JPH04224893A - オレフィンをオリゴマー化して合成潤滑油原料を製造する方法 - Google Patents

オレフィンをオリゴマー化して合成潤滑油原料を製造する方法

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JPH04224893A
JPH04224893A JP3085952A JP8595291A JPH04224893A JP H04224893 A JPH04224893 A JP H04224893A JP 3085952 A JP3085952 A JP 3085952A JP 8595291 A JP8595291 A JP 8595291A JP H04224893 A JPH04224893 A JP H04224893A
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エドワード・トーマス・マーキス
John Ronald Sanderson
ジョン・ロナルド・サンダーソン
John F Knifton
ジョン・フレデリック・ナイフトン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合成潤滑油原料の製造
に関し、より具体的には、線状オレフィンからなる組成
物を特定の酸性モンモリロナイト粘土触媒によってオリ
ゴマー化することによって製造される合成潤滑油原料に
関する。
【0002】
【従来の技術】合成潤滑油は、均一な分子構造を示し、
ひいては特定の用途に合わせることができる明確な特性
を有する人造原料から製造される。一方、鉱油原料は原
油から製造され、天然に存在する炭化水素が複雑に混合
したものである。合成潤滑油がより均一であることが、
結果的に優れた特性をもたらす。例えば、合成潤滑油は
優れた熱安定性を有している。自動車のエンジンが重量
及び燃料を節減するために小型化されるにつれ、そのよ
うなエンジンはより高い温度で作動することになり、そ
の結果、より熱安定性のオイルが必要となる。合成原料
から製造された潤滑油は、優れた酸化/熱安定性、非常
に低い揮発性及び広範囲の温度にわたる良好な粘度指数
などの特性を示すことから、これらは、より良好な潤滑
効果をもたらし、より長いオイル交換の間隔を可能にし
、交換の間の気化によるオイルの損失を抑えることがで
きる。
【0003】合成原料は、内部モノマー及びα−オレフ
ィンモノマーをオリゴマー化して、比較的重合度の高い
オリゴマーの量を最小限に押えながら、ダイマー、トリ
マー、テトラマー及びペンタマーの混合物を形成するこ
とによって製造することができる。そして、不飽和オリ
ゴマー生成物を水素化してその酸化安定性を改良する。 得られる合成原料は、高品質パラフィン系鉱物原料に類
似したイソパラフィン系炭化水素の均一な構造を示すが
、均一性がより高いことから、上述の優れた特性を有し
ている。
【0004】合成原料は、広い範囲の粘度において製造
される。一般的には、センチストークス(cSt)で測
定される100℃での粘度によって原料を分類している
。4cSt 以下の粘度を有する原料を一般に「低粘度
」原料と呼び、40〜100cSt の範囲の粘度を有
する原料を一般に「高粘度」原料と呼ぶ。4〜8cSt
 の粘度を有する原料は「中粘度」原料と呼ばれる。低
粘度原料は一般に低温での使用に推奨されている。比較
的高い温度で使用されるもの、例えばエンジンオイル、
オートマチックトランスミッションオイル、タービン潤
滑油及び他の工業潤滑油は、一般に、より高い粘度、例
えば中粘度原料によって得られるもの(すなわち4〜8
cSt )を必要とする。高粘度原料は、ギヤオイル及
びブレンド用原料に使用される。
【0005】原料の粘度は、オリゴマー化反応の際に形
成されるオリゴマー分子の鎖長によって決定される。オ
リゴマー化の程度は、オリゴマー化反応に用いられる触
媒及び反応条件によって影響される。モノマー出発原料
の炭素鎖長もまた、オリゴマー生成物の特性に直接影響
する。短鎖モノマーから製造された流体は、低い流動点
及び程々に低い粘度指数を有する傾向を示し、長鎖モノ
マーから製造された流体は、程々に低い流動点及び比較
的高い粘度指数を有する傾向にある。長鎖モノマーから
製造されたオリゴマーは、一般に、短鎖モノマーから製
造されたものよりも、中粘度の合成潤滑油原料としての
使用に適当である。
【0006】長鎖オレフィンをオリゴマー化して合成潤
滑油原料を製造する公知の方法は、オレフィンを、オレ
フィンのオリゴマー化を生じさせるに十分な温度におい
て、反応促進剤とともに三フッ化ホウ素と接触させるこ
とである。例えば米国特許第4,400,565号、第
4,420,646号、第4,420,647号及び第
4,434,308号ならびに欧州公開特許01363
77号を参照するとよい。しかし、三フッ化ホウ素ガス
(BF3 )は肺刺激物であり、このガス又はこのガス
が大気中の湿気と水和することによって形成される煙霧
を吸引すると、好ましくは避けるべきである危険を呈す
ることになる。そのうえ、BF3 の廃棄/中和は環境
上の関心を呼んでいる。したがって、危険性がなく、環
境破壊を招かない触媒を用いて長鎖オレフィンをオリゴ
マー化する方法が得られるならば、当技術における相当
な改善となるであろう。
【0007】Kulievらは、硫酸及び塩酸によって
活性化された、ソ連邦アゼルバイジャン産ベントナイト
からなる危険性がなく環境破壊を招かない酸性粘土を用
いて、長鎖(C9 〜C14)オレフィンをオリゴマー
化することによって、合成潤滑油を製造することを試み
た。Kuliev、Abasova 、Gasanov
a、Kotlyarevskaya及びValievら
による「Preparation of High−V
iscosity Synthetic Lubric
ants Using an Aluminosili
cate Catalyst」、Institute 
of Petrochemical Processe
sof the Academy of Scienc
es of the Azerbaidzhan SS
R (Azer. Neft. Khoz. 1983
年、第4号、40〜43頁)を参照するとよい。しかし
、Kulievらは、「アルミノケイ酸塩触媒上でのオ
レフィン重合によって粘ちょう又は高粘度の油を製造す
ることは不可能である」、また「水素の再分布反応が芳
香族炭化水素、コークス及びパラフィン系炭化水素の形
成に優先する」との結論に至った。米国特許第4,53
1,014号は、米国ワイオミング産ベントナイトを用
いて短鎖オレフィンをオリゴマー化することを開示して
いるが、この方法では、ダイマー、トリマー及びテトラ
マーを多く含み、不均化反応生成物をそれほど含まない
生成物を得ることはできない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】我々は、特定の酸性モ
ンモリロナイト粘土触媒を用いて長鎖オレフィンをオリ
ゴマー化することによって、合成潤滑油原料を良好な収
率で製造しうるということを意外にも見いだした。我々
は、特性の酸性カルシウムモンモリロナイト粘土を用い
ることにより、付随する水素再分布副産物をほとんど形
成することなく、長鎖オレフィンをダイマー、トリマー
及びテトラマーへと高い率で転換しうることを見いだし
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施態様は、
10〜24個の炭素原子を有する線状オレフィンを含む
オレフィン組成物を触媒と接触させて、該オレフィンの
オリゴマー又はコオリゴマーを製造する方法に関する。 この触媒は、水分を20重量%まで含有し、30mg 
KOH/gまでの残留酸度を示し、300m2/g以上
の表面積を有する酸性カルシウムモンモリロナイト粘土
である。
【0010】線状オレフィンは、α−オレフィン、内部
オレフィン又はそれらの混合物からなることができる。 任意には、線状オレフィンを、20重量%までのプロピ
レン又は1,3−ジイソプロペニルベンゼンもしくはα
−メチルスチレンと混合して用いてもよい。また、線状
オレフィンを、10〜24個の炭素原子を有するビニリ
デンオレフィン例えば5〜40重量%と混合して用いて
もよい。
【0011】好ましい実施態様においては、硝酸アルミ
ニウム、塩化亜鉛及び塩化ニッケルから選択されるルイ
ス酸少なくとも0.01重量%を粘土に付着させてもよ
い。
【0012】もう一つの好ましい実施態様においては、
オリゴマー化された生成物を水素化する。
【0013】本発明に使用されるオレフィンモノマー原
料は、(1)式: R″CH=CH2(式中、R″は8
〜22個の炭素原子を有するアルキル基である)で示さ
れるα−オレフィン、及び(2)式: RCH=CHR
′(式中、R及びR′は1〜20個の炭素原子を有する
同一又は異なるアルキル基である)で示される内部オレ
フィンから選択することができる(ただし、いずれか1
種のオレフィン中の炭素原子の総数は10〜24個であ
る)。いずれか1種のオレフィン分子中の炭素原子の総
数の好ましい範囲は12〜18個であり、特に好ましい
範囲は13〜16個である。内部オレフィンとα−オレ
フィンとの混合物を用いてもよく、いずれか1種のオレ
フィン中の炭素原子の総数が10〜24個であるならば
、異なる数の炭素原子を有するオレフィンの混合物を用
いてもよい。本発明でオリゴマー化されるα−オレフィ
ン及び内部オレフィンは、当業者に周知である方法によ
って得ることができ、市販されている。
【0014】本発明の一実施態様によって、オレフィン
原料がα−オレフィンと50重量%までの内部オレフィ
ンとの混合物からなる場合、これらの合成潤滑油原料の
一定の特性が改善されるということが見いだされた。こ
の方法で製造されたオリゴマーを水素化すると、比較的
高い粘度指数を示す合成潤滑油原料が得られる。粘度指
数がより高いことは、合成潤滑油が温度の変化にさらさ
れた際に粘度の変化をより受けにくいということを示す
。これは、大部分の潤滑のための使用にとって望ましい
特性である。さらに、これらの合成潤滑油は、もう一つ
の望ましい特徴である、より低い流動点を有する。
【0015】オリゴマー化反応は、撹拌スラリー反応器
又は固定床連続流動反応器のいずれにおいて実施するこ
とができる。連続反応においては、二つの方法のいずれ
か又は両方によって、オレフィン原料のうち50重量%
までが内部オレフィンからなるようにすることができる
。第一の方法によると、内部オレフィン及びα−オレフ
ィンの別々の原料流を、粘土触媒床を含む反応器に入れ
る前あるいは入れた直後に、所望の重量比において混合
する。それに代わって、あるいはそれに加えて、第二の
方法では、内部オレフィンを再循環させて触媒床に導入
することができる。原料流中のα−オレフィンが反応器
中の粘土触媒を通過するとき、オレフィンの一部がオリ
ゴマー化を受けないままとなる。モノマー形態に留まる
オレフィンの大部分は、異性化して内部オレフィンとな
っているはずである。したがって、オリゴマー化反応の
生成物は、3種の成分、すなわちオリゴマー、内部オレ
フィンモノマー及びα−オレフィンモノマーを含んでい
る。α−オレフィン及び内部オレフィンをオリゴマーか
らストリップし、再度のオリゴマー化に備えて触媒床に
再循環させてもよい。モノマーをストリップする段階は
、穏やかな条件下に実施すべきである。210℃を超え
る温度で蒸留すると、オリゴマーが何らかの方法で分解
し、揮発分として離散するおそれがある。したがって、
モノマーをストリップするときは、リボイラー又は釜の
温度を180℃以下に維持すべきである。分別蒸留に代
わる当業者には公知である手法を用いてモノマーをオリ
ゴマーから分離してもよい。
【0016】概して、内部オレフィンは、原料成分とし
て直接触媒床に導入してもよいし、α−オレフィン原料
の再循環異性体として触媒床に導入してもよい。さらに
、内部オレフィンを原料成分として導入する場合、オリ
ゴマー化されていない内部オレフィンを触媒床に再循環
させてもよい。二つの方法のいずれか又は両方を用いる
場合、一度に触媒床中に存在するオレフィンのうち、内
部オレフィンは多くとも50重量%を越えないとすべき
である。
【0017】回分式反応系においては、内部オレフィン
は、オレフィン出発原料のうち50重量%までを占める
べきである。内部オレフィン成分は、当業者には公知で
ある方法によって製造してもよいし、購入してもよいし
、先のオリゴマー化反応の生成物から蒸留して再循環さ
せ、次の回分式オリゴマー化反応に加えてもよい。
【0018】もう一つの実施態様によると、20重量%
までのプロピレンと80重量%を超えるC10〜C24
オレフィン、好ましくはα−オレフィンとの混合物を粘
土触媒の存在下にコオリゴマー化することによってオリ
ゴマーを製造する場合、より低い流動点及び改善された
粘度指数を有する合成潤滑油原料が得られるということ
が意外にも見いだされた。そのうえ、プロピレンを含め
て、より高価な長鎖オレフィンの一部の代替とすること
より、原料の製造費を低減することができる。
【0019】C10〜C24オレフィンとプロピレンと
の混合物は、プロピレン2〜10重量%を含むことが好
ましい。この方法で製造されたオリゴマーを水素化する
と、さらに低い流動点を有する合成潤滑油原料が得られ
る。 それに加え、プロピレンがC10〜C24オレフィン/
プロピレン混合物のうち15重量%までしか占めないな
らば、得られる合成潤滑油はさらに高い粘度指数を有す
る。
【0020】本発明のさらなる実施態様によると、20
重量%までの1,3−ジイソプロペニルベンゼン又はα
−メチルスチレンと、80重量%を超えるC10〜C2
4オレフィン、好ましくはα−オレフィンとの混合物を
粘土触媒の存在下にコオリゴマー化することによってオ
リゴマーを製造する場合、より低い流動点及びより高い
粘度を有する合成潤滑油原料を得ることができる。
【0021】C10〜C24オレフィンと1,3−ジイ
ソプロペニルベンゼン又はα−メチルスチレンとの混合
物は、1,3−ジイソプロペニルベンゼン又はα−メチ
ルスチレン5〜15重量%を含むことが好ましい。この
混合物は、1,3−ジイソプロペニルベンゼン又はα−
メチルスチレン約10重量%を含むことがもっとも好ま
しい。このようにして製造されたオリゴマーを水素化す
ると、さらに低い流動点を有する合成潤滑油原料が得ら
れる。
【0022】それに加え、1,3−ジイソプロペニルベ
ンゼンがC10〜C24オレフィン/1,3−ジイソプ
ロペニルベンゼン混合物のうち5重量%を超える分を占
めるならば、得られる合成潤滑油はさらに高い粘度指数
を有する。
【0023】さらなる実施態様によると、粘土触媒を用
いて(1)長鎖(C10〜C24)ビニリデンオレフィ
ンと(2)上述の直鎖C10〜C24α−オレフィン及
び/又は内部オレフィンとの混合物をコオリゴマー化す
ることが可能である。米国特許第4,214,111号
は、より高級なα−オレフィンをビニリデンオレフィン
と共重合させることを開示しているが、ビニリデンオレ
フィンは短鎖オレフィン(イソブチレン又はジイソブチ
レン)であり、用いる触媒は腐食性のおそれがあるハロ
ゲン化アルミニウム触媒である。本発明による方法は、
取扱いがより容易な触媒を用いて、オレフィンを、高分
子量ビニリデンを含むオリゴマーへと高い転換率で転換
することができる。
【0024】オレフィン原料がC10〜C24ビニリデ
ンオレフィンとC10〜C24α−オレフィン及び/又
は内部オレフィンとの混合物からなる場合、合成潤滑油
原料の流動点が改善されるということがさらに見いださ
れた。好ましくは、出発原料混合物のうち5〜40重量
%がビニリデンオレフィンからなる。より好ましくは、
出発原料混合物のうち15〜30重量%がビニリデンオ
レフィンからなる。出発原料のうち約20重量%がビニ
リデンオレフィンであることが特に好ましい。
【0025】ビニリデンオレフィンは、式:
【化1】 (式中、R1 及びR2 は1〜21個の炭素原子を有
する同一又は異なるアルキル基である)で示される。た
だし、直鎖オレフィンについては、いずれか1種のオレ
フィン中の炭素原子の総数は10〜24個、好ましくは
14〜18個、さらに好ましくは14〜16個である。 ビニリデンオレフィンと、内部オレフィン及びα−オレ
フィンのいずれをも含む混合物を用いてもよく、ビニリ
デンオレフィンと、内部オレフィン又はα−オレフィン
のいずれかを含む混合物を用いてもよい。ビニリデンオ
レフィンを含む混合物から製造された原料を、α−オレ
フィンのみから製造された原料と比較すると、ビニリデ
ンオレフィンを含む混合物から製造された原料は、ビニ
リデンオレフィンを含めずに製造された原料にまさるも
っとも大きな改善をその流動点において示す。かなりの
割合の内部オレフィンを含む原料に比べての改善は、わ
ずかしか見られない。
【0026】オリゴマー化反応は、一般式:
【化2】 (式中、nはモノマーのモル数を示し、mはモノマー中
の炭素原子数を示す)で示すことができる。このように
、1−デセンのオリゴマー化は、式:
【化3】 のように示すことができる。
【0027】直鎖状オレフィンをビニリデンオレフィン
によってコオリゴマー化する反応は、同様な経路をたど
るであろう。
【0028】反応は逐次的に起こる。まず、オレフィン
モノマーどうしが反応してダイマーを形成する。次に、
形成されたダイマーがさらなるオレフィンモノマーと反
応してトリマーを形成し、同様に反応が進行する。この
結果、反応時間とともに変化するオリゴマー生成物の分
布が生じる。反応時間が増加するにつれ、オレフィンモ
ノマー転換率が増大し、より重合度の高いオリゴマーへ
の選択性が増大する。一般に、得られるオリゴマーはそ
れぞれ1個の二重結合を有している。
【0029】同様に、プロピレンと1−デセンとのコオ
リゴマー化は、式:
【化4】 (式中、nはC10〜C24オレフィンのモル数を表し
、xはプロピレンのモル数を表す)で示すことができる
【0030】1,3−ジイソプロペニルベンゼンとC1
0〜C24オレフィン、例えば1−デセンとのコオリゴ
マー化の結果、いくつかの反応が生じる。例えば、1,
3−ジイソプロペニルベンゼンの1個のプロペニル基が
、式:
【化5】 (式中、nはC10〜C24オレフィンのモル数を示し
、xは1,3−ジイソプロペニルベンゼンのモル数を表
す)で示されるように、デセンと反応する。それに加え
、両方のプロペニル基がデセンと反応する。また、プロ
ペニル基の一方又は両方が、他の1,3−ジイソプロペ
ニルベンゼン分子と反応する。最後に、1,3−ジイソ
プロペニルベンゼンは反応性の芳香族炭化水素であり、
芳香族置換を受ける。置換された芳香族炭化水素は、次
に、デセン又は1,3−ジイソプロペニルベンゼンと反
応する。
【0031】α−メチルスチレンをC10〜C24オレ
フィンによってコオリゴマー化する場合も、同様な経路
をたどることになる。
【0032】本発明によるコオリゴマー化反応を実施す
るために使用される触媒は、特定のシリカ−アルミナ粘
土、いわゆるアルミノケイ酸塩である。シリカ−アルミ
ナ粘土は主としてケイ素、アルミニウム及び酸素からな
り、場合によっては少量のマグネシウム及び鉄が含まれ
ている。これらの成分の比率における違い及びこれらの
結晶格子形状における違いが、それぞれ独自の特性を有
する約50の異なる粘土を生み出している。
【0033】スメクタイト粘土は、シリカ−アルミナ粘
土の一分類である。スメクタイト粘土は、大きな表面積
をもたらす小さな粒度及び特異な層間への挟み込み特性
を有する。スメクタイト類は、八面体の座が四面体の座
の面の間に配位された層状面からなり、層間距離は、適
当な溶媒を用いて膨張させることによって調整すること
ができる。3層型のスメクタイト類には、モンモリロナ
イトがある。モンモリロナイトの構造は、式:
【化6】 (式中、Mは、ラメラ間の均衡性陽イオン、通常はナト
リウム又はリチウムであり、x、y及びnは数である)
によって示される。
【0034】モンモリロナイト粘土は、硫酸及び塩酸な
どの鉱酸によって酸活性化することができる。鉱酸は、
八面体層中の構造陽イオンを攻撃して可溶化することに
よってモンモリロナイトを活性化する。これが粘土構造
を開き、表面積を増大する。これらの酸処理された粘土
は、強力なブレンステッド酸として作用する。酸処理さ
れた特定のモンモリロナイト粘土触媒が、長鎖オレフィ
ンをオリゴマー化することによって合成潤滑油原料を良
好な収率で製造することに特に効果的であるということ
が見いだされた。これらの粘土は、20重量%までの水
分含量、3〜20mg KOH/gの残留酸性度(フェ
ノールフタレイン終点までの滴定による)及び30m2
/g以上の表面積を有する酸性カルシウムモンモリロナ
イト粘土である。代表例には、12重量%の水分を含有
し、8.5mg KOH/gの残留酸性度を示し、42
5m2/gの表面積を有する、Filtrol グレー
ド24;2重量%の水分を含有し、7.0mg KOH
/gの残留酸性度を示し、400m2/gの表面積を有
する、Filtrol グレード124;16重量%の
水分を含有し、15mg KOH/gの残留酸性度を示
し、300m2/gの表面積を有する、Filtrol
 グレード13;4重量%の水分を含有し、10mg 
KOH/gの残留酸性度を示し、300m2/gの表面
積を有する、Filtrol グレード113;及び水
分を事実上含有せず、3.0mg KOH/gの残留酸
性度を示し、350m2/gの表面積を有する、Fil
trol グレード224がある。
【0035】触媒は、オリゴマー化反応を実施する前に
、熱処理によって活性化されることが好ましい。オリゴ
マー化反応の前に触媒を熱処理すると、触媒がより活性
になり、より高いオレフィン転換率をもたらすというこ
とが見いだされた。さらには、このようにして熱処理さ
れた粘土はより安定性であり、オリゴマー化反応の間、
より長期にわたって活性を維持する。粘土は、減圧の使
用の如何にかかわらず、50〜400℃の温度で熱処理
することができる。より好ましい温度範囲は50〜30
0℃である。任意には、熱処理の間に不活性ガスを用い
てもよい。好ましくは、粘土は、粘土の水分含量を1重
量%以下に減少させる条件及び期間のもと、熱処理され
るべきである。
【0036】オリゴマー化反応は、撹拌スラリー床反応
器又は固定床連続流動反応器中のいずれかにおいて実施
することができる。触媒は、目的とする触媒効果をもた
らすに充分な濃度とすべきである。オリゴマー化を実施
する温度は、一般には50〜300℃であり、好ましく
は150〜180℃である。反応は、大気圧〜7MPa
 (0〜1,000psig)で実施することができる
【0037】本発明のもう一つの実施態様によると、酸
性カルシウムモンモリロナイト粘土を、触媒として使用
する前、ルイス酸、例えば硝酸アルミニウムで処理する
と、さらに高い転換率でオレフィンがオリゴマーに転換
されるということが意外にも見いだされた。そのうえ、
得られるオリゴマー生成物は、トリマー及びより重合度
の高いオリゴマーをより高い割合で含む。
【0038】本発明の実施態様の好ましい形態において
は、反応を実施する前に粘土を硝酸アルミニウムによっ
て処理する。硝酸アルミニウム1〜20重量%、好まし
くは10重量%の水溶液に粘土を加えることができる。 粘土:硝酸アルミニウム溶液の比率は、洗浄及び乾燥さ
れた触媒が、フリーデル・クラフツ作用をもたらすに少
なくとも十分な、しかし粘土の酸座を阻害するほどでな
い濃度、好ましくは0.01〜10重量%の硝酸アルミ
ニウムを有するに十分でなければならない。粘土は、こ
れらの必要条件を満たすに十分な期間にわたって、硝酸
アルミニウム溶液中に撹拌状態で留まらねばならない。
【0039】また、特定の他のルイス酸調節剤を硝酸ア
ルミニウムの代わりに用いても、有利な結果を得ること
ができることを見いだした。例えば、塩化ニッケル又は
塩化亜鉛のいずれかで処理された酸性モンモリロナイト
粘土は、未処理の酸性粘土の場合に比べ、モノマーから
オリゴマーへのより高い転換率をもたらし、より優れた
ダイマー/トリマー比を有するオリゴマー生成物を生む
ということがわかった。しかしながら、塩化ニッケル処
理された粘土及び塩化亜鉛処理された粘土のいずれも、
本発明の好ましいルイス酸処理である、硝酸アルミニウ
ム処理された粘土を用いた場合に得られる転換率及びダ
イマー/トリマー比を達成することはできなかった。他
のルイス酸も同程度の効果をもたらすことができる。し
かし、2種のルイス酸、塩化ジルコニウム及び塩化アル
ミニウムのいずれかによって処理された粘土は、未処理
の粘土を用いた場合に比べ、より低いモノマーからオリ
ゴマーへの転換率及び/又は劣るダイマー/トリマー比
をもたらすことがわかった。
【0040】硝酸アルミニウム処理された粘土触媒は、
反応を実施する前に熱処理することが好ましい。使用さ
れる条件は、一般に、ルイス酸で処理されていない粘土
について開示されたものと同じである。
【0041】オリゴマー化反応に続いて、不飽和オリゴ
マーを水素化してそれらの熱安定性を改善し、それらを
潤滑油として使用する間に酸化分解から保護することが
できる。1−デセンオリゴマーについての水素化反応は
、式:
【化7】 (式中、nは、オリゴマーを形成するために使用される
モノマーのモル数である)で示すことができる。プロピ
レン/1−デセン・コオリゴマーの水素化は、式:
【化
8】 (式中、n及びxは、それぞれ、オリゴマーを形成する
ために使用される長鎖α−オレフィン及びプロピレンの
モル数である)で示すことができる。
【0042】1,3−ジイソプロペニルベンゼン/1−
デセン・コオリゴマーの水素化は、式:
【化9】 (式中、n及びxは、それぞれ、コオリゴマーを形成す
るために使用される長鎖α−オレフィン及び1,3−ジ
イソプロペニルベンゼンのモル数である)で示すことが
できる。
【0043】当業者に公知である水素化方法を用いてオ
リゴマーを水素化することができる。ニッケル、白金、
パラジウム、銅及びラネーニッケルをはじめとする多数
の金属触媒が水素化反応を促進することに適当である。 これらの金属は、多様な多孔性物質、例えばケイ藻土、
アルミナ及び木炭に担持されていてもよい。この水素化
に特に好ましい触媒は、米国特許第3,152,998
号に記載されているニッケル−銅−酸化クロム触媒であ
る。他の公知の水素化方法は、米国特許第4,045,
508号、第4,013,736号、第3,997,6
22号及び第3,997,621号に記載されている。
【0044】連続反応において再循環分を利用しないな
らば、オリゴマー化されていないモノマーをオリゴマー
生成物からストリップすることが望ましい。
【0045】水素化段階の後に蒸留段階を入れて、異な
る100℃での粘度を有する生成物を得ることが公知で
はあるが、本発明の方法においては、さらなる蒸留(モ
ノマーのストリッピング以外は)を実施すべきではない
。すなわち、モノマーをストリップした水素化された釜
残が、目的とする合成潤滑油成分である。したがって、
本発明の方法は、費用のかかる通例の蒸留段階を必要と
せず、それにもかかわらず、意外にも、優れた特性を有
し、素晴らしい方法で作用する合成潤滑油成分分を生む
。しかし、場合によっては、当業者は、本発明の実施に
おいて、後の蒸留が有用であることを見いだすかもしれ
ない。
【0046】モノマーストリップ段階は、穏やかな条件
のもとで実施すべきである。210℃を超える温度で蒸
留すると、オリゴマーが何らかの方法で分解し、揮発分
として離散するおそれがある。したがって、好ましくは
、モノマーをストリップするときは、リボイラー又は釜
の温度を180℃以下に維持すべきである。
【0047】
【実施例】本発明を以下の実施例によってさらに説明す
る。各実施例は説明する目的にのみ掲げる。
【0048】実施例1 この実施例では、本発明の回分式反応系において用いる
方法を例示する。
【0049】バッチフラスコ 撹拌器、温度計、加熱マントル及び水冷凝縮器を備えた
フラスコ(N2 でパージ)にオレフィン及び粘土触媒
を仕込んだ。混合物を激しく撹拌し、所望の温度で所望
の時間加熱した。そして、この混合物を周囲温度にまで
冷却し、吸引によってろ過した。この液体を液体クロマ
トグラフィー(LC)によって分析した。結果を表Iに
まとめる。
【0050】バッチオートクレーブ オレフィン及び粘土触媒をオートクレーブに仕込んだ。 オートクレーブを封止し、所望の温度で所望の時間加熱
した。そして、この混合物を周囲温度にまで冷却し、吸
引によってろ過した。この液体を液体クロマトグラフィ
ーによって分析した。結果を表Iにまとめる。
【0051】オリゴマーの水素化 オートクレーブに、表IのバッチNo.6で製造したオ
リゴマー及び微粉末状のニッケル触媒を仕込んだ。この
オートクレーブを水素でフラッシュし、水素によって7
MPa にまで加圧した。この混合物を200℃に加熱
し、この温度で4時間撹拌した。必要に応じ、この混合
物を13.89MPa にまで再び加圧した。そして混
合物を周囲温度にまで冷却し、触媒をろ過し、モノマー
を除去した。結果を表IIにまとめる。
【0052】
【表1】
【0053】                          
     表II      バッチNo.6(表I)
からの水素化されたオリゴマーの組成と性質  モノマ
ー                        
          1.69%  ダイマー    
                         
   58.5%  トリマー           
                     26.9
%  テトラマー                 
               9.53%  ペンタ
マー                       
         0.76%  流動点      
                         
   −34.5℃  粘度            
                        3
9.4cSt (−4℃)             
                         
    24.4cSt (38℃)        
                         
           4.69cSt (99℃) 
 粘度指数                    
            125  熱重量分析(TG
A)による残留分        90.5%(233
℃)                       
                   83.5%(
250℃)
【0054】実施例2 以下の表は、本発明を連続反応系において使用する方法
を例示する。100mlの反応器(表III を参照)
は、74×1.6cmのステンレススチール製管であっ
た。触媒床は約100mlであった。Ruska ポン
プを用いて液状原料を反応器の底に導入した。Uni−
flow弁及びFoxboro 制御器を用いて圧力を
調整した。反応器を電気的に加熱した。300mlの反
応器(表IVを参照)は、74×2.3cmのステンレ
ススチール製管であった。触媒床は約300mlであっ
た。他の付属品は、100mlの反応器について記載し
たものと同じであった。
【0055】オレフィンは、Shell Chemic
al社のNEODENE 1518 IO であり、こ
れは、C14及びより低級1.8%;C1525.3%
;C1626.3%;C1724.2%;C1818.
5%;及びC193.9を有する内部オレフィンであっ
た。
【0056】
【表2】
【0057】
【表3】
【0058】C12α−オレフィンから製造されたオリ
ゴマーの蒸留表III に記載のC12からの留分を合
わせて、生成物1,741g を得た。この生成物は、
液体クロマトグラフィーによる分析では、モノマー27
.8%、ダイマー48.0%、トリマー19.3%及び
テトラマー4.91%を有していた。この物質を、釜温
が236℃になるまで25cmのGoodloe 充填
カラムを通して減圧蒸留した。4種の留分を捕集した。 4番目の留分は、1.1KPa での沸点が165〜1
70℃であり、C12ダイマー93.4%を含んでいた
。釜残にはダイマー及びモノマーは含まれていなかった
。還元され、ストリップされたダイマーは、次の特性を
有していた。 還元された釜残は、次の特性を有していた。
【0059】
【表4】
【0060】
【表5】
【0061】NEODENE 1518 IO から製
造されたオリゴマーの蒸留表IVの試料2、5、6、7
及び8を合わせて、総重量2,600g の物質を得た
。この生成物は、液体クロマトグラフィーによる分析で
は、モノマー37.8%、ダイマー40.2%、トリマ
ー17.8%及びテトラマー4.08%を有していた。
【0062】この物質を5リットルのフラスコに入れ、
釜温が270℃になるまで25cmのGoodloe 
充填カラムを通して蒸留した(1.1KPa)。水素及
びニッケル触媒によって釜残976g を還元した(触
媒5重量%、200g 、4.0時間、13.9MPa
 水素)。ろ過の後、得られた物質は、次の特性を有し
ていた。 99℃での粘度          8.40cSt 
粘度指数                128熱重
量分析による残留分  99%(233℃)98%(2
50℃)
【0063】実施例3 この実施例は、オレフィンをオリゴマー化する前に粘土
触媒を熱処理した際に得られる優れた結果を例示する。
【0064】Filtrol Clay−124(20
0g )を減圧下に置き、20時間、約160℃及び約
2.67kPa で熱処理した。熱処理する前、その水
分含量は7.11重量%であった。熱処理後、水分含量
は1.03重量%となった。熱処理された粘土をC14
α−オレフィンのオリゴマー化のための触媒として用い
た際に得られた結果を以下の表Vに示す。粘土が熱処理
されていなかった際の結果を示す表VIを比較ために掲
げる。
【0065】
【表6】
【0066】
【表7】
【0067】
【表8】
【0068】表V及び表VIにおいては、熱処理された
Harshaw/Filtrol Clay−124(
水分1.0重量%)及び熱処理されていないClay−
124(水分7.1重量%)の場合につき、それぞれ、
C14α−オレフィンの転換率を時間的に示す。両方の
連続反応の条件は、155℃、2.17MPa 及び0
.2の液時空間速度(LHSV)であった。 表Vは、粘土を触媒として使用する前に熱処理すること
によって得られる活性の増強及び触媒寿命の延長を示し
、90〜230時間にわたって80〜82%の転換率、
そして250〜400時間(総連続反応時間)にわたっ
て72〜79%の転換率を示している。一方、表VIは
、熱処理されていない粘土がピーク時の活性において劣
り(70〜79%)、その活性がより急激に低下する(
62%に低下し、計400時間で連続反応が終るときに
は50%未満にまで低下)ことを示している。
【0069】実施例4〜11 以下の実施例4〜11によって、線状オレフィンの混合
物を用いて本発明の実施態様を説明する。各実施例にお
いては以下の手順を用いた。
【0070】バッチフラスコ 撹拌器、温度計、加熱マントル及び水冷凝縮器を備えた
フラスコ(N2 でパージ)にオレフィン及び粘土触媒
を仕込んだ。混合物を激しく撹拌し、所望の温度で所望
の時間加熱した。そして、この混合物を周囲温度にまで
冷却し、吸引によってろ過した。この液体を液体クロマ
トグラフィーによって分析した。結果を表VII 及び
表IXにまとめる。
【0071】バッチオートクレーブ オレフィン及び粘土触媒をオートクレーブに仕込んだ。 オートクレーブを封止し、所望の温度で所望の時間加熱
した。そして、この混合物を周囲温度にまで冷却し、吸
引によってろ過した。この液体を液体クロマトグラフィ
ーによって分析した。結果を表VII 及び表IXにま
とめる。
【0072】オリゴマーの水素化 オートクレーブにオリゴマー及び微粉末状のニッケル触
媒を仕込んだ。このオートクレーブを水素でフラッシュ
し、水素によって7.0MPa にまで加圧した。この
混合物を200℃に加熱し、この温度で4時間撹拌した
。必要に応じ、この混合物を13.9MPa にまで水
素で再び加圧した。そして、混合物を周囲温度にまで冷
却し、触媒をろ過し、モノマーを除去した。結果を表V
III及び表Xにまとめる。
【0073】
【表9】
【0074】
【表10】
【0075】
【表11】
【0076】
【表12】
【0077】実施例12〜16 以下の表XIにまとめる実施例12〜16は、C10〜
C24線状オレフィンとプロピレンとを回分反応系にお
いてコオリゴマー化する本発明の実施態様を例示する。
【0078】コオリゴマー化手順 1−テトラデセン90g 及び触媒(Harshaw/
Filtrol Clayグレード24)10g を1
リットルのオートクレーブに仕込み、オートクレーブを
封止した。プロピレンを封入し、この混合物を160℃
で5時間加熱した。実験中にプロピレンが反応するにつ
れ、圧力がゆっくりと低下した。実験の最後に、混合物
を周囲温度にまで冷却して、少量のプロピレンを抜き、
混合物を吸引によってろ過した。高圧液体クロマトグラ
フィーによって反応混合物を分析すると、ダイマー、ト
リマー及びより重合度の高いオリゴマーの存在が明らか
になった。得られた転換率及びダイマー/トリマー比を
表XIにまとめる。
【0079】コオリゴマーの水素化 オートクレーブに微粉末状のニッケル触媒及び、上述の
手順に従って製造したコオリゴマーを仕込んだ。このオ
ートクレーブを水素でフラッシュし、水素によって7M
Pa にまで加圧した。この混合物を200℃に加熱し
、この温度で4時間撹拌した。必要に応じ、この混合物
を13.9MPa にまで水素によって再び加圧した。 そして、この混合物を周囲温度にまで冷却し、触媒をろ
過し、モノマーを除去した。還元されたコオリゴマーの
特性を以下の表XIにまとめる。
【0080】
【表13】
【0081】実施例17〜23 以下の表XII にまとめる実施例17〜23は、1,
3−ジイソプロペニルベンゼン及びα−メチルスチレン
を回分反応系において用いる本発明の実施態様を例示す
る。
【0082】コオリゴマー化手順 オーバーヘッド撹拌器、水冷凝縮器、加熱マントル及び
窒素パージを備えた三つ口フラスコに反応体及び触媒(
Harshaw/Filtrol Clay−124、
10重量%)を仕込んだ。混合物を所望の温度で所望の
時間加熱した(激しく撹拌しながら)。反応が終了する
と、この混合物を周囲温度にまで冷却し、吸引によって
ろ過した。反応混合物を高圧液体クロマトグラフィーに
よって分析すると、ダイマー、トリマー及びより重合度
の高いオリゴマーの存在が明らかになった。転換率及び
ダイマー/トリマー比を以下の表にまとめる。
【0083】オリゴマーの水素化 オートクレーブに微粉末状のニッケル触媒(5重量%)
及び上記の手順に従って製造したコオリゴマーを仕込ん
だ。このオートクレーブを水素でフラッシュし、水素に
よって7MPa にまで加圧した。この混合物を200
℃に加熱し、この温度で4時間撹拌した。必要に応じ、
この混合物を13.9MPa にまで水素によって再び
加圧した。そして、この混合物を周囲温度にまで冷却し
、触媒をろ過し、モノマーを減圧下(約130Pa)に
除去した。還元されたコオリゴマーの特性を以下の表X
II にまとめる。
【0084】
【表14】
【0085】実施例24〜31 以下の表XIIIにまとめる実施例24〜31は、線状
オレフィン及びビニリデンオレフィンを回分反応系にお
いてコオリゴマー化する本発明の実施態様を例示する。
【0086】手順 撹拌器、温度計、加熱マントル及び水冷凝縮器を備えた
フラスコ(N2 でパージ)にオレフィン及びHars
haw/Filtrol Clay−13 触媒(40
g )を仕込んだ。混合物を激しく撹拌し、所望の温度
で所望の時間加熱した。そして、この混合物を周囲温度
にまで冷却し、吸引によってろ過した。この液体を液体
クロマトグラフィーによって分析した。オレフィン転換
率及びダイマー/トリマー比を測定し、以下の表にまと
める。
【0087】オリゴマーの水素化 オートクレーブにオリゴマー及び微粉末状のニッケル触
媒を仕込んだ。このオートクレーブを水素でフラッシュ
し、水素によって7MPa にまで加圧した。この混合
物を200℃に加熱し、この温度で4時間撹拌した。必
要に応じ、この混合物を13.9MPa にまで水素に
よって再び加圧した。そして、混合物を周囲温度にまで
冷却し、触媒をろ過し、未反応モノマーを除去した。得
られた合成潤滑油原料の特性を以下の表XIIIにまと
める。
【0088】
【表15】
【0089】実施例32 以下の実施例32は、本発明を連続反応系において使用
する方法を例示する。500mlのステンレススチール
製反応器にHarshaw/Filtrol Clay
−24 を仕込み、窒素をパージしながら(水を排除す
るため)3日間加熱した。反応器を反応温度(155℃
)にまで冷却し、ビニリデンオレフィン20%を含有す
る(NMRにより測定)1416α−オレフィン混合物
を、毎時80g の速度でポンプによって触媒床に通し
た。
【0090】最初、反応器の液は77.7%の転換率及
び1.44のダイマー/トリマー+比を示した。4週間
後、転換率は37.5%に低下した。モノマーを蒸留に
よって除去し、23リットルの物質を得た。この「釜残
」生成物をニッケル触媒によって還元し、以下の特性を
有する潤滑油を得た。 粘度(99℃)        5.32cSt 粘度
指数              120流動点(℃)
          −46CCSIM(−20℃) 
 859cpNoack(250℃)  14.4%

0091】実施例33〜45 ルイス酸を触媒に付着させる本発明の実施態様を、以下
の手順を用いて行なった下記の実施例33〜45によっ
て説明し、表XIV にまとめる。
【0092】硝酸アルミニウム処理 Harshaw/Filtrol グレード24グラニ
ュール100mlを、硝酸アルミニウム0.5%水溶液
1リットルに加えた。この混合物を機械的に2日間室温
で撹拌した。そして、固形物をろ過し、洗液中にアルミ
ニウムイオンが検出されないまで蒸留水によって洗浄し
た。残った固形物を減圧下に40℃で乾燥させた。白い
固形物108g が回収された。分析の結果、アルミニ
ウム5.9%の存在が明らかになった。
【0093】他のルイス酸での処理 上述の手順を用いながら、Harshaw/Filtr
ol グレード24グラニュールの試料100mlを、
以下のルイス酸水溶液によって処理した。
【0094】 ルイス酸      処理された粘土の分析結果AlC
l3         Al6.5%含有ZrCl4 
        Zr3.8%含有NiCl2    
     Ni0.2%含有ZnCl2       
  Zn1.3%含有TiCl4         T
i5.1%含有
【0095】バッチオリゴマー化 撹拌器、温度計、加熱マントル及び水冷凝縮器を備えた
フラスコ(N2 でパージ)にオレフィン及び粘土触媒
を仕込んだ。混合物を激しく撹拌し、所望の温度で所望
の時間加熱した。そして、この混合物を周囲温度にまで
冷却し、吸引によってろ過した。
【0096】この液体を液体クロマトグラフィーによっ
て分析した。結果を表XIV にまとめる。
【0097】
【表16】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  10〜24個の炭素原子を有する線状
    オレフィンを含むオレフィン組成物を触媒と接触させて
    該オレフィンのオリゴマー又はコオリゴマーを製造する
    方法であって、触媒が、水分を20重量%まで含有し、
    30mg KOH/gまでの残留酸性度を示し、300
    m2/g以上の表面積を有する酸性カルシウムモンモリ
    ロナイト粘土であることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】  線状オレフィンが、α−オレフィン、
    内部オレフィン又はそれらの混合物からなる請求項1記
    載の方法。
  3. 【請求項3】  オレフィン組成物が、該線状オレフィ
    ン及び20重量%までのプロピレンからなる請求項1又
    は2記載の方法。
  4. 【請求項4】  オレフィン組成物が、該線状オレフィ
    ン及び20重量%までの1,3−ジイソプロペニルベン
    ゼンもしくはα−メチルスチレンからなる請求項1又は
    2記載の方法。
  5. 【請求項5】  オレフィン組成物が、該線状オレフィ
    ン及び、10〜24個の炭素原子を有するビニリデンオ
    レフィンからなる請求項1又は2記載の方法。
  6. 【請求項6】  オレフィン組成物がビニリデンオレフ
    ィン5〜40重量%を含む請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】  粘土が、硝酸アルミニウム、塩化亜鉛
    及び塩化ニッケルから選択されるルイス酸少なくとも0
    .01重量%をその上に付着させているものである請求
    項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項8】  硝酸アルミニウム0.01〜10重量
    %を粘土に付着させる請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】  オレフィン組成物を150〜180℃
    で粘土と接触させる請求項1〜8のいずれか一項に記載
    の方法。
  10. 【請求項10】  オリゴマー化された生成物を水素化
    する請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
JP3085952A 1990-03-28 1991-03-27 オレフィンをオリゴマー化して合成潤滑油原料を製造する方法 Pending JPH04224893A (ja)

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