KR20230134845A - Method for producing polyalphaolefin, and polyalphaolefin produced thereby, and reaction apparatus therefor - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for producing polyalphaolefin using a reaction apparatus, wherein the reaction apparatus comprises: a continuous reactor; and a loop reactor which receives a reactant from a lower-end discharge part of the continuous reactor and re-supplies the reactant to the continuous reactor through a circulation pump and a circulation pipe. The method comprises the steps of: injecting a raw material containing alpha-olefin into the continuous reactor; injecting a catalyst containing BF_3 gas into the loop reactor; and injecting a complex compound of a BF_3-complexing agent or a cocatalyst containing a complexing agent into the continuous reactor, wherein the molar ratio of complexing agent/BF_3 in the catalyst and cocatalyst is less than 1. According to the present invention, the residence time of BF_3 gas in a reactor can be increased.

Description

폴리알파올레핀의 제조 방법과 그에 따라 제조된 폴리알파올레핀, 및 이를 위한 반응 장치 {Method for producing polyalphaolefin, and polyalphaolefin produced thereby, and reaction apparatus therefor}Method for producing polyalphaolefin, polyalphaolefin produced thereby, and reaction apparatus therefor {Method for producing polyalphaolefin, and polyalphaolefin produced thereby, and reaction apparatus therefor}

본 발명은 폴리알파올레핀의 제조 방법과 그에 따라 제조된 폴리알파올레핀, 및 이를 위한 반응 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing polyalphaolefin, polyalphaolefin produced thereby, and a reaction device therefor.

일반적으로, 윤활유(lubricant)는 윤활기유(base oil)와 물성 향상을 위한 첨가제(additive)로 이루어지며, 윤활기유는 대표적으로 광유(mineral oil)와 합성유로 구분된다.Generally, lubricants consist of base oil and additives to improve physical properties, and lubricant base oils are typically divided into mineral oil and synthetic oil.

일반적으로 광유는 원유를 분리 및 정제하는 과정에서 생성되는 나프텐계 오일(naphthenic oil)을 말하며, 합성유는 석유 정제 과정에서 생성되는 알파올레핀을 중합하여 제조되는 폴리알파올레핀(poly-α-olefin: PAO)을 말한다. In general, mineral oil refers to naphthenic oil produced during the process of separating and refining crude oil, and synthetic oil refers to poly-alpha-olefin (PAO) produced by polymerizing alpha-olefin produced during the petroleum refining process. ) says.

종래에는, 윤활기유로서 광유가 주로 사용되었으나, 최근에는 저온 유동성, 높은 점도지수, 고온에서의 낮은 휘발성, 높은 전단 및 열 안정성 등의 특성을 가지는 합성유에 대한 수요가 증가하고 있다.Previously, mineral oil was mainly used as a lubricating base oil, but recently, demand for synthetic oils with characteristics such as low temperature fluidity, high viscosity index, low volatility at high temperatures, and high shear and thermal stability has been increasing.

일반 광유와 비교하여, 합성유는 온도 변화에 따른 점도 변화폭이 작아, 계절 변화에도 뛰어난 윤활 성능을 유지하므로, 자동차의 정숙성 및 연비 향상에 기여할 뿐만 아니라, 내구성 및 안정성이 우수하고, 수명이 길며, 슬러지 및 폐유 발생량이 적어 친환경적이라는 장점이 있다. 또한, 기존의 광유를 사용하는 엔진오일은, 소형화 및 고효율화된 최근의 엔진에 적용 시, 열적, 물리적 및 기계적 특성이 불충분하므로, 특히 고품질을 필요로 하는 엔진오일, 기어오일, 그리스 등의 분야에서, 합성유의 사용이 증가하고 있다.Compared to general mineral oil, synthetic oil has a small viscosity change due to temperature changes and maintains excellent lubricating performance even under seasonal changes. This not only contributes to improving the quietness and fuel efficiency of automobiles, but also has excellent durability and stability, has a long lifespan, and reduces sludge. It has the advantage of being environmentally friendly due to the small amount of waste oil generated. In addition, engine oil using conventional mineral oil has insufficient thermal, physical and mechanical properties when applied to recent engines that have become smaller and more efficient, especially in fields such as engine oil, gear oil and grease that require high quality. , the use of synthetic oil is increasing.

종래 폴리알파올레핀을 제조하기 위한 반응기는 1개 또는 2개의 연속 반응기에서 연속 교반되는 형태이다. 이 경우 반응기의 크기가 커짐에 따라 열교환 효율이 떨어지고, 삼불화붕소(BF3)와 알코올, 물, 에틸아세테이트 비율이 1보다 커질 수 없기 때문에 비율을 조절하지 못하는 단점이 있다. 또한 반응 접촉 면적이 적어 반응효율이 낮아진다는 문제점이 있다.Conventionally, the reactor for producing polyalphaolefin is continuously stirred in one or two continuous reactors. In this case, as the size of the reactor increases, heat exchange efficiency decreases, and the ratio of boron trifluoride (BF 3 ) to alcohol, water, and ethyl acetate cannot be greater than 1, so there is a disadvantage in that the ratio cannot be adjusted. Additionally, there is a problem in that the reaction efficiency is lowered due to the small reaction contact area.

이를 해결하고자 부스 루프 반응기(Buss Loop reactor) 방식을 사용하나, 삼불화붕소(BF3) 가스를 촉매로 사용하기 때문에 이를 일정한 압력으로 지속적으로 주입하기에 어려움이 있고 “착화제/BF3” 몰비가 1보다 작은 값을 가지는 시간이 부스 루프 반응기 상부로 한정되는 한계가 있다.To solve this problem, a bus loop reactor method is used, but since boron trifluoride (BF 3 ) gas is used as a catalyst, it is difficult to continuously inject it at a constant pressure and the “complexing agent/BF 3 ” molar ratio is used. There is a limit where the time when has a value less than 1 is limited to the upper part of the booth loop reactor.

한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0904967호가 제시되어 있다.Meanwhile, Republic of Korea Patent Publication No. 10-0904967 is presented as a similar prior document.

대한민국 등록특허공보 제10-0904967호 (2009.06.22)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0904967 (2009.06.22)

본 발명의 목적은 단증류 분리 공정을 수행하지 않고도 알파올레핀의 삼량체(Trimer), 사량체(Tetramer), 오량체(Pentamer)를 높은 함량으로 생산할 수 있는 폴리알파올레핀의 제조 방법과 그에 따라 제조된 폴리알파올레핀, 및 이를 위한 반응 장치를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to produce a method for producing polyalphaolefin that can produce a high content of trimer, tetramer, and pentamer of alphaolefin without performing a simple distillation separation process, and to manufacture it accordingly. To provide polyalphaolefin and a reaction device therefor.

본 발명의 일 양태는 연속 반응기; 및 상기 연속 반응기의 하단배출부로부터 반응물을 공급 받아 순환펌프 및 순환배관을 통해 반응물을 연속 반응기로 재공급하는 루프 반응기;를 포함하는 반응 장치를 이용한 폴리알파올레핀의 제조 방법에 있어서, 알파올레핀을 포함하는 원료를 상기 연속 반응기로 주입하는 단계; BF3 가스를 포함하는 촉매를 상기 루프 반응기로 주입하는 단계; 및 BF3-착화제의 착화합물 또는 착화제를 포함하는 공촉매를 상기 연속 반응기로 주입하는 단계;를 포함하며, 상기 촉매 및 공촉매 중 착화제/BF3의 몰비는 1 미만인 것을 특징으로 하는, 폴리알파올레핀의 제조 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention is a continuous reactor; In the method of producing polyalphaolefin using a reaction device comprising a loop reactor that receives reactants from the bottom discharge of the continuous reactor and re-supplies the reactants to the continuous reactor through a circulation pump and circulation pipe, alpha olefin Injecting raw materials containing the raw materials into the continuous reactor; Injecting a catalyst containing BF 3 gas into the loop reactor; and injecting a complex of BF 3 -complexing agent or a cocatalyst containing a complexing agent into the continuous reactor, wherein the molar ratio of complexing agent/BF 3 in the catalyst and cocatalyst is less than 1. It relates to a method for producing polyalphaolefin.

상기 일 양태에 있어, 상기 BF3 가스는 순환펌프 이후 루프 반응기로 주입될 수 있다.In one aspect, the BF 3 gas may be injected into the loop reactor after the circulation pump.

상기 일 양태에 있어, 상기 BF3 가스는 원료 100 몰(mol)에 대하여 0.01 내지 10 몰로 첨가될 수 있다.In one aspect, the BF 3 gas may be added in an amount of 0.01 to 10 mol per 100 mol of raw material.

상기 일 양태에 있어, 상기 착화제는 알코올 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 착화제는 탄소수 1 내지 10의 알코올 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적인 일 예시로 상기 착화제는 부탄올일 수 있다.In one aspect, the complexing agent may include an alcohol compound. Specifically, the complexing agent may include an alcohol compound having 1 to 10 carbon atoms, and as a specific example, the complexing agent may be butanol.

상기 일 양태에 있어, 상기 알파올레핀은 탄소수 6 내지 14의 알파올레핀을 포함할 수 있으며, 구체적인 일 예시로 상기 알파올레핀은 1-데센일 수 있다.In one aspect, the alpha-olefin may include an alpha-olefin having 6 to 14 carbon atoms, and as a specific example, the alpha-olefin may be 1-decene.

상기 일 양태에 있어, 상기 폴리알파올레핀은 알파올레핀의 올리고머 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체 함량이 11 중량% 미만일 수 있으며, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 오량체 함량이 5 중량% 이상일 일 수 있다. 또한 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체/오량체 중량비가 3 이하일 수 있고, 알파올레핀의 삼량체/사량체 중량비가 2 이하일 수 있다.In one aspect, the polyalphaolefin may be an oligomer mixture of alphaolefins. Specifically, the oligomer mixture may have a dimer content of alpha-olefin of less than 11% by weight, and the oligomer mixture may have a pentamer content of alpha-olefin of 5% by weight or more. Additionally, the oligomer mixture may have an alpha-olefin dimer/pentamer weight ratio of 3 or less, and an alpha-olefin trimer/tetramer weight ratio may be 2 or less.

또한, 본 발명의 다른 일 양태는 전술한 폴리알파올레핀의 제조 방법으로 제조된 폴리알파올레핀에 관한 것으로, 상기 폴리알파올레핀은 알파올레핀의 올리고머 혼합물이며, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체 함량이 11 중량% 미만인 폴리알파올레핀에 관한 것이다.In addition, another aspect of the present invention relates to polyalphaolefin produced by the above-described method for producing polyalphaolefin, wherein the polyalphaolefin is an oligomer mixture of alphaolefins, and the oligomer mixture has a dimer content of alphaolefins. It relates to less than 11% by weight of polyalphaolefin.

상기 다른 일 양태에 있어, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 오량체 함량이 5 중량% 이상일 수 있다.In another aspect, the oligomer mixture may have an alpha-olefin pentamer content of 5% by weight or more.

상기 다른 일 양태에 있어, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체/오량체 중량비가 3 이하일 수 있으며, 알파올레핀의 삼량체/사량체 중량비가 2 이하일 수 있다.In another aspect, the oligomer mixture may have a dimer/pentamer weight ratio of alpha olefin of 3 or less, and a trimer/tetramer weight ratio of alpha olefin may be 2 or less.

또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는 연속 반응기; 및 상기 연속 반응기의 하단배출부로부터 반응물을 공급 받아 순환펌프 및 순환배관을 통해 반응물을 연속 반응기로 재공급하는 루프 반응기;를 포함하는 폴리알파올레핀 제조용 반응 장치로,In addition, another aspect of the present invention is a continuous reactor; And a loop reactor that receives reactants from the bottom discharge of the continuous reactor and re-supplies the reactants to the continuous reactor through a circulation pump and circulation pipe. A reaction device for producing polyalphaolefin, comprising:

알파올레핀을 포함하는 원료, 및 BF3-착화제의 착화합물 또는 착화제를 포함하는 공촉매는 상기 연속 반응기로 직접 주입되며, BF3 가스를 포함하는 촉매는 상기 순환펌프 이후의 순환배관을 통해 루프 반응기로 주입되는 것을 특징으로 하는, 폴리알파올레핀 제조용 반응 장치에 관한 것이다.The raw material containing alpha-olefin, and the complex of BF 3 -complexing agent or the cocatalyst containing complexing agent are directly injected into the continuous reactor, and the catalyst containing BF 3 gas is looped through the circulation pipe after the circulation pump. It relates to a reaction device for producing polyalphaolefin, characterized in that it is injected into a reactor.

본 발명에 따른 폴리알파올레핀의 제조 방법은 원료 및 공촉매는 연속 반응기로 직접 주입하고, BF3 가스를 포함하는 촉매는 루프 반응기로 주입함으로써 BF3 가스의 반응기 체류 시간을 증가시킬 수 있으며, 착화제/BF3의 몰비를 1 미만으로 조절함으로써 루프 반응기 내에서 알파올레핀의 이량체(Dimer) 함량을 낮추고, 윤활유에서 많이 사용되는 삼량체(Trimer), 사량체(Tetramer) 및 오량체(Pentamer)의 생성을 극대화할 수 있다. 이를 통해 윤활유에서 요구되는 열적 및 산화 안정성, 저휘발성, 저유동점 및 고점도 지수를 갖는 저분자량의 폴리알파올레핀을 제공할 수 있다.In the method for producing polyalphaolefin according to the present invention, the raw materials and cocatalyst are directly injected into a continuous reactor, and the catalyst containing BF 3 gas is injected into a loop reactor, thereby increasing the reactor residence time of BF 3 gas and ignition. By adjusting the molar ratio of agent/BF 3 to less than 1, the dimer content of alpha-olefin in the loop reactor is lowered, and the trimer, tetramer, and pentamer commonly used in lubricating oils are reduced. production can be maximized. This can provide low molecular weight polyalphaolefins with thermal and oxidation stability, low volatility, low pour point, and high viscosity index required in lubricating oils.

특히, 본 발명에 따른 폴리알파올레핀의 제조 방법은 BF3 가스를 포함하는 촉매를 순환펌프 이후의 순환배관을 통해 루프 반응기로 주입함으로써 BF3 가스의 반응기 체류 시간을 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 착화제/BF3의 몰비를 1 미만으로 조절할 수 있다.In particular, the method for producing polyalphaolefin according to the present invention can increase the residence time of BF 3 gas in the reactor by injecting a catalyst containing BF 3 gas into the loop reactor through the circulation pipe after the circulation pump, and thereby ignition. The molar ratio of agent/BF 3 can be adjusted to less than 1.

도 1은 폴리알파올레핀의 제조에 사용되는 반응 장치의 도면이다.1 is a diagram of a reaction apparatus used in the production of polyalphaolefin.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the embodiments of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, if a detailed description of a known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The terms described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

본 발명의 일 양태는 연속 반응기; 및 상기 연속 반응기의 하단배출부 로부터 반응물을 공급 받아 순환펌프 및 순환배관을 통해 반응물을 연속 반응기로 재공급하는 루프 반응기;를 포함하는 반응 장치를 이용한 폴리알파올레핀의 제조 방법에 있어서, 알파올레핀을 포함하는 원료를 상기 연속 반응기로 주입하는 단계; BF3 가스를 포함하는 촉매를 상기 루프 반응기로 주입하는 단계; 및 BF3-착화제의 착화합물 또는 착화제를 포함하는 공촉매를 상기 연속 반응기로 주입하는 단계;를 포함하며, 상기 촉매 및 공촉매 중 착화제/BF3의 몰비는 1 미만인 것을 특징으로 하는, 폴리알파올레핀의 제조 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention is a continuous reactor; In the method for producing polyalphaolefin using a reaction device comprising a loop reactor that receives reactants from the bottom discharge of the continuous reactor and re-supplies the reactants to the continuous reactor through a circulation pump and circulation piping, alpha olefin Injecting raw materials containing the raw materials into the continuous reactor; Injecting a catalyst containing BF 3 gas into the loop reactor; and injecting a complex of BF 3 -complexing agent or a cocatalyst containing a complexing agent into the continuous reactor, wherein the molar ratio of complexing agent/BF 3 in the catalyst and cocatalyst is less than 1. It relates to a method for producing polyalphaolefin.

도 1을 참조하면, 본 발명의 폴리알파올레핀의 제조에 사용되는 반응 장치는 연속 반응기(10)와 상기 연속 반응기의 하단에 위치하는 루프 반응기(20)를 포함한다. 보다 상세하게, 본 발명의 일 예에 따른 폴리알파올레핀용 반응 장치는 연속 반응기(10); 및 상기 연속 반응기(10)의 하단배출부로부터 반응물을 공급 받아 순환펌프(21) 및 순환배관을 통해 반응물을 연속 반응기(10)로 재공급하는 루프 반응기(20);를 포함하며, 전술한 바와 같이, 알파올레핀을 포함하는 원료, 및 BF3-착화제의 착화합물 또는 착화제를 포함하는 공촉매는 상기 연속 반응기(10)로 직접 주입되며, BF3 가스를 포함하는 촉매는 상기 순환펌프(21) 이후의 순환배관을 통해 루프 반응기(20)로 주입될 수 있다. 이때, 액상(liquid phase)에 가스의 함량이 1 부피% 이상일 경우 반응기 사용에 어려움이 있음에 따라, 상기 BF3 가스는 순환펌프(21) 이후의 순환배관을 통해 루프 반응기(20)로 주입하는 것이 바람직하다. 이처럼 루프 반응기를 통해 BF3 가스를 포함하는 촉매를 주입함으로써 BF3 가스의 반응기 내 체류 시간을 증가시킬 수 있으며, 착화제/BF3의 몰비가 1 미만으로 조절되어 루프 반응기 내에서 알파올레핀의 이량체(Dimer) 함량을 낮추고, 윤활유에서 많이 사용되는 삼량체(Trimer), 사량체(Tetramer) 및 오량체(Pentamer)의 생성을 극대화할 수 있다. 이를 통해 윤활유에서 요구되는 열적 및 산화 안정성, 저휘발성, 저유동점 및 고점도 지수를 갖는 저분자량의 폴리알파올레핀을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 1, the reaction device used to produce polyalphaolefin of the present invention includes a continuous reactor 10 and a loop reactor 20 located at the bottom of the continuous reactor. In more detail, the reaction device for polyalphaolefin according to an example of the present invention includes a continuous reactor (10); And a loop reactor (20) that receives reactants from the lower discharge portion of the continuous reactor (10) and re-supplies the reactants to the continuous reactor (10) through the circulation pump (21) and circulation pipes, as described above. Likewise, the raw material containing alpha-olefin, and the complex of the BF 3 -complexing agent or the cocatalyst containing the complexing agent are directly injected into the continuous reactor (10), and the catalyst containing BF 3 gas is supplied to the circulation pump (21). ) It can be injected into the loop reactor 20 through the subsequent circulation pipe. At this time, as it is difficult to use the reactor when the gas content in the liquid phase is more than 1% by volume, the BF 3 gas is injected into the loop reactor 20 through the circulation pipe after the circulation pump 21. It is desirable. In this way, by injecting a catalyst containing BF 3 gas through the loop reactor, the residence time of BF 3 gas in the reactor can be increased, and the molar ratio of complexing agent/BF 3 is adjusted to less than 1 to prevent dimerization of alpha-olefin within the loop reactor. It can reduce dimer content and maximize the production of trimers, tetramers, and pentamers, which are commonly used in lubricating oils. This can provide low molecular weight polyalphaolefins with thermal and oxidation stability, low volatility, low pour point, and high viscosity index required in lubricating oils.

이때, 상기 원료 주입 단계, 촉매 주입 단계 및 공촉매 주입 단계는 특별히 순서를 한정하지 않고 수행될 수 있다.At this time, the raw material injection step, catalyst injection step, and cocatalyst injection step may be performed without particularly limiting the order.

또한, 상기 연속 반응기는 Continuous Stirred-Tank Reactor(CSTR)일 수 있다.Additionally, the continuous reactor may be a Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR).

한편, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 원료는 알파올레핀을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 상기 알파올레핀은 탄소수 6 내지 14의 알파올레핀을 포함하는 것일 수 있고, 보다 구체적으로 예를 들면, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-트라이데센 및 1-테트라데센 등에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게 상기 알파올레핀은 탄소수 8 내지 12의 알파올레핀, 특히 바람직하게는 1-데센일 수 있다.Meanwhile, in one example of the present invention, the raw material may contain an alpha olefin, and specifically, for example, the alpha olefin may include an alpha olefin having 6 to 14 carbon atoms, more specifically, for example, For example, one selected from 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-undecene, 1-dodecene, 1-tridecene, and 1-tetradecene. It may be more than one, and preferably the alpha olefin may be an alpha olefin having 8 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1-decene.

이때, 상기 원료는 반응용매나 희석제로서 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소계 용매 등에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.At this time, the raw material may further include one or more types selected from aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, and heptane, and aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, and xylene, as a reaction solvent or diluent.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 촉매는 BF3 가스를 포함하는 것일 수 있으며, 이성분계(two phase) 반응을 위해 기체 상태로 루프 반응기로 주입될 수 있다. 루프 반응기의 순환배관으로 주입된 BF3 가스는 원료 및 공촉매를 포함하는 스트림에 혼합되어 연속 반응기로 순환되어 주입되며, 이를 통해 BF3 가스의 스트림 내 체류 시간이 증가되어 저분자량의 폴리알파올레핀을 효과적으로 생성할 수 있다.In one example of the present invention, the catalyst may include BF 3 gas, and may be injected into the loop reactor in a gaseous state for a two-phase reaction. BF 3 gas injected into the circulation pipe of the loop reactor is mixed with the stream containing raw materials and cocatalyst and circulated and injected into the continuous reactor. This increases the residence time of BF 3 gas in the stream, producing low molecular weight polyalphaolefin. can be created effectively.

근래 폴리알파올레핀 제조 시 BF3-착화제의 착화합물만을 사용하는 것과 달리 본 발명에서는 BF3-착화제의 착화합물과 함께 BF3 가스를 추가 주입하거나 착화제 대비 BF3 가스를 과량 주입함으로써 상기 촉매 및 공촉매 중 착화제/BF3의 몰비를 1 미만으로 조절할 수 있으며, 이를 통해 알파올레핀의 이량체 생성을 억제하고 삼량체, 사량체, 오량체의 생성을 촉진할 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 촉매 및 공촉매 중 착화제/BF3의 몰비는 0.3 내지 0.95일 수 있으며, 보다 좋게는 0.5 내지 0.9, 더욱 좋게는 0.6 내지 0.8일 수 있다. 이와 같은 범위에서 이량체 및 육량체 이상의 알파올레핀 올리고머의 생성을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. Unlike the recent use of only the complex compound of the BF 3 -complexing agent in the production of polyalphaolefin, in the present invention, the catalyst and The molar ratio of complexing agent/BF 3 in the cocatalyst can be adjusted to less than 1, and through this, the formation of dimers of alpha-olefins can be suppressed and the formation of trimers, tetramers, and pentamers can be promoted. More preferably, the molar ratio of complexing agent/BF 3 in the catalyst and cocatalyst may be 0.3 to 0.95, more preferably 0.5 to 0.9, and even more preferably 0.6 to 0.8. In this range, the production of alpha-olefin oligomers of dimers and hexamers or higher can be more effectively suppressed.

특히, 바람직하게 상기 BF3 가스는 원료 100 몰(mol)에 대하여 0.01 내지 10 몰로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 0.05 내지 5 몰, 더욱 좋게는 0.1 내지 3 몰로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 1-데센의 이량체의 생성을 최소화하고, 1-데센의 삼량체, 사량체 및 오량체의 생성을 극대화할 수 있다.In particular, preferably, the BF 3 gas may be added in an amount of 0.01 to 10 mol, more preferably 0.05 to 5 mol, and even more preferably 0.1 to 3 mol, per 100 mol of raw material. Within this range, the production of dimers of 1-decene can be minimized and the production of trimers, tetramers, and pentamers of 1-decene can be maximized.

한편, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 공촉매는 BF3-착화제의 착화합물 또는 착화제를 포함할 수 있다. 구체적인 일 예시로, 상기 착화제는 BF3와 안정적인 착제를 형성할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 예를 들면 상기 착화제는 알코올 화합물을 포함하는 것일 수 있고, 보다 구체적으로 예를 들면 탄소수 1 내지 10의 알코올 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 특히 바람직하게 알파올레핀으로 1-데센을 사용하는 경우 상기 착화제로 부탄올(BuOH)을 사용하는 것이 1-데센의 삼량체, 사량체 및 오량체를 선택적으로 생성함에 있어 보다 유리할 수 있다.Meanwhile, in one example of the present invention, the cocatalyst may include a complex of BF 3 -complexing agent or a complexing agent. As a specific example, it is preferable to use a complexing agent that can form a stable complex with BF 3. Specifically, for example, the complexing agent may include an alcohol compound, and more specifically, for example, It may contain an alcohol compound having 1 to 10 carbon atoms. In particular, when 1-decene is used as the alpha-olefin, it may be more advantageous to use butanol (BuOH) as the complexing agent in selectively producing trimers, tetramers, and pentamers of 1-decene.

상기 공촉매로 BF3-착화제의 착화합물을 사용하는 경우, BF3-착화제의 착화합물은 원료 100 몰(mol)에 대하여 0.1 내지 10 몰로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 0.3 내지 5 몰, 더욱 좋게는 0.5 내지 2 몰로 첨가될 수 있다. 또한, 공촉매 중 BF3/착화제의 몰비는 0.8 내지 1.2일 수 있으며, 바람직하게는 1일 수 있다. 상기 공촉매로 착화제를 사용하는 경우, 착화제는 원료 100 몰(mol)에 대하여 0.1 내지 10 몰로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 0.3 내지 5 몰, 더욱 좋게는 0.5 내지 2 몰로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 저분자량의 폴리알파올레핀을 효과적으로 생성할 수 있다.When using a complex of the BF 3 -complexing agent as the cocatalyst, the complex of the BF 3 -complexing agent may be added in an amount of 0.1 to 10 mol, more preferably 0.3 to 5 mol, based on 100 mol of the raw material. Preferably, it can be added in 0.5 to 2 moles. Additionally, the molar ratio of BF 3 /complexing agent in the cocatalyst may be 0.8 to 1.2, and preferably 1. When using a complexing agent as the cocatalyst, the complexing agent may be added in an amount of 0.1 to 10 mol, more preferably 0.3 to 5 mol, and even more preferably 0.5 to 2 mol per 100 mol of raw material. . In this range, low molecular weight polyalphaolefin can be effectively produced.

한편, 본 발명의 일 예에 있어, 폴리알파올레핀의 반응 온도는 30 내지 70℃일 수 있으며, 보다 좋게는 40 내지 60℃, 더욱 좋게는 45 내지 55℃일 수 있다. 반응기 내 압력은 1 내지 5 bar일 수 있으며, 보다 좋게는 1 내지 3 bar, 더욱 좋게는 1 내지 2 bar일 수 있다. 상기 반응 온도는 열교환기(22)를 통해 조절될 수 있으며, 상기 압력은 BF3 가스 분리기(30)의 가스 벤트(31, gas vent)를 통해 조절될 수 있다.Meanwhile, in one example of the present invention, the reaction temperature of polyalphaolefin may be 30 to 70°C, more preferably 40 to 60°C, and even more preferably 45 to 55°C. The pressure within the reactor may be 1 to 5 bar, more preferably 1 to 3 bar, and even more preferably 1 to 2 bar. The reaction temperature can be controlled through the heat exchanger 22, and the pressure can be adjusted through the gas vent 31 of the BF 3 gas separator 30.

한편, 상기 폴리알파올레핀의 제조 방법은 올리고머화 공정을 통해 제조된 알파올레핀 올리고머를 수소화 처리하는 수소화 공정을 더 포함할 수 있다. 즉 상기 폴리알파올레핀의 올리고머화 반응 후 수소화 반응을 통해 이중결합을 포화 상태로 변환시켜 수소화된 폴리알파올레핀을 제조할 수 있다. 이때, 상기 소수화 공정은 통상적인 방법으로 수행될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 니켈(Ni)계 촉매; 코발트(Co)계 촉매; 또는 팔라듐(Pd)계 또는 백금(Pt)계 등의 귀금속 촉매;를 사용하여 수행될 수 있다.Meanwhile, the method for producing polyalphaolefin may further include a hydrogenation process of hydrogenating the alphaolefin oligomer prepared through the oligomerization process. That is, after the oligomerization reaction of the polyalphaolefin, the double bond can be converted to a saturated state through a hydrogenation reaction to produce hydrogenated polyalphaolefin. At this time, the hydrophobization process may be performed by a conventional method, specifically, for example, using a nickel (Ni)-based catalyst; Cobalt (Co)-based catalyst; Alternatively, it may be performed using a noble metal catalyst such as palladium (Pd) or platinum (Pt).

전술한 방법을 통해 제조된 폴리알파올레핀은 알파올레핀의 올리고머 혼합물일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체 함량이 11 중량% 미만일 수 있으며, 알파올레핀의 육량체 이상의 함량이 10 중량% 미만일 수 있다. 보다 좋게는 알파올레핀의 이량체 함량이 10 중량% 미만일 수 있으며, 알파올레핀의 육량체 이상의 함량이 8 중량% 미만일 수 있고, 더욱 좋게는 알파올레핀의 이량체 함량이 5 중량% 미만일 수 있으며, 알파올레핀의 육량체 이상의 함량이 5 중량% 미만일 수 있다. 또한, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 오량체 함량이 5 중량% 이상일 수 있으며, 보다 좋게는 10 중량% 이상, 더욱 좋게는 15 중량% 이상일 수 있다. 이때, 상기 알파올레핀의 이량체 또는 육량체 이상 함량의 하한은 0일 수 있으며, 상기 알파올레핀의 오량체 함량의 상한은 25 중량%일 수 있다. The polyalphaolefin prepared through the above-described method may be an oligomer mixture of alpha-olefins. More specifically, the oligomer mixture may have a dimer content of alpha-olefins of less than 11% by weight and a content of hexamers or more of alpha-olefins. It may be less than 10% by weight. More preferably, the dimer content of the alpha olefin may be less than 10% by weight, the content of hexamers or more of the alpha olefin may be less than 8% by weight, and even more preferably, the dimer content of the alpha olefin may be less than 5% by weight, and the alpha olefin may have a dimer content of less than 5% by weight. The content of hexamers or more of olefin may be less than 5% by weight. In addition, the oligomer mixture may have an alpha-olefin pentamer content of 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, and even more preferably 15% by weight or more. At this time, the lower limit of the dimer or hexamer content of the alpha-olefin may be 0, and the upper limit of the pentamer content of the alpha-olefin may be 25% by weight.

이처럼, 본 발명에 따른 폴리알파올레핀의 제조 방법을 통해 제조된 올리고머 혼합물은 단증류 분리 공정을 수행하지 않아도 이량체 및 육량체 이상의 올리고머 함량은 낮고, 삼량체, 사량체 및 오량체 올리고머의 함량은 높아 열적 및 산화 안정성, 저휘발성, 저유동점 및 고점도 지수를 갖는 윤활유로 활용이 가능할 수 있다. 물론 필요에 따라 각 올리고머의 함량을 세밀하게 조절하기 위하여 단증류 분리 공정을 더 수행할 수 있으며, 본 발명이 이를 배제하는 것은 아니다. As such, the oligomer mixture prepared through the method for producing polyalphaolefin according to the present invention has a low content of oligomers of dimer and hexamer or higher, and has a low content of trimer, tetramer, and pentamer oligomers even without performing a simple distillation separation process. It can be used as a lubricant with high thermal and oxidation stability, low volatility, low pour point, and high viscosity index. Of course, if necessary, a simple distillation separation process may be further performed to finely control the content of each oligomer, and the present invention does not exclude this.

아울러, 상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체/오량체 중량비가 3 이하일 수 있고, 알파올레핀의 삼량체/사량체 중량비가 2 이하일 수 있다. 보다 좋게는 알파올레핀의 이량체/오량체 중량비가 2 이하일 수 있고, 알파올레핀의 삼량체/사량체 중량비가 1.7 이하일 수 있다. 이때, 상기 알파올레핀의 이량체/오량체의 중량비 하한은 0일 수 있으며, 알파올레핀의 삼량체/사량체의 중량비 하한은 0.1일 수 있다.In addition, the oligomer mixture may have a dimer/pentamer weight ratio of alpha-olefins of 3 or less, and a trimer/tetramer weight ratio of alpha-olefins of 2 or less. More preferably, the dimer/pentamer weight ratio of alpha-olefin may be 2 or less, and the trimer/tetramer weight ratio of alpha-olefin may be 1.7 or less. At this time, the lower limit of the weight ratio of the dimer/pentamer of the alpha-olefin may be 0, and the lower limit of the weight ratio of the trimer/tetramer of the alpha-olefin may be 0.1.

이와 같은 폴리알파올레핀을 포함하는 윤활유는 자동차 윤활유, 기어 오일, 산업윤활유, 그리스 등의 분야에서, 윤활기유, 점도 조절제(Viscosity modifier), 점도지수 향상제, 윤활성 첨가제 등으로 사용될 수 있다.Lubricating oils containing such polyalphaolefins can be used as lubricating base oils, viscosity modifiers, viscosity index improvers, lubricity additives, etc. in fields such as automobile lubricants, gear oils, industrial lubricants, and greases.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 아래 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples and comparative examples. The examples below are only intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the examples below.

[비교예 1][Comparative Example 1]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3-부탄올 착화합물(BF3-BuOH, 몰비 1)을 67.9 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입하였다. 온도 50℃ 및 압력 1.5 bar를 유지하면서 60분 동안 중합을 진행하였고, 원치 않는 추가적인 중합이 진행되지 않게 하기 위하여 반응 중지제(20 중량% NaOH 수용액)를 주입하여 촉매를 비활성화 시켜 반응을 종결시켰다. 비활성화된 촉매 및 기타 금속류들은 물 세척하여 제거하였다. 반응 중지제의 최소 접촉 유량은 반응물의 유량의 90-100%에 해당(무게비)되며 역압력조절기를 통해 연속적으로 배출한 중합체에 투입하여 반응을 종결하였다. 다음으로 상층의 유기층을 추출하고, 미반응된 1-데센 및 부반응 생성물인 데센 이성질체를 스트리핑하여 제거하여 데센 올리고머(PAO)를 제조하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a supply rate of 3200 kg/hr, while simultaneously BF 3 -butanol complex (BF 3 -BuOH, molar ratio 1) is fed into the continuous reactor at a supply rate of 67.9 kg/hr. did. Polymerization was carried out for 60 minutes while maintaining a temperature of 50°C and a pressure of 1.5 bar. To prevent further unwanted polymerization from proceeding, a reaction stopper (20 wt% NaOH aqueous solution) was injected to deactivate the catalyst and terminate the reaction. Deactivated catalysts and other metals were removed by washing with water. The minimum contact flow rate of the reaction stopper corresponds to 90-100% of the flow rate of the reactants (weight ratio), and the reaction was terminated by adding it to the polymer continuously discharged through a reverse pressure regulator. Next, the upper organic layer was extracted, and unreacted 1-decene and side reaction product decene isomers were removed by stripping to prepare decene oligomer (PAO).

이후, 니켈계 촉매(니켈 함량 21~32 중량%)를 사용하여 수소화처리 함으로써 수소화된 데센 올리고머를 수득하였다.Afterwards, hydrogenated decene oligomer was obtained by hydrogenation using a nickel-based catalyst (nickel content 21-32% by weight).

[비교예 2][Comparative Example 2]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 5 cc/min, 부탄올을 0.03 cc/min의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 연속 반응기 상부로 BF3를 연속 공급하였으며, 온도 50℃ 및 압력 3 bar를 유지하면서 60분 동안 중합을 진행한 것 외 모든 공정을 비교예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer was continuously fed into the continuous reactor at a supply rate of 5 cc/min and butanol at a supply rate of 0.03 cc/min, while BF 3 was continuously supplied to the top of the continuous reactor at a temperature of 50°C and a pressure of 3 bar. All processes were performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that polymerization was maintained for 60 minutes.

[비교예 3][Comparative Example 3]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 5 cc/min, 부탄올을 0.035 cc/min의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 연속 반응기 상부로 BF3를 연속 공급하였으며, 온도 50℃ 및 압력 3 bar를 유지하면서 60분 동안 중합을 진행한 것 외 모든 공정을 비교예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer was continuously fed into the continuous reactor at a supply rate of 5 cc/min and butanol at a supply rate of 0.035 cc/min, while BF 3 was continuously supplied to the top of the continuous reactor at a temperature of 50°C and a pressure of 3 bar. All processes were performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that polymerization was maintained for 60 minutes.

[비교예 4][Comparative Example 4]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 5 cc/min, 부탄올을 0.03 cc/min의 공급량으로 연속적으로 공급하되, 1-데센 단량체 및 부탄올과 함께 BF3를 함께 공급하였으며, 온도 50℃ 및 압력 3 bar를 유지하면서 60분 동안 중합을 진행한 것 외 모든 공정을 비교예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer was continuously supplied to the continuous reactor at a supply rate of 5 cc/min and butanol at a supply rate of 0.03 cc/min. BF 3 was supplied together with 1-decene monomer and butanol, and the temperature was 50°C. All processes were carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that polymerization was carried out for 60 minutes while maintaining a pressure of 3 bar.

[비교예 5][Comparative Example 5]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 5 cc/min, 부탄올을 0.035 cc/min의 공급량으로 공급하되, 1-데센 단량체 및 부탄올과 함께 BF3를 함께 공급하였으며, 온도 50℃ 및 압력 3 bar를 유지하면서 60분 동안 중합을 진행한 것 외 모든 공정을 비교예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer was supplied to the continuous reactor at a supply rate of 5 cc/min and butanol at a supply rate of 0.035 cc/min. BF 3 was supplied together with 1-decene monomer and butanol, and the temperature was 50°C and the pressure was 3. All processes were carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that polymerization was carried out for 60 minutes while maintaining the bar.

[실시예 1][Example 1]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3는 26.24 kg/hr의 공급량으로 루프 반응기에 주입하고, 부탄올은 26.24 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입한 것 외 모든 공정을 비교예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a feed rate of 3200 kg/hr, while BF 3 is fed into the loop reactor at a feed rate of 26.24 kg/hr, and butanol is continuously fed at a feed rate of 26.24 kg/hr. All processes other than injection into the reactor were performed in the same manner as in Comparative Example 1.

[실시예 2][Example 2]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3는 30.15 kg/hr의 공급량으로 루프 반응기에 주입하고, 부탄올은 20.1 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a feed rate of 3200 kg/hr, while BF 3 is fed into the loop reactor at a feed rate of 30.15 kg/hr, and butanol is continuously fed at a feed rate of 20.1 kg/hr. All processes other than injection into the reactor were performed in the same manner as in Example 1.

[실시예 3][Example 3]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3는 36.0 kg/hr의 공급량으로 루프 반응기에 주입하고, 부탄올은 18.0 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a feed rate of 3200 kg/hr, while BF 3 is fed into the loop reactor at a feed rate of 36.0 kg/hr, and butanol is continuously fed at a feed rate of 18.0 kg/hr. All processes other than injection into the reactor were performed in the same manner as in Example 1.

[실시예 4][Example 4]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3는 2.8 kg/hr의 공급량으로 루프 반응기에 주입하고, BF3-부탄올 착화합물(BF3-BuOH, 몰비 1)은 46.11 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a feed rate of 3200 kg/hr, while BF 3 is fed into the loop reactor at a feed rate of 2.8 kg/hr, and BF 3 -butanol complex (BF 3 -BuOH) , molar ratio 1) was carried out in the same manner as in Example 1 except that the molar ratio was injected into the continuous reactor at a supply rate of 46.11 kg/hr.

[실시예 5][Example 5]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3는 3.9 kg/hr의 공급량으로 루프 반응기에 주입하고, BF3-부탄올 착화합물(BF3-BuOH, 몰비 1)은 39.34 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입한 것 외 모든 공정을 실시예 4와 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a feed rate of 3200 kg/hr, while BF 3 is fed into the loop reactor at a feed rate of 3.9 kg/hr, and BF 3 -butanol complex (BF 3 -BuOH) , molar ratio 1) was carried out in the same manner as in Example 4 except that the molar ratio was injected into the continuous reactor at a supply rate of 39.34 kg/hr.

[실시예 6][Example 6]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3는 5.7 kg/hr의 공급량으로 루프 반응기에 주입하고, BF3-부탄올 착화합물(BF3-BuOH, 몰비 1)은 37.34 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입한 것 외 모든 공정을 실시예 4와 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a feed rate of 3200 kg/hr, while BF 3 is fed into the loop reactor at a feed rate of 5.7 kg/hr, and BF 3 -butanol complex (BF 3 -BuOH) , molar ratio 1) was carried out in the same manner as in Example 4 except that the feed was injected into the continuous reactor at a supply rate of 37.34 kg/hr.

[실시예 7][Example 7]

올리고머화 반응 시 연속 반응기에 1-데센 단량체를 3200 kg/hr의 공급량으로 연속적으로 투입하면서 동시에 BF3는 10.1 kg/hr의 공급량으로 루프 반응기에 주입하고, BF3-부탄올 착화합물은 32.57 kg/hr의 공급량으로 연속 반응기에 주입한 것 외 모든 공정을 실시예 4와 동일하게 진행하였다.During the oligomerization reaction, 1-decene monomer is continuously fed into the continuous reactor at a feed rate of 3200 kg/hr, while BF 3 is fed into the loop reactor at a feed rate of 10.1 kg/hr, and BF 3 -butanol complex is fed at 32.57 kg/hr. All processes were carried out in the same manner as in Example 4, except that the supply amount was injected into the continuous reactor.

주입량Injection amount BuOH/BF3 총 몰비BuOH/BF 3 total molar ratio 1-데센1-decene BF3 BF 3 BuOHBuOH BF3-BuOHBF 3 -BuOH 실시예 1Example 1 3200 ㎏/hr3200 kg/hr 26.24 ㎏/hr26.24 kg/hr 루프 반응기로 공급Feed to loop reactor 26.24 ㎏/hr26.24 kg/hr -- 0.910.91 실시예 2Example 2 30.15 ㎏/hr30.15 kg/hr 20.1 ㎏/hr20.1 kg/hr -- 0.610.61 실시예 3Example 3 36.0 ㎏/hr36.0 kg/hr 18.0 ㎏/hr18.0 kg/hr -- 0.460.46 실시예 4Example 4 2.8 ㎏/hr2.8 kg/hr -- 46.11 ㎏/hr46.11 kg/hr 0.890.89 실시예 5Example 5 3.9 ㎏/hr3.9 kg/hr -- 39.34 ㎏/hr39.34 kg/hr 0.830.83 실시예 6Example 6 5.7 ㎏/hr5.7 kg/hr -- 37.34 ㎏/hr37.34 kg/hr 0.760.76 실시예 7Example 7 10.1 ㎏/hr10.1 kg/hr -- 32.57 ㎏/hr32.57 kg/hr 0.610.61 비교예 1Comparative Example 1 -- -- -- 67.9 ㎏/hr67.9 kg/hr 1.01.0 비교예 2Comparative Example 2 5 cc/min5 cc/min 8.055 cc/min8.055 cc/min 연속 반응기 상부로 공급Feed to the top of the continuous reactor 0.03 cc/min0.03 cc/min -- 1.01.0 비교예 3Comparative Example 3 9.397 cc/min9.397 cc/min 0.035 cc/min0.035 cc/min -- 1.01.0 비교예 4Comparative Example 4 8.055 cc/min8.055 cc/min 원료와 함께 연속 반응기로 공급Feed into continuous reactor with raw materials 0.03 cc/min0.03 cc/min -- 1.01.0 비교예 5Comparative Example 5 9.397 cc/min9.397 cc/min 0.035 cc/min0.035 cc/min -- 1.01.0

[특성 평가][Characteristics Evaluation]

올리고머화 단계를 통해 만들어진 데센 올리고머 혼합물을 가스 크로마토그래피-불꽃이온화검출기(GC-FID, 컬럼 Agilent HP-5HT)로 분석하여 각 데센 올리고머(이량체 C20, 삼량체 C30, 사량체 C40, 오량체 C50, 육량체 이상 C60)의 함량을 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The decene oligomer mixture prepared through the oligomerization step was analyzed by gas chromatography-flame ionization detector (GC-FID, column Agilent HP-5HT) to determine the size of each decene oligomer (dimer C20, trimer C30, tetramer C40, and pentamer C50). , the content of hexamer or higher C60) was confirmed, and the results are shown in Table 2 below.

PAO
수득률 (%)
P.A.O.
Yield (%)
각 데센 올리고머 함량 (중량%)Content of each decene oligomer (% by weight) C20/C50
중량비
C20/C50
weight ratio
C30/C40
중량비
C30/C40
weight ratio
C20C20 C30C30 C40C40 C50C50 C60 이상C60 and above 실시예 1Example 1 8181 6.66.6 52.552.5 31.231.2 7.47.4 2.32.3 0.890.89 1.681.68 실시예 2Example 2 8282 6.66.6 48.948.9 31.431.4 8.98.9 4.24.2 0.740.74 1.561.56 실시예 3Example 3 8282 7.37.3 51.651.6 30.830.8 8.08.0 2.32.3 0.910.91 1.681.68 실시예 4Example 4 8282 6.76.7 52.652.6 32.332.3 6.96.9 1.51.5 0.970.97 1.631.63 실시예 5Example 5 8282 5.75.7 41.641.6 39.639.6 11.211.2 1.91.9 0.510.51 1.051.05 실시예 6Example 6 8282 3.23.2 37.737.7 39.239.2 16.316.3 3.63.6 0.200.20 0.960.96 실시예 7Example 7 8585 3.13.1 31.731.7 40.540.5 19.919.9 4.84.8 0.160.16 0.780.78 비교예 1Comparative Example 1 8080 11.411.4 60.560.5 25.425.4 2.62.6 0.10.1 4.384.38 2.382.38 비교예 2Comparative Example 2 8383 21.9621.96 51.2851.28 19.8119.81 3.903.90 3.053.05 5.635.63 2.592.59 비교예 3Comparative Example 3 9090 18.5418.54 42.4642.46 26.6826.68 6.596.59 5.735.73 2.812.81 1.591.59 비교예 4Comparative Example 4 9090 13.5713.57 43.0843.08 27.8827.88 8.258.25 7.227.22 1.641.64 1.551.55 비교예 5Comparative Example 5 8989 17.0917.09 43.9443.94 27.4927.49 6.976.97 4.514.51 2.452.45 1.601.60

상기 표 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 제조 방법에 따라, 순환펌프 이후의 순환배관을 통해 BF3를 루프 반응기로 공급한 실시예 1 내지 7의 경우, BF3 가스의 반응기 내 체류 시간이 증가하여 BuOH/BF3의 총 몰비를 1 미만으로 조절할 수 있었다.Referring to Tables 1 and 2 above, in the case of Examples 1 to 7 in which BF 3 was supplied to the loop reactor through the circulation pipe after the circulation pump according to the production method of the present invention, the residence time of the BF 3 gas in the reactor was By increasing, the total molar ratio of BuOH/BF 3 could be adjusted to less than 1.

반면, 비교예 1의 경우, BF3-BuOH 형태로 촉매가 주입됨에 따라 BuOH/BF3의 총 몰비는 1.0이었으며, 비교예 2 내지 4의 경우, 과량의 BF3 가스를 주입하여도 대부분의 BF3 가스가 반응물(액상)로부터 분리되어 기상으로 존재하였으며, 이에 따라 2-phase(액상-기상) 형태로 반응이 진행되어 과량의 BF3 가스를 주입한 효과가 거의 없었으며, 반응에 관여한 BuOH/BF3의 총 몰비는 1.0인 것으로 판단된다.On the other hand, in the case of Comparative Example 1, as the catalyst was injected in the form of BF 3 -BuOH, the total molar ratio of BuOH/BF 3 was 1.0, and in Comparative Examples 2 to 4, most of the BF was injected even if an excessive amount of BF 3 gas was injected. 3 gas was separated from the reactant (liquid phase) and existed as a gas phase, and as a result, the reaction proceeded in a 2-phase (liquid-vapor phase) form, so there was little effect of injecting an excessive amount of BF 3 gas, and BuOH involved in the reaction The total molar ratio of /BF 3 is judged to be 1.0.

이처럼, 루프 반응기를 통해 별도로 BF3 가스를 주입하여 촉매 및 공촉매 중 BuOH/BF3의 총 몰비가 1 미만이 되도록 조절해준 실시예 1 내지 7의 경우, 비교예 1 내지 5 대비 수소화된 데센 이량체(C20)의 비율이 현저하게 낮았으며, 단증류 분리 공정을 수행하지 않았음도 데센 이량체(C20)의 함량이 7.3 중량% 이하로 낮고, 윤활유에 유용한 삼량체, 사량체 및 오량체의 비율이 보다 높아 윤활유로서 유용함을 확인 할 수 있었다.In this way, in Examples 1 to 7, in which BF 3 gas was separately injected through the loop reactor and the total molar ratio of BuOH / BF 3 in the catalyst and cocatalyst was adjusted to be less than 1, the hydrogenated decene dimer compared to Comparative Examples 1 to 5 The proportion of the decene dimer (C20) was significantly low, and even though the simple distillation separation process was not performed, the content of the decene dimer (C20) was low at less than 7.3% by weight, and the ratio of the trimer, tetramer, and pentamer useful for lubricating oil. It was higher than this, confirming its usefulness as a lubricant.

10: 연속 반응기 20: 루프 반응기
21: 순환펌프 22: 열교환기
30: 가스 분리기 31: 가스 벤트
40: 분리기(coalesce)
10: continuous reactor 20: loop reactor
21: circulation pump 22: heat exchanger
30: gas separator 31: gas vent
40: Separator (coalesce)

Claims (18)

연속 반응기; 및 상기 연속 반응기의 하단배출부로부터 반응물을 공급 받아 순환펌프 및 순환배관을 통해 반응물을 연속 반응기로 재공급하는 루프 반응기;를 포함하는 반응 장치를 이용한 폴리알파올레핀의 제조 방법에 있어서,
알파올레핀을 포함하는 원료를 상기 연속 반응기로 주입하는 단계;
BF3 가스를 포함하는 촉매를 상기 루프 반응기로 주입하는 단계; 및
BF3-착화제의 착화합물 또는 착화제를 포함하는 공촉매를 상기 연속 반응기로 주입하는 단계;를 포함하며,
상기 촉매 및 공촉매 중 착화제/BF3의 몰비는 1 미만인 것을 특징으로 하는, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
continuous reactor; And a loop reactor that receives reactants from the bottom discharge of the continuous reactor and re-supplies the reactants to the continuous reactor through a circulation pump and circulation pipe. In the method for producing polyalphaolefin using a reaction device comprising a,
Injecting raw materials containing alpha-olefin into the continuous reactor;
Injecting a catalyst containing BF 3 gas into the loop reactor; and
BF 3 - Injecting a complex of a complexing agent or a cocatalyst containing a complexing agent into the continuous reactor,
A method for producing polyalphaolefin, characterized in that the molar ratio of complexing agent / BF 3 in the catalyst and cocatalyst is less than 1.
제1항에 있어서,
상기 BF3 가스는 순환펌프 이후 루프 반응기로 주입되는, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the BF 3 gas is injected into a loop reactor after a circulation pump.
제1항에 있어서,
상기 BF3 가스는 원료 100 몰(mol)에 대하여 0.01 내지 10 몰로 첨가되는, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the BF 3 gas is added in an amount of 0.01 to 10 mol based on 100 mol of the raw material.
제1항에 있어서,
상기 착화제는 알코올 화합물을 포함하는, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the complexing agent includes an alcohol compound.
제4항에 있어서,
상기 착화제는 탄소수 1 내지 10의 알코올 화합물을 포함하는, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to paragraph 4,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the complexing agent includes an alcohol compound having 1 to 10 carbon atoms.
제5항에 있어서,
상기 착화제는 부탄올인, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to clause 5,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the complexing agent is butanol.
제1항에 있어서,
상기 알파올레핀은 탄소수 6 내지 14의 알파올레핀을 포함하는, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the alpha olefin includes an alpha olefin having 6 to 14 carbon atoms.
제7항에 있어서,
상기 알파올레핀은 1-데센인, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
In clause 7,
The alpha olefin is 1-decene, a method for producing polyalpha olefin.
제1항에 있어서,
상기 폴리알파올레핀은 알파올레핀의 올리고머 혼합물인, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the polyalphaolefin is an oligomer mixture of alphaolefins.
제9항에 있어서,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체 함량이 11 중량% 미만인, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to clause 9,
The method for producing polyalphaolefin, wherein the oligomer mixture has a dimer content of alphaolefin of less than 11% by weight.
제9항에 있어서,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 오량체 함량이 5 중량% 이상인, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to clause 9,
A method for producing polyalphaolefin, wherein the oligomer mixture has a pentamer content of alphaolefin of 5% by weight or more.
제9항에 있어서,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체/오량체 중량비가 3 이하인, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to clause 9,
The method for producing polyalphaolefin, wherein the oligomer mixture has a dimer/pentamer weight ratio of alphaolefin of 3 or less.
제9항에 있어서,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 삼량체/사량체 중량비가 2 이하인, 폴리알파올레핀의 제조 방법.
According to clause 9,
The method for producing polyalphaolefin, wherein the oligomer mixture has a trimer/tetramer weight ratio of alphaolefin of 2 or less.
제1항 내지 제13항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 폴리알파올레핀의 제조 방법으로 제조된 폴리알파올레핀으로,
상기 폴리알파올레핀은 알파올레핀의 올리고머 혼합물이며,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체 함량이 11 중량% 미만인, 폴리알파올레핀.
Polyalphaolefin produced by the method for producing polyalphaolefin according to any one of claims 1 to 13,
The polyalphaolefin is an oligomeric mixture of alphaolefins,
The oligomer mixture is a polyalphaolefin having a dimer content of alphaolefin of less than 11% by weight.
제14항에 있어서,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 오량체 함량이 5 중량% 이상인, 폴리알파올레핀.
According to clause 14,
The oligomer mixture is a polyalphaolefin having a pentamer content of 5% by weight or more.
제14항에 있어서,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 이량체/오량체 중량비가 3 이하인, 폴리알파올레핀.
According to clause 14,
The oligomer mixture is a polyalphaolefin in which the dimer/pentamer weight ratio of alphaolefin is 3 or less.
제14항에 있어서,
상기 올리고머 혼합물은 알파올레핀의 삼량체/사량체 중량비가 2 이하인, 폴리알파올레핀.
According to clause 14,
The oligomer mixture is a polyalphaolefin having a trimer/tetramer weight ratio of alphaolefin of 2 or less.
연속 반응기; 및 상기 연속 반응기의 하단배출부로부터 반응물을 공급 받아 순환펌프 및 순환배관을 통해 반응물을 연속 반응기로 재공급하는 루프 반응기;를 포함하는 폴리알파올레핀 제조용 반응 장치로,
알파올레핀을 포함하는 원료, 및 BF3-착화제의 착화합물 또는 착화제를 포함하는 공촉매는 상기 연속 반응기로 직접 주입되며,
BF3 가스를 포함하는 촉매는 상기 순환펌프 이후의 순환배관을 통해 루프 반응기로 주입되는 것을 특징으로 하는, 폴리알파올레핀 제조용 반응 장치.
continuous reactor; And a loop reactor that receives reactants from the bottom discharge of the continuous reactor and re-supplies the reactants to the continuous reactor through a circulation pump and circulation pipe. A reaction device for producing polyalphaolefin, comprising:
A raw material containing alpha-olefin and a complex of BF 3 -complexing agent or a cocatalyst containing a complexing agent are directly injected into the continuous reactor,
A reaction device for producing polyalphaolefin, characterized in that the catalyst containing BF 3 gas is injected into the loop reactor through the circulation pipe after the circulation pump.
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