JPH07330633A - 鎖状α−オレフィンの製造方法 - Google Patents

鎖状α−オレフィンの製造方法

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JPH07330633A
JPH07330633A JP6119840A JP11984094A JPH07330633A JP H07330633 A JPH07330633 A JP H07330633A JP 6119840 A JP6119840 A JP 6119840A JP 11984094 A JP11984094 A JP 11984094A JP H07330633 A JPH07330633 A JP H07330633A
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JP
Japan
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olefin
carbon atoms
ethylene
reaction
chain
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JP6119840A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Mimura
英之 三村
Takamitsu Aoyama
隆充 青山
Motohiro Oguri
元宏 小栗
Yasuyuki Koie
泰行 鯉江
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】エチレンをオリゴマー化する反応において、炭
素数12以上の鎖状α−オレフィンおよび炭素数32以
上のワックスの副生を抑制し、炭素数4〜10の鎖状α
−オレフィンを高選択的に得る方法を提供する。 【構成】エチレンをオリゴマー化し、炭素数4〜10の
鎖状α−オレフィンを製造する方法において、ジルコニ
ウムテトラ−n−ブトキサイドとジエチルアルミニウム
クロライドから成る触媒系を用い、安息香酸エチルを添
加し反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素数4〜10の鎖状
α−オレフィンを製造する方法に関する。本発明で得ら
れる炭素数4〜10の鎖状α−オレフィンは、高密度ポ
リエチレン(HDPE)や直鎖状低密度ポリエチレン
(LLDPE)の改質用コモノマー、可塑剤およびポリ
α−オレフィンの原料として極めて有用な化合物であ
る。
【0002】
【従来の技術】エチレンをオリゴマー化する反応におい
て、チーグラー触媒系を用い鎖状α−オレフィンを製造
することは公知である。この技術は、例えば特公昭52
−39003号公報、特開昭58−109428号公
報、特開昭62−430号公報およびChemical
Reviews、91、613(1991)等に開示
されている。しかし、前記のチーグラー触媒を用いる方
法では、炭素数4〜10の鎖状α−オレフィンの他に、
炭素数12以上の鎖状α−オレフィンおよび炭素数32
以上のワックスが多量に生成する欠点がある。前記のC
hemical Reviewsには、エチレンのオリ
ゴマー化反応において生成する鎖状α−オレフィンの分
布に関して、チーグラー触媒系のジルコニウム化合物と
アルキルアルミニウム化合物の比や、アルキルアルミニ
ウム化合物の種類、反応圧力、反応温度などの影響が開
示されている。即ち、ジルコウム化合物に対するアルキ
ルアルミニウム化合物の比が高いほど、またジルコニウ
ムのカチオン性が増すほど、炭素数4〜10の鎖状α−
オレフィンの選択率が増加する。しかし所望の鎖状α−
オレフィンの選択性はまだ十分ではなく、副生するワッ
クス量が多すぎるという欠点がある。
【0003】それ故、エチレンのオリゴマー化反応にお
いて、炭素数4〜10の鎖状α−オレフィンを選択的に
得ようとするいくつかの試みがなされている。例えば特
開昭58−201729号公報では、電子吸引性置換基
を芳香環にもつフェノキシ基含有ジルコニウム化合物
と、アルキルアルミニウム化合物を触媒として用いる方
法が開示され、所望のα−オレフィンを80%以上の選
択率で得ている。しかし当該方法では、ジルコニウム化
合物に対するアルキルアルミニウム化合物の比が15以
上であることを必要とするため、本触媒に対して鎖状α
−オレフィンの収量が低かったり、また芳香環に電子吸
引性置換基をもつ高価なフェノキシ基含有ジルコニウム
化合物を用いるなど、経済性の点からも大きな問題とな
る。
【0004】また、特開昭62−59225号およびW
O92−10446号公報にはジルコニウム化合物、ア
ルキルアルミニウム化合物およびホスフィン化合物また
はエーテル化合物からなる触媒系が開示されている。し
かし当該方法では、触媒活性が十分でなく、酸化されや
すいホスフィン化合物や過酸化物を生じやすいエーテル
化合物を用いるため触媒系の取扱いが難しく、またこれ
らの化合物の安定性を保つための設備が必要となるなど
の問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、エチレンをオ
リゴマー化する反応において、炭素数12以上の鎖状α
−オレフィンおよび炭素数32以上のワックスの副生を
抑制し、炭素数4〜10の鎖状α−オレフィンを高選択
的に得る方法の開発が期待されていた。即ち、本発明の
目的は、高選択的に炭素数4〜10の鎖状α−オレフィ
ンを製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような現状に鑑み、
本発明者らは、エチレンのオリゴマー化反応について鋭
意検討した。その結果、エチレンをオリゴマー化する反
応において、ジルコニウムアルコキサイドとアルキルア
ルミニウム化合物からなる触媒系に、有機エステル化合
物を添加し反応させると、炭素数4〜10の鎖状α−オ
レフィンを高選択的に得ることができることを見い出
し、本発明を完成するに至った。
【0007】即ち本発明は、エチレンをオリゴマー化
し、鎖状α−オレフィンを製造する方法において、下記
一般式(1) Zr(OR14・(AlR2 n3-nm (1) (式中、mは0.1〜1000、nは1、1.5、2ま
たは3である。Xはハロゲン原子を示し、R1およびR2
は同一または異なる炭素数1〜20のアルキル基を示
す)で示される触媒系を用い、下記一般式(2) R3[C(O)OR4p (2) (式中、pは1または2であり、p=1のときR3は水
素または炭素数1〜20のアルキル基、アリール基また
はアルアルキル基であり、p=2のときR3は炭素数0
〜20のメチレン基またはフェニレン基である。R4
pにかかわらず炭素数1〜20のアルキル基、アリール
基またはアルアルキル基であり、R3と同一または異な
っていてもよい)で示される有機エステル化合物を添加
し、反応させることを特徴とする、炭素数4〜10の鎖
状α−オレフィンの製造方法である。以下、本発明につ
いて更に詳しく説明する。
【0008】本発明によれば、エチレンをオリゴマー化
する反応において、ジルコニウム化合物とアルキルアル
ミニウム化合物からなる、一般式(1)で示される触媒
が用いられる。本発明において使用されるジルコニウム
アルコキサイドは、Zr(OR14であり、R1は炭素
数1〜20のアルキル基を表す。アルキル基としては、
例えばメチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロ
ピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、t−ブチル
基等である。4個のR1はそれぞれ同一または異種アル
キル基でもよい。これらは例えばZr(OCH34、Z
r(OC254、Zr(O−n−C374、Zr(O
−iso−C374、Zr(O−n−C494、Zr
(O−iso−C494、Zr(O−t−C494
が挙げられる。これらのうちZr(O−n−C494
が好ましく用いられる。また、前記ジルコニウムアルコ
キサイドはそれぞれ単独のみならず、二種以上を混合し
て使用することも可能である。
【0009】本発明において使用されるアルキルアルミ
ニウム化合物は、AlR2 n3-nである。ここで、nは
1、1.5、2または3であり、R2は炭素数1〜20
のアルキル基、Xはハロゲン原子を表す。ハロゲン原子
としては、塩素、臭素、フッ素、またはヨウ素であり、
(3−n)個のXはそれぞれ同一または異種ハロゲンで
もよい。なお、このAlR2 n3-nにおいて、nが1.
5のときAlR2 1.51.5となる。このような化合物
は、理論的には存在しないが、通常、慣用的にAl22
33のセスキ体として表現されており、これらの化合物
も本発明に含まれる。
【0010】これらのアルキルアルミニウム化合物とし
ては、例えばAl(CH33、Al(C253、Al
(n−C373、Al(iso−C373、Al(n
−C493、Al(iso−C493、Al(C5
113、Al(C8173、Al(CH32Cl、Al
(C252Cl、Al(C252Br、Al(C
252I、Al(C252F、Al(n−C372
Cl、Al(iso−C372Cl、Al(n−C4
92Cl、Al(iso−C492Cl、Al(C5H
112Cl、Al (C8172Cl、Al(CH3)C
2などがあげられる。
【0011】また、Al(C25)Cl2、Al(C2
5)Br2、Al(C25)I2、Al(C25)F2、A
l(n−C37)Cl2、Al(iso−C37)C
2、Al(n−C49)Cl2、Al(iso−C
49)Cl2、Al(C511)Cl2、Al(C817
Cl2、Al2(CH33Cl3、Al2(C253
3、Al2(n−C373Cl3、Al2(iso−C3
73Cl3、Al2(n−C493Cl3、Al2(i
so−C493Cl3、Al2(C5113Cl3、Al
2(C8173Cl3等が挙げられる。
【0012】これらの中でAl(C252Clが好ま
しく用いられる。これらのアルキルアルミニウム化合物
は単独で使用し得るのみならず、二種以上を混合して使
用することも可能である。
【0013】本発明において用いられる、前記の一般式
(1)で表される触媒系は、前記のジルコニウムアルコ
キサイドとアルキルアルミニウム化合物を原料として、
不活性溶媒中で接触させることにより調製できる。ここ
で接触方法は特に制限されないが、通常、ジルコウムア
ルコキサイドを溶媒中に投入してジルコニウムアルコキ
サイド懸濁液を調製し、次いでこの懸濁液にアルキルア
ルミニウム化合物を投入することにより一般式(1)の
触媒系を調製することができる。
【0014】この触媒系を調製する際の、ジルコニウム
アルコキサイドの濃度は特に制限されないが、通常溶媒
1リットルあたり、10〜200ミリモル、好ましくは
20〜150ミリモルの濃度で使用される。またアルキ
ルアルミニウム化合物の使用量は、ジルコニウムアルコ
キサイド1モルに対して0.1〜1000当量であり、
好ましくは0.5〜500当量、より好ましくは1.0
〜100当量である。ここで用いられる不活性溶媒とし
ては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベ
ンゼン、クロロベンゼン、クロロトルエン等の芳香族炭
化水素またはそのハロゲン置換体、ペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキ
サン、シクロオクタン、デカリン等の飽和炭化水素、ジ
クロロエタン等のハロゲン化炭化水素があげられる。
【0015】また、ジルコニウムアルコキサイド懸濁液
とアルキルアルミニウム化合物を接触させる際の温度は
0〜80℃、好ましくは10〜60℃である。これより
低い温度では十分なオリゴマー化活性が得られず、逆に
これより高い温度では炭素数32以上のワックスが増加
するおそれがある。更に触媒系の調製時間は1分〜5時
間、好ましくは5分〜2時間である。なお、触媒調製の
すべての操作は、酸素と水分を避けて行なうことが望ま
しい。また、触媒調製原料、溶媒および有機エステル化
合物は十分に乾燥しておくことが好ましい。
【0016】本発明によれば、前記の如く調製されたジ
ルコニウムアルコキサイドとアルキルアルミニウム化合
物からなる一般式(1)の触媒系に、更に一般式(2)
で示される有機エステル化合物を添加し、エチレンのオ
リゴマー化反応が行なわれる。本発明において使用され
る有機エステル化合物は、一般式(2)において、p=
1のときR3は水素または炭素数1〜20のアルキル
基、アリール基またはアルアルキル基であり、p=2の
ときR3は炭素数0〜20のメチレン基またはフェニレ
ン基である。また、R4はpにかかわらず炭素数1〜2
0のアルキル基、アリール基またはアルアルキル基であ
り、R3と同一または異なっていてもよい。
【0017】これらの有機エステル化合物としては、p
=1のとき、例えばギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸フェ
ニル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢
酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブ
チル、酢酸t−ブチル、酢酸n−ヘキシル、酢酸n−オ
クチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸n−デシル、酢
酸n−ドデシル、酢酸n−テトラデシル、酢酸n−ヘキ
サデシル、酢酸n−オクタデシル、酢酸n−エイコシ
ル、酢酸フェニル、酢酸4−メチルフェニル、酢酸1−
ナフチル、酢酸2−ナフチル、酢酸ベンジル、プロピオ
ン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸フェニ
ルなどの脂肪族カルボン酸エステルがあげられる。
【0018】また、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸フェ
ニル、iso−酪酸メチル、iso−酪酸エチル、is
o−酪酸フェニル、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチ
ル、ピバリン酸フェニル等の脂肪族カルボン酸エステ
ル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸n−プ
ロピル、安息香酸iso−プロピル、安息香酸n−ブチ
ル、安息香酸iso−ブチル、安息香酸t−ブチル、安
息香酸n−ヘキシル、安息香酸n−オクチル、安息香酸
フェニル、安息香酸ベンジル、o−トルイル酸メチル、
o−トルイル酸エチル、o−トルイル酸フェニル等の芳
香族カルボン酸エステルなどが挙げられる。
【0019】また、p=2のとき、シュウ酸ジメチル、
シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジフェニル、マロン酸ジメ
チル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジフェニル、コハク
酸ジメチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジフェニル、
コハク酸メチルエチル、コハク酸メチルフェニル、アジ
ピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジフ
ェニル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル
酸ジフェニル、iso−フタル酸ジメチル、iso−フ
タル酸ジエチル、iso−フタル酸ジフェニル等のジカ
ルボン酸ジエステルが挙げられる。
【0020】前記有機エステル化合物は、それぞれ単独
で使用し得るのみならず、二種以上を混合して使用する
ことも可能である。
【0021】本発明では、前述のようにして調製された
触媒系を用いて、エチレンのオリゴマー化反応を行な
う。触媒の使用量は特に制限されないが、通常前記不活
性溶媒で希釈し、オリゴマー化反応液1リットルあた
り、一般式(1)で示される触媒が0.01〜100ミ
リモル、好ましくは0.1〜50ミリモルの濃度で使用
される。これより小さい触媒濃度では十分なオリゴマー
化活性が得られず、逆にこれより大きい触媒濃度では、
触媒活性が増加せず経済的でない。
【0022】本発明によれば、前記有機エステル化合物
は、ジルコニウムアルコキサイドとアルキルアルミニウ
ム化合物からなる触媒の調製時に添加してもよいし、ま
たオリゴマ−化反応系に直接添加してもよい。またこの
添加量は、ジルコニウム1モルに対して0.010〜5
0当量であり、好ましくは0.10〜10当量である。
有機エステル化合物の添加量がジルコニウム1モルに対
して0.010当量未満の場合は、該有機エステル化合
物の添加効果が実質的に現れない。一方、有機エステル
化合物の添加量がジルコニウム1モルに対して50当量
を越える場合には、触媒活性が低下することにより経済
的に不利になり好ましくない。
【0023】本発明におけるエチレンのオリゴマー化の
反応温度は、10〜120℃であるが、好ましくは30
〜100℃である。反応圧力は、絶対圧で0〜200k
g/cm2であり、好ましくは10〜150kg/cm2
である。また、反応時間は温度や圧力に左右され、一概
に決めることはできないが、通常、10分〜6時間であ
る。また、エチレンは、前記の圧力を保つように連続的
に供給してもよいし、反応開始時に前記圧力で封入して
反応させてもよい。また、原料ガスであるエチレンに
は、反応に不活性なガス、例えば窒素、アルゴン、ヘリ
ウム等が含まれても何ら差し支えない。なお、オリゴマ
ー化反応のすべての操作は、酸素と水分を避けて行うこ
とが望ましい。また、エチレンは十分に乾燥しておくこ
とが好ましい。
【0024】本反応は、回分式、半連続式、連続式のい
ずれでも実施できる。オリゴマー化反応終了後、反応液
に例えば水、アルコール、水酸化ナトリウム水溶液等の
重合失活剤を添加して反応を停止させ、次いで未反応エ
チレンが分離される。副生するワックスや失活した触媒
を除去した後、生成した炭素数4〜10の鎖状α−オレ
フィンは、公知の抽出法や蒸留法により反応液より分離
される。
【0025】
【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて更に詳細に
説明するが、これらの実施例は本発明の概要を示すもの
で、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【0026】実施例1 内容積100mlのシュレンク管に、ジルコニウムテト
ラ−n−ブトキサイド38mg(0.10mmol)と
乾燥したn−ヘプタン1.25mlを加え、10分間撹
拌した。この懸濁液に1.0mol/lジエチルアルミ
ニウムクロライド/n−ヘキサン溶液0.50mlを滴
下し、室温で10分間撹拌した。次に、n−ヘプタン1
00mlおよび内部標準用のウンデカン1.5mlを入
れ、安息香酸エチル3.8mg(0.025mmol)
を加え触媒液を調製した。なお、触媒液調製のすべての
操作は窒素雰囲気下で行った。
【0027】温度計および撹拌装置を備えた内容積30
0mlのステンレス製耐圧反応容器を窒素ガスで充分置
換した後、70℃で保持した。この容器に前記触媒液を
窒素で圧送した。撹拌速度を1000rpmに調整後、
反応容器内の絶対圧力を35kg/cm2となるように
エチレンガスを吹き込んだ。エチレンは前記圧力を維持
するように導入し続け、反応温度を70℃に保った状態
で30分間反応を行なった。反応終了後、反応容器中に
水酸化ナトリウム水溶液を窒素で圧入することによって
触媒を失活させた。
【0028】反応器を室温まで冷却し、次いで脱圧し
た。反応液および回収した気体中に含まれる生成物をガ
スクロマトグラフィーにより分析した。また、反応液に
含まれるワックス分をろ紙を用いてろ別し、これを風乾
後、減圧下で乾燥(1mmHg、100℃)してその重
量を測定した。結果を表1に示す。
【0029】実施例2 有機エステル化合物として、安息香酸エチルの代わりに
iso−フタル酸ジメチルを用いたこと以外、実施例1
と同様にして反応を行なった。結果を表1に示す。
【0030】比較例1 実施例1において、安息香酸エチルを添加しなかったこ
と以外、実施例1と同様にして反応を行なった。結果を
表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】なお、表中の略語は以下の通りである。
【0033】ZrTB;ジルコニウムテトラ−n−ブト
キサイド、DEAC;ジエチルアルミニウムクロライ
ド、C4;ブテン、C6;ヘキセン、C8;オクテン、C
10;デセン、C12+;ドデセン以上の高級オレフィン、
ワックス比率=ワックス/(炭素数4〜30のオリゴマ
ー+ワックス)×100
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、エチレンのオリゴマー
化反応において、高選択的に炭素数4〜10の鎖状α−
オレフィンを得ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレンをオリゴマー化し、鎖状α−オレ
    フィンを製造する方法において、下記一般式(1) Zr(OR14・(AlR2 n3-nm (1) (式中、mは0.1〜1000、nは1、1.5、2ま
    たは3である。Xはハロゲン原子を示し、R1およびR2
    は同一または異なる炭素数1〜20のアルキル基を示
    す)で示される触媒系を用い、下記一般式(2) R3[C(O)OR4p (2) (式中、pは1または2であり、p=1のときR3は水
    素または炭素数1〜20のアルキル基、アリール基また
    はアルアルキル基であり、p=2のときR3は炭素数0
    〜20のメチレン基またはフェニレン基である。R4
    pにかかわらず炭素数1〜20のアルキル基、アリール
    基またはアルアルキル基であり、R3と同一または異な
    っていてもよい)で示される有機エステル化合物を添加
    し、反応させることを特徴とする、炭素数4〜10の鎖
    状α−オレフィンの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009506103A (ja) * 2005-08-31 2009-02-12 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション 線状アルファオレフィンの調製方法およびそれに用いられる触媒

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009506103A (ja) * 2005-08-31 2009-02-12 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション 線状アルファオレフィンの調製方法およびそれに用いられる触媒
US8653316B2 (en) 2005-08-31 2014-02-18 Saudi Basic Industries Corporation Process for the preparation of linear alpha-olefins and catalyst used therein

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