的に混合することができる方法が得られる。その上、非常に小さな液滴が形成され、効果的な混合が成し遂げられるまでの滞留時間が最小になる。さらに、動的混合装置を利用した失活は十分に迅速であり、それゆえ、望ましくない副反応が避けられる。それゆえ、生成物の純度は下がらず、分離区画における腐食性成分の形成が避けられる。

所望のように混合装置の構成を適用することによって、要求される迅速かつ効果的な失活および抽出を実現するために、液滴サイズを調節することができる。他方で、デカンタ内での重量分離による有機相の極性相からの分離を後に行えるように、安定な乳濁液の形成を避けることができる。

詳しくは、動的混合装置の性能は、ロータ要素とステータ要素の間の間隙や距離および適用した回転速度などの混合装置の構成の適応によって最適化できる。

混合が乱流によって行われるタイプの混合装置は、本発明の目的には適していないが、要求される高効率の混合作業を実現するためには、高剪断力が必要であることが分かった。上述した動的混合装置を利用したときだけ、満足のいく結果が達成できた。その結果、高剪断力および短い滞留時間が実現できる。

達成される液滴サイズは、狭いサイズ分布で１０μｍ辺りである。

さらに別の実施の形態において、混合装置は、混合要素の上流にまたは動的混合装置の入口区画に組み込まれたもしくは別個のケーシング内に、高分子量直鎖状アルファ−オレフィンを処理するための切断装置を備えてもよい。これは、反応装置システムの堆積と詰まりを避けるのを補助する。

さらに、動的混合装置内のデッドゾーンを明らかに避けることができ、これにより、本発明の方法と反応装置システムの利点が加わる。

先の説明、または特許請求の範囲に開示された特徴は、別々とそれらの任意の組合せの両方において、本発明を様々な形態で実現するための素材である。

Claims (7)

1. エチレンのオリゴマー化方法であって、
   （ｉ） 反応装置内において溶媒および触媒組成物の存在下でエチレンをオリゴマー化し、
   （ｉｉ） 前記反応装置から前記触媒組成物を含有する出口流を排出し、
   （ｉｉｉ） 前記触媒組成物を極性相で失活させおよび抽出する、
   各工程を有してなり、
   前記出口流と前記極性相が、半径方向にスロットが形成されたおよび／または孔開けされた同心ツールリングを備えたロータ要素とステータ要素を有する動的混合装置内で混合され、環状の剪断間隙が０．１から５ｍｍであることを特徴とする方法。
2. 前記極性相が苛性水溶液であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記動的混合装置の回転速度が２．５から４０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記触媒組成物が、有機酸のジルコニウム塩および少なくとも１種類の有機アルミニウム化合物を含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 前記ジルコニウム塩が式ＺｒＣｌ_4-mＸ_mを有し、ここで、Ｘ＝ＯＣＯＲまたはＯＳＯ₃Ｒ’、ＲおよびＲ’が独立してアルキルまたはフェニルであり、０＜ｍ＜４であることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記少なくとも１種類の有機アルミニウム化合物が一般式Ａｌ₂Ｙ₃Ｒ¹ ₃を有し、ここで、Ｒ¹は、１から２０の炭素原子を有するアルキル基を表し、ＹはＣｌ、ＢｒまたはＩを表すことを特徴とする請求項４または５記載の方法。
7. エチレンのオリゴマー化のための反応装置システムであって、エチレン、アルファ−オレフィン、溶媒および触媒組成物を反応装置に供給し、そこから排出するための入口と出口を有する反応装置を備え、前記反応装置は動的混合装置に連結され、そこで、前記触媒組成物を含有する出口流が、該触媒を失活させおよび抽出するために極性相と混合され、前記動的混合装置は、半径方向にスロットが形成されおよび／または孔開けされた同心ツールリングを備えたロータ要素とステータ要素を有し、環状の剪断間隙が０．１と５ｍｍの間にあることを特徴とする反応装置システム。