JPH1045637A - ポリエチレングリコールおよびその誘導体をベースとする添加剤を用いるエチレンの1−ブテンへの改良転換方法 - Google Patents
ポリエチレングリコールおよびその誘導体をベースとする添加剤を用いるエチレンの1−ブテンへの改良転換方法Info
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Abstract
方法を提供する。 【解決手段】 反応容器内において、少なくとも1つの
チタン酸アルキルと式AlR3 またはAlR2 H(式
中、残基Rの各々は炭化水素基である)の少なくとも1
つのアルミニウム化合物との相互作用から生じる触媒溶
液にエチレンを接触させる。該方法はポリエチレングリ
コールおよびその誘導体からなる群から選ばれる少なく
とも1つの添加剤の存在下に行われる。
Description
ングリコールおよび/またはその誘導体のいくつかのも
の、例えばポリエチレングリコールモノエーテルまたは
ポリエチレングリコールモノエステルをベースとする添
加剤を用いることによる、エチレンの二量化による1-ブ
テンの改良合成方法である。
形成された混合物と、式AlR3 またはAlR2 Hのア
ルミニウム化合物との相互作用により得られる均一触媒
を用いる、米国特許US 4 532 370およびUS 4 615 998に
記載されているエチレンの1-ブテンへの二量化方法にお
いては、エーテルが、ジエチルエーテル、ジイソプロピ
ルエーテル、ジブチルエーテル、メチル-t- ブチルエー
テル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジヒドロ
ピランおよびエチレングリコールジメチルエーテルから
なる群から選ばれ、小量の固体ポリマーが形成され、該
ポリマーは、反応器および熱交換器管の表面に堆積して
付着する。該ポリマーは、伝熱を減少させかつ該ポリマ
ーを除去するための頻繁な運転停止を反応器に要するの
で、この方法における良好な運転に対して非常な妨げと
なる。
コールおよび/またはその誘導体のいくつかのもの、例
えばポリエチレングリコールモノエーテルまたはポリエ
チレングリコールモノエステルで構成される添加剤の存
在下に行われる場合、ポリマーの粘着力が反応器および
熱交換器の内壁において著しく低下し、副生成物である
固体ポリマー量がさらに低減することが見出された。
は、先に定義したエーテルの不存在下においても可能で
ある。多くのポリマーが形成されるが、その非常に弱い
粘着力により該ポリマーを容易に除去することが可能に
なる。
の改良転換方法を対象とし、該方法において、反応容器
内で、ポリエチレングリコールおよびその誘導体からな
る群から選ばれる少なくとも1つの添加剤の存在下、少
なくとも1つのチタン酸アルキルと、式AlR3 または
AlR2 H(式中、残基Rの各々は炭化水素基である)
のアルミニウム化合物との相互作用により得られる触媒
溶液にエチレンを接触させる。
よびUS 4 615 998に記載されており、その教示は本明細
書に含まれている。
ルは、一般式Ti(OR’)4 (式中、R’は好ましく
は炭素原子数2〜8を有する直鎖状または分枝状アルキ
ル基である)に一致する。例えば、チタン酸テトラエチ
ル、チタン酸テトライソプロピル、チタン酸テトラ-n-
ブチルおよびチタン酸テトラ- エチル-2- ヘキシルが挙
げられる。
増加させるために、触媒溶液は、少なくとも1つのチタ
ン酸アルキルおよび少なくとも1つのエーテルの予め形
成された混合物と、上記で定義された少なくとも1つの
アルミニウム化合物との相互作用から生じる。前記使用
可能なエーテルは、モノエーテルまたはポリエーテルで
ある。例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエー
テル、ジブチルエーテル、メチル-t- ブチルエーテル、
テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジヒドロピラン
およびエチレングリコールジメチルエーテルが使用でき
る。好ましいエーテルは、テトラヒドロフランおよび/
または1,4-ジオキサンである。それらは、単独または混
合物状で使用される。
エーテルのモルでのモル比0〜10、有利には0.1〜
10または0.5〜10、好ましくは1〜5、より詳し
くは2〜4で使用される。エーテルがチタン上で錯形成
を行って、従ってそれにより該チタンが6配位されるこ
とを可能にすることが考えられる。チタン1モル当りエ
ーテル10モル以上、例えば20モル以上の比において
エーテルが使用される場合、あるいは該エーテルが反応
の溶媒として使用される場合、反応が著しく緩慢にな
り、またその選択性があまり良好でなくなり、さらにあ
る場合においては、反応が全く生じないことが認められ
る。
ウム化合物は、一般式AlR3 またはAlR2 H(式
中、Rは炭素原子数2〜6を有する炭化水素基、好まし
くはアルキル基である)により表される。化合物AlR
3 が好ましい。例として、トリエチルアルミニウム、ト
リプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム
およびトリヘキシルアルミニウムが挙げられる。
に炭化水素中および/または二量化で生成された1-ブテ
ン中および/または1つもしくは複数の反応副生成物、
例えばヘキセン中で接触に付されてよい。アルミニウム
化合物とチタン化合物とのモル比は約1:1〜20:
1、好ましくは約2:1〜5:1である。従って、調製
された溶液中のチタン濃度は、有利には1リットル当り
10-4〜0.5モル、好ましくは1リットル当り2×1
0-3〜0.1モルである。
℃〜+80℃、好ましくは−10℃〜+45℃である。
エチレンが媒質中に存在する場合には、その量は、好ま
しくは、検討される温度および1バールまたはそれ以上
の選ばれた圧力での溶液の飽和量に一致するものであ
る。従って、得られた触媒溶液は、そのまま使用されて
もよいし、あるいは該溶液は反応生成物を添加すること
により希釈されてもよい。
コールおよびそのモノエーテルは、一般式H(O- CH
2 - CH2 )n OR″(式中、R″は水素原子または炭
素原子数5〜30を有する炭化水素基、好ましくはアル
キル基であり、nは4〜30の整数である)に一致す
る。ポリエチレングリコールモノエステルは、式H(O
- CH2 - CH2 )n O- (C=O)- R″を有する。
モノエーテルおよびモノエステルは、好ましい誘導体で
ある。例として、分子量200〜10000またはそれ
以上のポリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ルモノラウリルエーテル、ポリエチレングリコールモノ
ステアリルエーテル、モノラウリン酸ポリエチレングリ
コールおよびモノステアリン酸ポリエチレングリコール
が挙げられる。ポリエチレングリコールおよび/または
その誘導体は、そのままで、あるいは炭化水素および/
または二量化から生成された1-ブテンおよび/または1
つもしくは複数の反応副生成物、例えばヘキセンからな
る群から選ばれる炭化水素媒質中での溶液形態で使用さ
れてよい。
純粋すなわち正味のまたは溶液状のポリエチレングリコ
ールおよび/またはその誘導体は、エチレンの二量化反
応を行う前に導入されてよい。例えば該ポリエチレング
リコールおよび/またはその誘導体は、反応の開始に先
立って反応容器の内壁の不動態化処理を行うために使用
されてよい。該容器の内壁は、金属(金属、鋼、合金
等)製であり、かつ保護被覆処理(研磨、ガラス化等)
を受けていたものであってよく、あるいは陽極保護被覆
に付されていたものであってよい。
行われる。
の溶液20重量ppm〜5重量%で満たす。接触条件
は、好ましくは攪拌下に10分〜10時間、好ましくは
30分〜3時間、溶媒の沸騰温度より低い温度、一般に
20〜100℃、好ましくは30〜80℃に維持され
る。次いで溶液は一般には排出される。
チレングリコールおよび/またはその誘導体もまた、例
えばチタン酸塩溶液との混合物状で、好ましくは触媒流
とは独立した(別個の)流形態で反応の進行中に連続的
にまたは不連続的に導入されてもよい。事前の反応容器
の不動態化処理と、その後の反応の進行中における連続
的または不連続的注入とを組み合わせることは有利であ
る。
グリコール量および/またはポリエチレングリコール誘
導体量は、生成された1-ブテンに対して1重量ppm〜
5重量%、有利には1ppm〜1%、好ましくは20重
量ppm〜5000重量ppmである。該量は、反応の
間(連続方法)に、あるいは反応前の容器内(不連続方
法)に導入されてよい。
0℃、好ましくは20〜70℃、より好ましくは40〜
70℃で行われてよい。圧力は、好ましくは0.5〜8
MPaである。
態においては、通常の攪拌装置および通常の冷却装置を
備える反応器(反応容器)内に、触媒溶液と共に添加
剤、例えば上述のように調製された触媒溶液の選ばれた
量とこれとは独立にポリエチレングリコール溶液および
/またはポリエチレングリコール誘導体溶液の選ばれた
量とを導入し、その直後にエチレンにより加圧して、温
度を所望の値に調整する。生成された液体の全体量が反
応器をほとんど完全に満たすまで、一定圧力のエチレン
を反応器に供給する。反応後、例えば水、アンモニアま
たはアミンの注入により触媒を破壊し、次いで抜き取っ
て、反応生成物と場合によって用いる溶媒とに分離す
る。
リコール溶液および/またはポリエチレングリコール誘
導体溶液の選ばれた量による反応器の内壁の不動態化か
ら各操作を開始してよい。該溶液を抜き取った後に、有
利には反応器を炭化水素で洗浄した後に、触媒溶液は、
ポリエチレングリコール溶液および/またはポリエチレ
ングリコール誘導体溶液と同時にかつエチレンと同時に
連続的に注入される。温度および圧力は、通常のあらゆ
る調節装置を用いて一定に維持される。反応器の流出物
は、蒸留塔装置内に搬送され、該装置により、一方で
は、エチレンから1-ブテンを分離することが可能にな
り、該エチレンは反応器に再送され、他方では、副生成
物であるヘキセンとオクテンとを分離することが可能に
なる。該副生成物の一部は、触媒調製区域内に再送され
てよい。触媒、重質副生成物および添加剤を含む塔底部
は焼却されてもよい。あるいは回収された触媒は再利用
される。
の連続的運転期間を明確に延長させることが可能にな
り、この場合、ポリマーは、流出物の抜き取りの際およ
び/または該ポリマーが堆積する反応器底部の抜き取り
により大部分が該反応器から除去される。
が、その範囲を限定するものではない。
ンへの二量化における副生成物であるポリマーの内壁に
おける形成およびその粘着力に関するポリエチレングリ
コールおよびポリエチレングリコール誘導体の抑制効果
を測定するために一連のテストを行った。ポリマーは反
応熱の除去に不可欠である伝熱を制限するのでポリマー
生産の影響は、反応器および熱交換器管の内壁の機能を
低下させるものとして非常に重大なものである。この悪
影響は、ポリマーに転換されたエチレン量が1-ブテンに
二量化されたエチレン量と比較して非常に少量である場
合においても認められた。
ール(Grignard)型オートクレーブをエチレンの二量化反
応を行うために用いた。該オートクレーブは水の流通に
よる温度調節を可能にする二重ジャッケトと攪拌用磁性
棒とを備えた。
エチレンの反応器内にヘプタン25ml、ヘプタン1
9.5ml中のトリエチルアルミニウム0.5mlの溶
液9.8ml(すなわち1.77ミリモル)、ヘプタン
中のチタン酸テトラ-n- ブチルの10容量%溶液2ml
(すなわち0.59ミリモル)、およびポリエチレング
リコール添加剤またはポリエチレングリコール誘導体添
加剤のテストにより変動する量を連続的に導入して触媒
を調製した。相互作用の2分後、温度を70℃に上昇さ
せ、エチレンの圧力を2MPaに上昇させた。
0リットルを消費した際に、二量化反応を水2mlの注
入により停止させた。次いで反応器を減圧して、ガスを
計数化して、該ガスを分析するためにガス定量計内に回
収した。反応器の開放後、該反応器の液体および固体内
容物を回収して、触媒残渣を再溶解させるために10%
の硫酸水溶液20mlで該内容物を洗浄した。残留固体
ポリマーを濾過し、乾燥炉で一晩110℃で乾燥させ
て、次いで重さを計った。
各テストについて、添加剤の種類、生成された1-ブテン
に対してppmで表示されて使用される添加剤量、毎時
消費されたエチレンのモル数により表示される触媒活性
度、転換されたエチレンに対する形成されたポリマーの
ppm量および該ポリマーの物理的外観を記載した。実
施例1は、添加剤の不存在下での比較例であり、本発明
の一部を成すものではない。実施例2〜6は本発明の一
部を成すものである。比較により、ポリエチレングリコ
ールまたはポリエチレングリコール誘導体からなる添加
剤を使用することは、一方ではポリマー形成量に関し
て、他方では特に該ポリマーの内壁における明らかによ
り弱い粘着力に関して、有益な効果を有し、このことに
より、該ポリマーの除去が容易になることは明らかであ
った。
と同じ装置内に、該実施例と同じ操作条件および同じ操
作様式を用いて、温度25℃で常圧下にエチレンの反応
器内にヘプタン25ml、トリエチルアルミニウム0.
9ミリモルのヘプタン中トリエチルアルミニウム溶液1
0mlおよびヘプタン中のチタン酸テトラ-n- ブチル
(0.29ミリモル)とテトラヒドロフランの2モル相
当量との混合物の溶液2mlを連続的に導入して調製し
た触媒を使用した。実施例7は、添加剤の不存在下での
比較例であり、本発明の一部を成すものではない。実施
例8では、反応器内に触媒の後に表2に記載したように
ポリエチレングリコールエーテルからなる添加剤を導入
した。これら2つの実施例の比較により、同時にポリマ
ー量と特に内壁におけるその粘着力とに関してポリエチ
レングリコール誘導体の添加による有利な効果が再度証
明された。
Claims (19)
- 【請求項1】 エチレンの1-ブテンへの転換方法であっ
て、反応容器内において、少なくとも1つのチタン酸ア
ルキルと式AlR3 またはAlR2 H(式中、残基Rの
各々は炭化水素基である)の少なくとも1つのアルミニ
ウム化合物との相互作用から生じる触媒溶液にエチレン
を接触させる方法において、該方法がポリエチレングリ
コールおよびその誘導体からなる群から選ばれる少なく
とも1つの添加剤の存在下に行われることを特徴とす
る、エチレンの1-ブテンへの転換方法。 - 【請求項2】 触媒溶液が、少なくとも1つのチタン酸
アルキルおよび少なくとも1つのエーテルの予め形成さ
れた混合物と、式AlR3 またはAlR2 H(式中、残
基Rの各々は炭化水素基である)の少なくとも1つのア
ルミニウム化合物との相互作用から生じ、エーテルが、
ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチル
エーテル、メチル-t- ブチルエーテル、テトラヒドロフ
ラン、1,4-ジオキサン、ジヒドロピランおよびエチレン
グリコールジメチルエーテルからなる群から選ばれるこ
とを特徴とする、請求項1による方法。 - 【請求項3】 エーテルとチタン化合物とのモル比(エ
ーテル/チタン化合物)が10以下であることを特徴と
する、請求項2による方法。 - 【請求項4】 触媒溶液中のチタン濃度が1リットル当
り10-4〜0.5モルであることを特徴とする、請求項
1から3のいずれか1項による方法。 - 【請求項5】 アルミニウム化合物とチタン化合物との
モル比が1:1〜20:1であることを特徴とする、請
求項1〜4のいずれか1項による方法。 - 【請求項6】 アルミニウム化合物がAlR3 であるこ
とを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項による方
法。 - 【請求項7】 ポリエチレングリコール誘導体が、ポリ
エチレングリコールモノエーテルおよびポリエチレング
リコールモノエステルからなる群から選ばれることを特
徴とする、請求項1〜6のいずれか1項による方法。 - 【請求項8】 ポリエチレングリコールエーテルがアル
キル基を有することを特徴とする、請求項1〜7のいず
れか1項による方法。 - 【請求項9】 添加剤が、ポリエチレングリコールモノ
ラウリルエーテルおよびポリエチレングリコールモノス
テアリルエーテルからなる群から選ばれる、請求項1〜
8のいずれか1項による方法。 - 【請求項10】 添加剤が、炭化水素、二量化の生成
物、1つまたは複数の反応副生成物およびそれらの混合
物からなる群から選ばれる炭化水素媒質中の溶液状で使
用されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1
項による方法。 - 【請求項11】 添加剤が正味状態で使用されることを
特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項による方法。 - 【請求項12】 転換を行う前に、添加剤が反応容器の
内壁の不動態化処理を行うために該容器内に導入される
ことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項によ
る方法。 - 【請求項13】 添加剤が転換反応の進行中に導入さ
れ、方法が連続的であることを特徴とする、請求項1〜
12のいずれか1項による方法。 - 【請求項14】 方法が不連続的であり、添加剤が触媒
溶液と共に反応容器内に導入されることを特徴とする、
請求項1〜12のいずれか1項による方法。 - 【請求項15】 添加剤が触媒溶液とは独立して導入さ
れることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項
による方法。 - 【請求項16】 転換反応中に使用されるポリエチレン
グリコール量および/またはポリエチレングリコール誘
導体量が、生成された1-ブテンに対して1重量ppm〜
5重量%であることを特徴とする、請求項1〜15のい
ずれか1項による方法。 - 【請求項17】 転換反応中に使用されるポリエチレン
グリコール量および/またはポリエチレングリコール誘
導体量が、生成された1-ブテンに対して1重量ppm〜
1重量%であることを特徴とする、請求項1〜16のい
ずれか1項による方法。 - 【請求項18】 転換反応中に使用されるポリエチレン
グリコール量および/またはポリエチレングリコール誘
導体量が、生成された1-ブテンに対して20重量ppm
〜5000重量ppmであることを特徴とする、請求項
1〜17のいずれか1項による方法。 - 【請求項19】 方法が、温度20〜150℃、圧力
0.5〜8MPaで行われることを特徴とする、請求項
1〜18のいずれか1項による方法。
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