RU2660907C1 - Catalyst for producing synthetic high viscosity oils and method for preparation thereof - Google Patents

Catalyst for producing synthetic high viscosity oils and method for preparation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2660907C1
RU2660907C1 RU2018106126A RU2018106126A RU2660907C1 RU 2660907 C1 RU2660907 C1 RU 2660907C1 RU 2018106126 A RU2018106126 A RU 2018106126A RU 2018106126 A RU2018106126 A RU 2018106126A RU 2660907 C1 RU2660907 C1 RU 2660907C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
toluene
mixture
catalyst
hexane
solution
Prior art date
Application number
RU2018106126A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Ашотович Арутюнов
Александр Викторович Кулик
Светлана Николаевна Потапова
Дмитрий Викторович Светиков
Евгений Валерьевич Королёв
Ольга Александровна Пантюх
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") filed Critical Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть")
Priority to RU2018106126A priority Critical patent/RU2660907C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2660907C1 publication Critical patent/RU2660907C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04Alumina
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/26Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
    • B01J31/38Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of titanium, zirconium or hafnium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F17/00Metallocenes

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a technology for the preparation of catalysts for producing synthetic high viscosity base polyalphaolefin oils. To produce synthetic base polyalphaolefin oils, provided is a catalyst that is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis(isopropylcyclopentadienyl)zirconium dichloride in toluene, having a molar ratio Al/Zr=(250–1,000), amount of Zr is (36-9) mcmol. Method for producing a catalyst is characterized in preparing isopropylcyclopentadiene ligand by mixing dimethylsulfoxide, potassium hydroxide and cyclopentadiene and stirring the reaction mass, cooling the mass to a temperature of 2–6 °C, adding isopropyl bromide and stirring for 1–3 hours, adding 5 % solution of hydrochloric acid, extraction with hexane, washing with water from dimethylsulfoxide residues, drying, distillation and selection of fractions in the temperature range of 50–63 °C, adding diethyl ether and a solution of butyllithium in hexane to the obtained isopropylcyclopentadiene, stirring for 30–60 minutes, adding zirconium (IV) chloride at 0–2 °C, stirring the mixture for 2–3 hours, further heating to room temperature and adding hexane to the resulting mass, filtering the mixture and separating from the filtrate bis(isopropylcyclopentadienyl)zirconium dichloride, which is dissolved in toluene, and the resulting solution is mixed with the modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene, based on calculation of molar ratio Al/Zr=(250–1,000), Zr – in an amount (36-9) mcmol, with constant stirring for 1–10 minutes. High conversion of octene-1 (more than 80 %) and production of synthetic polyalphaolefin base oils of different viscosity range from 15.09 to 115.9 mm2/s at 100 °C with high viscosity indexes (from 186 to 246) and low pour points (-47…-59 °C) are provided.
EFFECT: preparation of a catalyst exhibiting enhanced catalytic activity.
2 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к технологии приготовления катализаторов для получения синтетических высоковязких полиальфаолефиновых базовых масел.The invention relates to the petrochemical industry, and in particular to a technology for the preparation of catalysts for synthetic high-viscosity polyalphaolefin base oils.

В настоящее время в связи с развитием техники, разработкой и внедрением нового современного оборудования, изменением условий эксплуатации машин и механизмов, ужесточаются требования к современным смазочным материалам, а следовательно, и к базовым маслам, составляющим основу товарных смазочных материалов.Currently, in connection with the development of technology, the development and implementation of new modern equipment, changes in the operating conditions of machines and mechanisms, the requirements for modern lubricants and, therefore, for base oils, which form the basis of commercial lubricants, are being tightened.

С целью улучшения свойств синтетических смазочных материалов акцент исследований сделан в направлении разработки жидкостей, обладающих необходимыми вязкостными характеристиками в широком диапазоне температур, улучшенным индексом вязкости, высокой термической и окислительной стабильностью, а также низкими температурами застывания.In order to improve the properties of synthetic lubricants, research has been focused on the development of fluids with the necessary viscosity characteristics in a wide temperature range, improved viscosity index, high thermal and oxidative stability, and low pour points.

Полиальфаолефиновые масла - наиболее востребованный тип синтетических смазочных масел, в полной мере отвечающих возросшим техническим и экологическим требованиям к основам смазочных масел.Polyalphaolefin oils are the most demanded type of synthetic lubricating oils that fully meet the increased technical and environmental requirements for lubricating oil bases.

Особый сегмент занимают высоковязкие полиальфаолефиновые масла, которые представляют собой олигомеры, преимущественно полученные в процессе олигомеризации альфа-олефинов С620 в присутствии гомогенных и гетерогенных катализаторов.A special segment is occupied by highly viscous polyalphaolefin oils, which are oligomers predominantly obtained in the process of oligomerization of C 6 -C 20 alpha olefins in the presence of homogeneous and heterogeneous catalysts.

Высоковязкие ПАОМ используются в качестве базовых основ для получения синтетических и полусинтетических моторных, трансмиссионных, компрессорных и вакуумных масел, масел для судовых двигателей с большим сроком службы и основы смазок с широким диапазоном рабочих температур.Highly viscous PAOMs are used as the basic bases for the production of synthetic and semi-synthetic motor, transmission, compressor and vacuum oils, oils for marine engines with a long service life and the basis of lubricants with a wide range of operating temperatures.

Важное значение имеет тип используемого в процессе олигомеризации альфа-олефинов катализатора, который оказывает влияние как на выход целевого продукта, так и на реологические свойства полученных ПАОМ.Of great importance is the type of catalyst used in the oligomerization process of alpha-olefins, which affects both the yield of the target product and the rheological properties of the obtained PAOM.

Одним из значительных направлений в настоящее время является разработка металлокомплексных катализаторов, обеспечивающих получение высоковязких продуктов широкого диапазона вязкости с улучшенными свойствами, что расширяет потенциальную область применения смазочных материалов.One of the significant directions at present is the development of metal complex catalysts that provide highly viscous products with a wide viscosity range with improved properties, which expands the potential field of application of lubricants.

Отличительным преимуществом таких катализаторов является их высокая активность в процессе олигомеризации альфа-олефинов, а именно высокий выход полиальфаолефиновых базовых масел на грамм катализатора, а также получение высоковязких продуктов с заданными свойствами, отличающимися высокой однородностью.A distinctive advantage of such catalysts is their high activity in the process of oligomerization of alpha olefins, namely, a high yield of polyalphaolefin base oils per gram of catalyst, as well as the production of highly viscous products with desired properties that are highly uniform.

Каталитическая система на основе металлоценового катализатора для синтеза высоковязких ПАО, как правило, включает предшественник катализатора (прекурсор) и со-катализатор. В качестве со-катализаторов часто используются алкилалюминиевые соединения или бораты.The catalyst system based on a metallocene catalyst for the synthesis of highly viscous PAO typically includes a catalyst precursor (precursor) and a co-catalyst. Alkyl aluminum compounds or borates are often used as co-catalysts.

Среди широкого спектра металлоценовых каталитических систем следует выделить алкилзамещенные циклопентадиенильные немостиковые прекурсоры, которые по сравнению с инденильными и флуоренильными прекурсорами отличаются высокой устойчивостью и простотой приготовления:Among a wide range of metallocene catalytic systems, it is necessary to distinguish alkyl-substituted cyclopentadienyl nonbridge precursors, which, in comparison with indenyl and fluorenyl precursors, are characterized by high stability and ease of preparation:

Figure 00000001
Figure 00000001

В катализаторах данного типа в качестве прекурсора может выступать соединение следующего типа:In the catalysts of this type, the following type of compound can act as a precursor:

Figure 00000002
Figure 00000002

Где М - металл IV группы (Ti, Zr, Hf);Where M is a metal of group IV (Ti, Zr, Hf);

X - алкильный или галогеновый заместитель (например, метил, этил, хлор);X is an alkyl or halogen substituent (e.g. methyl, ethyl, chlorine);

L - замещенный циклопентадиенильный лиганд:L is a substituted cyclopentadienyl ligand:

Figure 00000003
Figure 00000003

Способ синтеза алкилзамещенного циклопентадиенилциркония (титана, гафния) дихлорида включает в себя две следующие стадии.The method for the synthesis of alkyl substituted cyclopentadienyl zirconium (titanium, hafnium) dichloride involves the following two steps.

1. Синтез алкилциклопентадиена.1. Synthesis of alkylcyclopentadiene.

2. Синтез алкилзамещенного циклопентадиенилциркония (титана, гафния) дихлорида.2. Synthesis of alkyl substituted cyclopentadienyl zirconium (titanium, hafnium) dichloride.

Известны следующие способы получения алкилциклопентадиенильного лиганда.The following methods are known for producing an alkylcyclopentadienyl ligand.

1. Получение циклопентадиенилмагний хлорида в тетрагидрофуране с последующим добавлением алкилбромида (например, бутилбромида, пропилбромида, этил бромида).1. Preparation of cyclopentadienyl magnesium chloride in tetrahydrofuran followed by the addition of alkyl bromide (for example, butyl bromide, propyl bromide, ethyl bromide).

2. Получение циклопентадиенилнатрия (калия) с последующим добавлением алкилбромида (например, бутилбромида, пропилбромида, этилбромида).2. Preparation of cyclopentadienyl sodium (potassium) followed by alkyl bromide (eg, butyl bromide, propyl bromide, ethyl bromide).

Известен способ приготовления катализатора для получения синтетических базовых масел - бис(н-пропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида, согласно которому лиганд - н-пропилциклопентадиен готовили следующим способом.A known method of preparing a catalyst for producing synthetic base oils - bis (n-propylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, according to which the ligand - n-propylcyclopentadiene was prepared in the following way.

В 200 л реактор высокого давления из нержавеющей стали с рубашкой и мешалкой добавляли 6,5 кг пропилбромида (53 моль) и 7 кг ТГФ. Смесь нагревали до температуры кипения с обратным холодильником до температуры 64°С и добавляли сырье - CpMgCl, титровали до 1,06 молярного содержания CpMgCl/MeMgCl в ТГФ с содержанием CpMgCl, составляющим 87% от реактива Гриньяра. К полученной смеси под давлением добавляли 50 кг CpMgCl в течение 2,5 ч. В стеклянном сосуде-приемнике объемом 200 л смешивали 2,25 кг ледяной уксусной кислоты и 9,1 кг воды. Через 40 мин после завершения подачи CpMgCl смесь уксусной кислоты добавляли к раствору пропилциклопентадиена в первом сосуде высокого давления. При подаче сырья изначально наблюдался сильный экзотермический эффект. В конце подачи раствор приобрел желтый прозрачный цвет.6.5 kg of propyl bromide (53 mol) and 7 kg of THF were added to a 200 L stainless steel high pressure reactor with a jacket and stirrer. The mixture was heated to reflux to 64 ° C and CpMgCl feed was added, titrated to 1.06 molar content of CpMgCl / MeMgCl in THF with a CpMgCl content of 87% of Grignard reagent. To the resulting mixture, 50 kg of CpMgCl were added under pressure for 2.5 hours. 2.25 kg of glacial acetic acid and 9.1 kg of water were mixed in a 200 l glass receiving vessel. 40 minutes after completion of the CpMgCl feed, a mixture of acetic acid was added to a solution of propylcyclopentadiene in the first pressure vessel. When supplying raw materials, a strong exothermic effect was initially observed. At the end of the feed, the solution turned yellow transparent.

К этой смеси добавляли 0,5 кг хлорида натрия и раствор перемешивали в течение двух часов. Раствор выдерживали в течение 15 мин, а нижний мутный водный раствор отводили в сосуд из нержавеющей стали объемом 400 л. К органическому слою добавляли 1,4 кг карбоната натрия, 4,5 кг хлорида натрия, 150 г твердого гидроксида натрия и 4,5 кг воды. Эту смесь перемешивали в течение 3 ч, осаждали в течение 15 мин и прозрачный водный раствор отводили в сосуд из нержавеющей стали. Смесь двухводных смесей экстрагировали 8 кг диэтилового эфира, перемешивали в течение 15 мин, осаждали в течение 15 мин и прозрачную воду сбрасывали в пластиковый барабан. Верхний слой органического эфира возвращали в первый сосуд высокого давления.To this mixture was added 0.5 kg of sodium chloride and the solution was stirred for two hours. The solution was kept for 15 minutes, and the lower turbid aqueous solution was taken into a 400 L stainless steel vessel. 1.4 kg of sodium carbonate, 4.5 kg of sodium chloride, 150 g of solid sodium hydroxide and 4.5 kg of water were added to the organic layer. This mixture was stirred for 3 hours, precipitated for 15 minutes, and the clear aqueous solution was taken into a stainless steel vessel. The mixture of two-water mixtures was extracted with 8 kg of diethyl ether, stirred for 15 minutes, precipitated for 15 minutes, and clear water was dumped into a plastic drum. The top layer of organic ether was returned to the first pressure vessel.

К этой смеси добавляли 2 кг сульфата натрия и раствор перемешивали в течение 10 ч. Раствор фильтровали через фильтр с диаметром пор 1 мкм в сосуд из нержавеющей стали объемом 100 л, где раствор отделяли от эфира и остаточного циклопентадиена в насадочной колонне. Максимальная температура куба составляла 27°С. После отгонки концентрация циклопентадиена в образце кубового остатка составляла менее 0,5%. Выход пропилциклопентадиена составил 72 мас.%. US 6175027 В1, опубл. 16.01.2001.To this mixture was added 2 kg of sodium sulfate and the solution was stirred for 10 hours. The solution was filtered through a filter with a pore diameter of 1 μm into a 100 L stainless steel vessel, where the solution was separated from ether and residual cyclopentadiene in a packed column. The maximum temperature of the cube was 27 ° C. After distillation, the cyclopentadiene concentration in the bottom residue sample was less than 0.5%. The yield of propylcyclopentadiene was 72 wt.%. US 6175027 B1, publ. 01/16/2001.

Известен способ приготовления катализатора для получения синтетических базовых масел - бис(этилциклопентадиенил)цирконий дихлорида, согласно которому лиганд - этилциклопентадиен готовили следующим способом. В 1 л круглодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой и трубкой для подачи аргона, загружали 25 г (1029 ммоль) магниевых металлических соединений и 500 мл диэтилового эфира. 84 мл (1126 ммоль) этилбромида в 100 мл диэтилового эфира добавляли по каплям в течение периода времени от 3 ч. Реакционную смесь нагревали с обратным холодильником в течение 1 ч и металлический магний растворился полностью. 75 мл (919 ммоль) свежеперегнанного циклопентадиена добавляли по каплям при сильном перемешивании и при комнатной температуре (около 25°С) в течение периода времени от 1 ч и полученную зеленоватую суспензию нагревали с обратным холодильником в течение ночи. Реакционную смесь выдерживали при температуре 0°С и по каплям добавляли 147 мл (1126 ммоль) диэтилсульфата, что приводило к образованию серого осадка. После 4-5 ч перемешивания при комнатной температуре полученную суспензию тщательно разбавляли 1 л насыщенного раствора NH4Cl в воде. Органический слой отделяли, сушили над Na2SO4 и концентрировали. Остаток очищали с помощью перегонки под вакуумом (80 мбар) при температуре 35-38°С с получением 36,4 г чистого этилциклопентадиена с выходом в виде смеси изомеров - 41%. ЕР 2204375, опубл. 07.07.2010.A known method of preparing a catalyst for the production of synthetic base oils - bis (ethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, according to which the ligand - ethylcyclopentadiene was prepared in the following way. In a 1 L round bottom flask equipped with a magnetic stirrer and an argon feed tube, 25 g (1029 mmol) of magnesium metal compounds and 500 ml of diethyl ether were charged. 84 ml (1126 mmol) of ethyl bromide in 100 ml of diethyl ether were added dropwise over a period of 3 hours. The reaction mixture was refluxed for 1 hour and the magnesium metal was completely dissolved. 75 ml (919 mmol) of freshly distilled cyclopentadiene were added dropwise with vigorous stirring and at room temperature (about 25 ° C) over a period of 1 h and the resulting greenish suspension was heated under reflux overnight. The reaction mixture was kept at 0 ° C and 147 ml (1126 mmol) of diethyl sulfate was added dropwise, resulting in a gray precipitate. After 4-5 hours of stirring at room temperature, the resulting suspension was carefully diluted with 1 L of a saturated solution of NH 4 Cl in water. The organic layer was separated, dried over Na 2 SO 4 and concentrated. The residue was purified by vacuum distillation (80 mbar) at a temperature of 35-38 ° C to obtain 36.4 g of pure ethyl cyclopentadiene in 41% yield as a mixture of isomers. EP 2204375, publ. 07/07/2010.

Недостатками данных способов приготовления каталитической системы является сложная процедура приготовления с использованием реактива Гриньяра и недостаточно высокий выход циклопентадиенильного лиганда.The disadvantages of these methods of preparing the catalytic system is a complex preparation procedure using Grignard reagent and the insufficiently high yield of cyclopentadienyl ligand.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ синтеза катализатора для получения синтетических базовых масел, описывающий способы получения различных циклопентадиенильных лигандов на примере этилциклопентадиена для приготовления бис(этилциклопентадиенила)цирконий дихлорида. Лиганд - изопропилциклопентадиен готовили следующим способом: NaH (49,3 г, 1,23 моль, 1,02 моль экв., 60% в минеральном масле) растворяли в ТГФ (600 см3) и охлаждали до 0°С в 1 дм3 шленк-колбе. Свежемономеризованный циклопентадиен (80 г, 1,21 моль, 100 см3) добавляли по каплям к смеси основание-растворитель в течение одного часа. Смесь оставляли перемешиваться при заданной температуре в течение еще одного часа, затем нагревали до комнатной температуры и выдерживали в течение ночи. Реакционную смесь снова охлаждали до температуры 0°С, перемешивали в течение 30 мин. Изопропилбромид (111,2 г, 1,02 моль экв,. 76 см3) в ТГФ (100 см3) добавляли по каплям в течение 1 ч, полученный раствор перемешивали при заданной температуре в течение еще 2 ч после добавления электрофила. Реакционную смесь нагревали до комнатной температуры и выдерживали в течение 14 ч. Полученный раствор фильтровали через колонку, заполненную цеолитом с целью отделения твердого белого вещества (NaBr). Фильтрат промывали дистиллированной водой (3×50 см3), органический слой экстрагировали гексаном (3×20 см3). Объединенные органические смеси сушили над MgSO4 и фильтровали через стеклянный фильтр с получением бледно-желтого раствора. Гомогенный раствор подвергали фракционной перегонке для удаления растворителя (гексана и толуола). При повышении температуры до 180°С получали мономеризованную смесь изопропилциклопентадиена (55,8 г) в виде бесцветной жидкости, которую хранили при температуре -60°С для последующего использования. Выход изопропилциклопентадиена составил 74 мас.%. Синтез катализатора - бис (изопропилциклопентадиенил) цирконий дихлорида проводили следующим образом. Замещенные циклопентадиеновые димеры были мономеризованы и подвергнуты взаимодействию с n-BuLi для получения нуклеофилов, которые затем реагировали с хлоридом циркония (IV) с получением замещенных металлоценов.Closest to the proposed technical solution is a method for the synthesis of a catalyst for producing synthetic base oils, which describes methods for producing various cyclopentadienyl ligands using ethylcyclopentadiene as an example for the preparation of bis (ethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride. The isopropylcyclopentadiene ligand was prepared as follows: NaH (49.3 g, 1.23 mol, 1.02 mol equiv., 60% in mineral oil) was dissolved in THF (600 cm 3 ) and cooled to 0 ° C in 1 dm 3 flask flask. Freshly monomerised cyclopentadiene (80 g, 1.21 mol, 100 cm 3 ) was added dropwise to the base-solvent mixture over one hour. The mixture was allowed to stir at a predetermined temperature for another hour, then warmed to room temperature and allowed to stand overnight. The reaction mixture was again cooled to 0 ° C, stirred for 30 minutes. Isopropyl bromide (111.2 g, 1.02 mol equiv, 76 cm 3 ) in THF (100 cm 3 ) was added dropwise over 1 h, the resulting solution was stirred at a given temperature for another 2 h after addition of electrophile. The reaction mixture was warmed to room temperature and held for 14 hours. The resulting solution was filtered through a column filled with zeolite to separate white solid (NaBr). The filtrate was washed with distilled water (3 × 50 cm 3 ), the organic layer was extracted with hexane (3 × 20 cm 3 ). The combined organic mixtures were dried over MgSO 4 and filtered through a glass filter to give a pale yellow solution. The homogeneous solution was subjected to fractional distillation to remove the solvent (hexane and toluene). When the temperature was raised to 180 ° C, a monomerized mixture of isopropylcyclopentadiene (55.8 g) was obtained as a colorless liquid, which was stored at a temperature of -60 ° C for subsequent use. The yield of isopropylcyclopentadiene was 74 wt.%. The synthesis of the catalyst bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride was carried out as follows. Substituted cyclopentadiene dimers were monomerized and reacted with n-BuLi to produce nucleophiles, which were then reacted with zirconium (IV) chloride to produce substituted metallocenes.

Реакция Дильса-Альдера для замещенного циклопентадиенового димера осуществлялась при нагревании мономера при температуре 160°С с обратным холодильником со сбором получаемого бесцветного мономера. В отдельной шленк-колбе готовили раствор n-BuLi (2 моль экв.) в гексане (200 см3) и охлаждали его до температуры 0°С. Мономерный замещенный циклопентадиен растворяли в равном объеме гексана и охлаждали до температуры 0°С, затем добавляли по каплям в течение 20 мин к исходной гексановой смеси. Твердое белое вещество осаждалось в ходе реакции. Реакцию проводили при заданной температуре в течение часа, затем реакционный сосуд нагревали до комнатной температуры. Растворитель удаляли при пониженном давлении с получением остатка - твердого белого вещества, которое растворяли в холодном толуоле (400 см3) и выдерживали при температуре 0°С (получали светло-желтый гомогенный раствор). Хлорид циркония (IV) (1 моль экв.) добавляли к полученному раствору небольшими порциями в течение 40 мин в токе азота при температуре 0°С. Реакционную смесь выдерживали при указанной температуре в течение 2 ч, затем нагревали до комнатной температуры и выдерживали в течение ночи. Раствор фильтровали через колонку с дегазированным цеолитом (диатомит, кизельгур, инфузорная земля, горная мука) с целью улавливания получаемых солей. Растворитель удаляли в вакууме с получением изопропилциклопентадиенил цирконий дихлорида в виде твердого вещества (цвета от светло-желтого до бесцветного. ORGANOMETALLIC CHEMISTRY OF SOME MANGANESE AND ZIRCONIUM COMPLEXES: A GREEN CHEMISTRY APPROACH, Sunnyboy Stanley Manzini, A thesis submitted to the Faculty of Science, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, Johannesburg, 2005, p. 234-248.The Diels-Alder reaction for the substituted cyclopentadiene dimer was carried out by heating the monomer at a temperature of 160 ° C under reflux to collect the resulting colorless monomer. In a separate flask, a solution of n-BuLi (2 mol equiv.) In hexane (200 cm 3 ) was prepared and cooled to a temperature of 0 ° C. Monomeric substituted cyclopentadiene was dissolved in an equal volume of hexane and cooled to a temperature of 0 ° C, then added dropwise over 20 minutes to the starting hexane mixture. A white solid precipitated during the reaction. The reaction was carried out at a predetermined temperature for an hour, then the reaction vessel was warmed to room temperature. The solvent was removed under reduced pressure to obtain a residue, a white solid, which was dissolved in cold toluene (400 cm 3 ) and kept at 0 ° C (a light yellow homogeneous solution was obtained). Zirconium (IV) chloride (1 mol equiv.) Was added to the resulting solution in small portions for 40 min in a stream of nitrogen at a temperature of 0 ° C. The reaction mixture was kept at this temperature for 2 hours, then warmed to room temperature and allowed to stand overnight. The solution was filtered through a column of degassed zeolite (diatomaceous earth, kieselguhr, infusoria, mountain flour) in order to capture the resulting salts. The solvent was removed in vacuo to give isopropylcyclopentadienyl zirconium dichloride as a solid (light yellow to colorless. ORGANOMETALLIC CHEMISTRY OF SOME MANGANESE AND ZIRCONIUM COMPLEXES: A GREEN CHEMISTRY APPROACH, Sunnyboy Stanley Manzini, the A Stanley Stanzel Manzini University, A Stanney Stanzel Manzini, A Thean Stanley Manzini University, A Stanley Manzini of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, Johannesburg, 2005, p. 234-248.

Данный способ получения изопропилциклопентадиена имеет ряд недостатков. Способ приготовления лиганда состоит из двух стадий. Первой стадией является синтез циклопентадиенилнатрия, которая включает в себя использование металлического натрия (либо гидрида натрия) и сухого тетрагидрофурана. Металлический натрий и тетрагидрофуран относятся к малоопасным и умеренно опасным веществам. Однако в процессе синтеза циклопентадиенила натрия выделяется водород, который относится ко 2 классу опасности (высоко опасные вещества). При недостаточной герметичности реактора может образовываться взрывоопасная смесь с воздухом и поэтому на данной стадии требуется особый контроль процесса. Также следует отметить, что данная стадия требует использование сухого тетрагидрофурана. Для регенерации тетрагидрофурана требуется очистка его от побочных продуктов синтеза и дополнительная стадия осушки, что требует дополнительных затрат. В процессе реакции образуется хлорид натрия, который выпадает в виде осадк,а и для его удаления требуется стадия фильтрации. Отфильтрованный хлорид натрия с примесями органических веществ также требует дальнейшей утилизации.This method of producing isopropylcyclopentadiene has several disadvantages. The method of preparation of the ligand consists of two stages. The first step is the synthesis of cyclopentadienyl sodium, which involves the use of metallic sodium (or sodium hydride) and dry tetrahydrofuran. Metallic sodium and tetrahydrofuran are low-hazard and moderately hazardous substances. However, hydrogen is released during the synthesis of cyclopentadienyl sodium, which belongs to hazard class 2 (highly hazardous substances). With insufficient tightness of the reactor, an explosive mixture with air can form and therefore, at this stage, special control of the process is required. It should also be noted that this stage requires the use of dry tetrahydrofuran. The regeneration of tetrahydrofuran requires its purification from by-products of synthesis and an additional stage of drying, which requires additional costs. During the reaction, sodium chloride is formed, which precipitates out, and a filtration step is required to remove it. Filtered sodium chloride with impurities of organic substances also requires further disposal.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является разработка способа приготовления катализатора высокой каталитической активности в отношении получения синтетических полиальфаолефиновых базовых масел, широкого диапазона вязкости и отличных эксплуатационных характеристик, выражаемой в конверсии октена - 1 и величине выхода целевой масляной фракции (по альфа-олефину).The technical problem solved by this invention is the development of a method for preparing a catalyst of high catalytic activity in relation to the production of synthetic polyalphaolefin base oils, a wide range of viscosity and excellent performance, expressed in the conversion of octene-1 and the yield of the target oil fraction (alpha olefin).

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении каталитической активности катализатора, что позволяет повысить конверсию октена-1 более 80% в высоковязкие синтетические базовые полиальфаолефиновые масла с кинематической вязкостью в диапазоне 15,09÷415,9 мм2/с при 100°С, индексами вязкости от 186 до 246, температурами застывания минус 47°С - минус 59°С, плотностью 0,8380-0,8433 г/см3.The technical result achieved by the invention is to increase the catalytic activity of the catalyst, which allows to increase the conversion of octene-1 more than 80% in high viscosity synthetic base polyalphaolefin oils with kinematic viscosity in the range of 15.09 ÷ 415.9 mm 2 / s at 100 ° C, viscosity indices from 186 to 246, pour points of minus 47 ° C - minus 59 ° C, density 0.8380-0.8433 g / cm 3 .

Технический результат достигается тем, что для получения синтетических полиальфаолефиновых базовых масел предлагается катализатор, представляющий собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеющий мольное соотношение Al/Zr=(250-1000), количество Zr - (36-9), который готовят следующим образом.The technical result is achieved by the fact that to obtain synthetic polyalphaolefin base oils, a catalyst is proposed that is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene having a molar ratio Al / Zr = (250-1000), amount of Zr - (36-9), which is prepared as follows.

Готовят лиганд – изопропилциклопентадиен - смешиванием диметилсульфоксида, гидроксида калия и циклопентадиена и перемешиванием реакционной массы, охлаждают ее до температуры 2-6°С, добавляют изопропилбромид и перемешивают в течение 1-3 ч, добавляют 5 мас.%-ный раствор соляной кислоты, проводят экстракцию гексаном, промывку водой от остатков диметилсульфоксида, сушку, перегонку и отбор фракции в интервале температур 50-63°С, к полученному изопропилциклопентадиену добавляют диэтиловый эфир и раствор бутиллития в гексане, перемешивают в течение 30-60 мин, добавляют хлорид циркония (IV) при температуре 0-2°С, перемешивают смесь в течение 2-3 ч, после чего нагревают до комнатной температуры и к полученной массе добавляют гексан, смесь фильтруют и из фильтрата выделяют бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорид, который растворяют в толуоле, и в полученный раствор вводят модифицированный метилалюминоксан ММАО-12 в толуоле (изготовлен Sigma Aldrich, 7% А1 масс. в толуоле), из расчета получения мольного соотношения Al/Zr=(250-1000), количества Zr - (36-9) мкмоль, при постоянном перемешивании в течение 1-10 мин.A ligand is prepared - isopropylcyclopentadiene - by mixing dimethyl sulfoxide, potassium hydroxide and cyclopentadiene and stirring the reaction mixture, cool it to a temperature of 2-6 ° C, add isopropyl bromide and mix for 1-3 hours, add a 5 wt.% Hydrochloric acid solution, carry out extraction with hexane, washing with water from the residues of dimethyl sulfoxide, drying, distillation and selection of the fraction in the temperature range of 50-63 ° C, diethyl ether and a solution of butyl lithium in hexane are added to the obtained isopropylcyclopentadiene, stirred for 20 hours 30-60 min, add zirconium (IV) chloride at a temperature of 0-2 ° C, mix the mixture for 2-3 hours, then warm to room temperature and add hexane to the resulting mass, filter the mixture and isolate bis from the filtrate ( isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, which is dissolved in toluene, and modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene is introduced into the resulting solution (manufactured by Sigma Aldrich, 7% A1 wt. in toluene), based on the calculation of the molar ratio Al / Zr = (250-1000) , the amount of Zr - (36-9) μmol, with constant stirring for 1-10 min

Указанные отличительные признаки существенны.These distinguishing features are significant.

Лиганд, получаемый предложенным способом, обеспечивает на 25-30% более высокий выход циклопентадиенильного лиганда по сравнению с ближайшим аналогом и является более безопасным, поскольку на стадии получения циклопентадиенила калия не выделяется водород, что существенно улучшает безопасность процесса. Следует отметить, что регенерация диметилсульфоксида не требует его полной осушки. Кроме того, данный метод получения катализатора с использованием ДМСО вследствие его более низкой стоимости является более экономичным по сравнению с использованием ТГФ.The ligand obtained by the proposed method provides a 25-30% higher yield of cyclopentadienyl ligand in comparison with the closest analogue and is safer since no hydrogen is released at the stage of potassium cyclopentadienyl production, which significantly improves process safety. It should be noted that the regeneration of dimethyl sulfoxide does not require its complete drying. In addition, this method of producing a catalyst using DMSO due to its lower cost is more economical than using THF.

Для получения синтетических полиальфаолефиновых базовых масел в присутствии указанного катализатора, представляющего собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле (изготовлен Sigma Aldrich, 7% А1 мас. в толуоле) и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеющего мольное соотношение Al/Zr=(250-1000), количество Zr - (36-9) мкмоль, проводят процесс соолигомеризации пропилена и октена-1 в присутствии толуола.To obtain synthetic polyalphaolefin base oils in the presence of the specified catalyst, which is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene (manufactured by Sigma Aldrich, 7% A1 wt. In toluene) and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene having an Al / Zr molar ratio = (250-1000), the amount of Zr - (36-9) μmol, the process of co-oligomerization of propylene and octene-1 in the presence of toluene is carried out.

Использование в качестве сырья пропилена, который по стоимости в 3-4 раза дешевле альфа-олефинов, позволяет снизить себестоимость высоковязких масел по сравнению с известными аналогами, получаемых, главным образом, в процессе олигомеризации высших альфа-олефинов.The use of propylene as a raw material, which is 3-4 times cheaper than alpha-olefins, can reduce the cost of highly viscous oils in comparison with the known analogues obtained mainly in the process of oligomerization of higher alpha-olefins.

Применение указанного катализатора и условий проведения процесса соолигомеризации октена-1 и пропилена обеспечивают более высокие показатели каталитической активности катализатора, выход целевой масляной фракции и качество получаемого полиальфаолефинового базового масла.The use of the specified catalyst and the conditions for the process of co-oligomerization of octene-1 and propylene provide higher catalytic activity of the catalyst, the yield of the target oil fraction and the quality of the resulting polyalphaolefin base oil.

Для получения высоковязких синтетических полиальфаолефиновых базовых масел процесс соолигомеризации октена-1 и пропилена проводят в реакторе автоклавного типа при температуре 20-40°С в присутствии толуола.To obtain highly viscous synthetic polyalphaolefin base oils, the process of co-oligomerization of octene-1 and propylene is carried out in an autoclave reactor at a temperature of 20-40 ° C in the presence of toluene.

В процессе соолигомеризации октена-1 и пропилена достигаются высокие показатели процесса: конверсия октена-1 более 80%, выход целевой масляной фракции более 78,0 мас.%.In the process of co-oligomerization of octene-1 and propylene, high process indicators are achieved: the conversion of octene-1 is more than 80%, the yield of the target oil fraction is more than 78.0 wt.%.

Указанный катализатор в зависимости от условий процесса соолигомеризации пропилена и октена-1 обеспечивает получение полиальфаолефиновых базовых масел различного диапазона вязкости от 15,09 до 115,9 мм2/с при 100°С, индексами вязкости от 186 до 246 и низкими температурами застывания (минус 47 - минус 59°С).The specified catalyst, depending on the conditions of the process of co-oligomerization of propylene and octene-1, provides polyalphaolefin base oils of various viscosity ranges from 15.09 to 115.9 mm 2 / s at 100 ° C, viscosity indices from 186 to 246 and low pour points (minus 47 - minus 59 ° C).

Полученные синтетические полиальфаолефиновые базовые масла могут использоваться в качестве основы для получения автомобильных и трансмиссионных масел повышенной надежности, высокотемпературных промышленных защитных смазок и циркуляционных масел, противозадирных редукторных масел (масел для зубчатых передач), компрессионных масел с большим сроком службы, масел для газотурбинных двигателей и смазок с широким диапазоном температур, эксплуатируемых при низких температурах.The obtained synthetic polyalphaolefin base oils can be used as the basis for the production of high-reliability automotive and transmission oils, high-temperature industrial protective lubricants and circulating oils, anti-seize gear oils (gear oils), long-life compression oils, oils for gas turbine engines and lubricants with a wide range of temperatures operating at low temperatures.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Для приготовления лиганда – изопропилциклопентадиена - в трехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, в токе аргона загружают 84 г диметилсульфоксида (ДМСО), 12 г (0,21 моль) гидроксида калия (КОН) и 14,54 г (0,22 моль) циклопентадиена. Реакционную массу перемешивают в течение 1,5 ч при комнатной температуре. По окончании перемешивания смесь охлаждают до температуры 3°С и к полученному раствору циклопентадиенила калия в токе аргона через капельную воронку в течение 30 мин добавляют 50 мл гексана и 44,1 г (0,35 моль) изопропилбромида. После добавления всего изопропилбромида реакционную массу перемешивают в течение 2 ч. После этого к реакционной массе добавляют 50 мл 5%-ного раствора соляной кислоты, органический слой отделяют. Водный слой экстрагируют двумя порциями гексана объемом по 50 мл. Объединенный органический слой промывают водой от остатков ДМСО 3 раза по 100 мл, далее сушат над безводным хлоридом кальция и перегоняют. Целевую фракцию отбирают в интервале температур 50-63°С при давлении 13,5 кПа. Получают 14,4 г изопропилциклопентадиена. Выход составил 95,0 мас.%.To prepare the ligand - isopropylcyclopentadiene - in a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a dropping funnel and a reflux condenser, 84 g of dimethyl sulfoxide (DMSO), 12 g (0.21 mol) of potassium hydroxide (KOH) and 14.54 are charged g (0.22 mol) of cyclopentadiene. The reaction mass is stirred for 1.5 hours at room temperature. After stirring, the mixture was cooled to 3 ° C and 50 ml of hexane and 44.1 g (0.35 mol) of isopropyl bromide were added to the resulting solution of potassium cyclopentadienyl in an argon stream through a dropping funnel over 30 minutes. After the addition of all isopropyl bromide, the reaction mass is stirred for 2 hours. After this, 50 ml of a 5% hydrochloric acid solution are added to the reaction mass, and the organic layer is separated. The aqueous layer was extracted with two 50 ml portions of hexane. The combined organic layer was washed with water from DMSO residues 3 times in 100 ml, then dried over anhydrous calcium chloride and distilled. The target fraction is taken in the temperature range of 50-63 ° C at a pressure of 13.5 kPa. Obtain 14.4 g of isopropylcyclopentadiene. The yield was 95.0 wt.%.

Для приготовления катализатора в четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, загружают 150 мл абсолютированного диэтилового эфира и 7 г (0,067 моль) изопропилциклопентадиена. Смесь охлаждают до температуры 0°С. К реакционной массе при интенсивном перемешивании добавляют 26,8 мл (0,065 моль) 2,5 М раствора бутиллития в гексане, после чего реакционную массу перемешивают в течение 30 мин. К полученной суспензии изопропилциклопентадиенила лития в эфире через воронку порциями по 1-1,5 г добавляют 7,8 г (0,0335 моль) хлорида циркония (IV) при температуре 0°С. После добавления всего хлорида циркония реакционную массу перемешивают в течение 2 ч, после чего при комнатной температуре к реакционной массе добавляют 100 мл гексана. Смесь фильтруют на мелкопористом фильтре Шотта и из фильтрата выделяют бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорид. 13,6 мг бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида (36 мкмоль Zr) растворяют в 4 мл толуола и в полученный раствор вводят 4 мл раствора модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 (Sigma Aldrich, 7% А1 мас. в толуоле, 9 ммоль А1), из расчета получения мольного соотношения Al/Zr=250, полученную смесь постоянно перемешивают в течение 1 мин.To prepare the catalyst, 150 ml of absolute diethyl ether and 7 g (0.067 mol) of isopropylcyclopentadiene are charged into a 500 ml four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, thermometer and dropping funnel. The mixture is cooled to a temperature of 0 ° C. 26.8 ml (0.065 mol) of a 2.5 M solution of butyl lithium in hexane are added to the reaction mass with vigorous stirring, after which the reaction mass is stirred for 30 minutes. To the resulting suspension of lithium isopropylcyclopentadienyl in ether, 7.8 g (0.0335 mol) of zirconium (IV) chloride are added in portions of 1-1.5 g in a funnel at a temperature of 0 ° C. After adding all zirconium chloride, the reaction mass is stirred for 2 hours, after which 100 ml of hexane is added to the reaction mass at room temperature. The mixture was filtered on a finely porous Schott filter and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride was isolated from the filtrate. 13.6 mg of bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride (36 μmol Zr) is dissolved in 4 ml of toluene and 4 ml of a solution of modified methylaluminoxane MMAO-12 (Sigma Aldrich, 7% A1 wt. In toluene, 9 mmol A1) is introduced into the resulting solution, based on the molar ratio Al / Zr = 250, the resulting mixture is constantly stirred for 1 min.

Полученный катализатор представляет собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеет мольное соотношение Al/Zr=250, количество Zr - 36 мкмоль.The resulting catalyst is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene, has a molar ratio Al / Zr = 250, the amount of Zr is 36 μmol.

Процесс сополимеризации октена-1 и пропилена проводят при температуре 20°С в течение 4 ч в присутствии толуола и полученного катализатора.The copolymerization of octene-1 and propylene is carried out at a temperature of 20 ° C for 4 hours in the presence of toluene and the resulting catalyst.

В результате получают полиальфаолефиновое масло с вязкостью 20,86 мм2/с при 100°С, индексом вязкости 210, температурой застывания минус 51°С.The result is a polyalphaolefin oil with a viscosity of 20.86 mm 2 / s at 100 ° C, viscosity index 210, pour point minus 51 ° C.

Пример 2Example 2

Для приготовления лиганда – изопропилциклопентадиена - в трехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, в токе аргона загружают 84 г ДМСО, 12 г (0,21 моль) КОН и 14,54 г (0,22 моль) циклопентадиена. Реакционную массу перемешивают в течение 1,5 ч при комнатной температуре. По окончании перемешивания смесь охлаждают до температуры 6°С и к полученному раствору циклопентадиенила калия в токе аргона через капельную воронку в течение 30 мин добавляют 50 мл гексана и 44,1 г (0,35 моль) изопропилбромида. После добавления всего изопропилбромида реакционную массу перемешивают в течение 3 ч при температуре 6°С. После этого к реакционной массе добавляют 50 мл 5%-ного раствора соляной кислоты, органический слой отделяют. Водный слой экстрагируют двумя порциями гексана объемом по 50 мл. Объединенный органический слой промывают водой от остатков ДМСО 3 раза по 100 мл, далее сушат над безводным хлоридом кальция и перегоняют. Целевую фракцию отбирают в интервале температур 50-63°С при давлении 13,5 кПа. Получают 13,8 г изопропилциклопентадиена. Выход составил 90,9 мас.%.To prepare a ligand - isopropylcyclopentadiene - in a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a dropping funnel and a reflux condenser, 84 g of DMSO, 12 g (0.21 mol) of KOH and 14.54 g (0.22 mol) are charged in an argon stream cyclopentadiene. The reaction mass is stirred for 1.5 hours at room temperature. After stirring, the mixture was cooled to 6 ° C and 50 ml of hexane and 44.1 g (0.35 mol) of isopropyl bromide were added to the resulting solution of potassium cyclopentadienyl in an argon stream through a dropping funnel over 30 minutes. After adding all isopropyl bromide, the reaction mass is stirred for 3 hours at a temperature of 6 ° C. After that, 50 ml of a 5% hydrochloric acid solution are added to the reaction mass, and the organic layer is separated. The aqueous layer was extracted with two 50 ml portions of hexane. The combined organic layer was washed with water from DMSO residues 3 times in 100 ml, then dried over anhydrous calcium chloride and distilled. The target fraction is taken in the temperature range of 50-63 ° C at a pressure of 13.5 kPa. 13.8 g of isopropylcyclopentadiene are obtained. The yield was 90.9 wt.%.

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, загружают 150 мл абсолютированного диэтилового эфира и 7 г (0,067 моль) изопропилциклопентадиена. Смесь охлаждают до температуры 0°С. К реакционной массе при интенсивном перемешивании добавляют 26,8 мл (0,065 моль) 2,5 М раствора бутиллития в гексане, после чего реакционную массу перемешивают в течение 40 мин. К полученной суспензии изопропилциклопентадиенила лития в эфире через воронку порциями по 1-1,5 г добавляют 7,8 г (0,0335 моль) хлорида циркония (IV) при температуре 0°С. После добавления всего хлорида циркония реакционную массу перемешивают в течение 2,5 ч, после чего при комнатной температуре к реакционной массе добавляют 100 мл гексана. Смесь фильтруют на мелкопористом фильтре Шотта и из фильтрата выделяют бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорид. 6,8 мг бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида (18 мкмоль Zr) растворяют в 4 мл толуола и в полученный раствор вводят 4 мл раствора модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 (Sigma Aldrich, 7% Аl мас. в толуоле, 9 ммоль Аl), из расчета получения мольного соотношения Al/Zr=500, полученную смесь постоянно перемешивают в течение 5 мин.A 500 ml four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, thermometer and dropping funnel is charged with 150 ml of absolute diethyl ether and 7 g (0.067 mol) of isopropylcyclopentadiene. The mixture is cooled to a temperature of 0 ° C. 26.8 ml (0.065 mol) of a 2.5 M solution of butyllithium in hexane are added to the reaction mass with vigorous stirring, after which the reaction mass is stirred for 40 minutes. To the resulting suspension of lithium isopropylcyclopentadienyl in ether, 7.8 g (0.0335 mol) of zirconium (IV) chloride are added in portions of 1-1.5 g in a funnel at a temperature of 0 ° C. After the addition of all zirconium chloride, the reaction mixture was stirred for 2.5 hours, after which 100 ml of hexane was added to the reaction mixture at room temperature. The mixture was filtered on a finely porous Schott filter and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride was isolated from the filtrate. 6.8 mg of bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride (18 μmol Zr) is dissolved in 4 ml of toluene and 4 ml of a solution of modified methylaluminoxane MMAO-12 (Sigma Aldrich, 7% Al wt. In toluene, 9 mmol Al) is introduced into the resulting solution, from the calculation of the molar ratio Al / Zr = 500, the resulting mixture is constantly stirred for 5 minutes

Полученный катализатор представляет собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеет мольное соотношение Al/Zr=500, количество Zr - 18 мкмоль.The resulting catalyst is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene, has a molar ratio Al / Zr = 500, the amount of Zr is 18 μmol.

Процесс соолигомеризации октена-1 и пропилена проводят при температуре 20°С в течение 4 ч в присутствии толуола и полученного катализатора.The process of co-oligomerization of octene-1 and propylene is carried out at a temperature of 20 ° C for 4 hours in the presence of toluene and the resulting catalyst.

В результате получают полиальфаолефиновое масло с вязкостью 46,37 мм2/с при 100°С, индексом вязкости 186, температурой застывания минус 51°С.The result is a polyalphaolefin oil with a viscosity of 46.37 mm 2 / s at 100 ° C, a viscosity index of 186, a pour point of minus 51 ° C.

Пример 3Example 3

Лиганд - изопропилциклопентадиен - готовят, как в Примере 1.The ligand isopropylcyclopentadiene is prepared as in Example 1.

Приготовление катализатора проводят, как в Примере 1.The preparation of the catalyst is carried out as in Example 1.

Полученный катализатор представляет собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеет мольное соотношение Al/Zr=250, количество Zr - 36 мкмоль.The resulting catalyst is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene, has a molar ratio Al / Zr = 250, the amount of Zr is 36 μmol.

Процесс соолигомеризации октена-1 и пропилена проводят при температуре 40°С в течение 4 ч в присутствии толуола и полученного катализатора.The process of co-oligomerization of octene-1 and propylene is carried out at a temperature of 40 ° C for 4 hours in the presence of toluene and the resulting catalyst.

В результате получают полиальфаолефиновое масло с вязкостью 15,09 мм2/с при 100°С, индексом вязкости 196, температурой застывания минус 59°С.The result is a polyalphaolefin oil with a viscosity of 15.09 mm 2 / s at 100 ° C, viscosity index 196, pour point minus 59 ° C.

Пример 4Example 4

Для приготовления лиганда – изопропилциклопентадиена - в трехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, в токе аргона загружают 84 г ДМСО, 12 г (0,21 моль) КОН и 14,54 г (0,22 моль) циклопентадиена. Реакционную массу перемешивают в течение 1,5 ч при комнатной температуре. По окончании перемешивания смесь охлаждают до температуры 5°С и к полученному раствору циклопентадиенила калия в токе аргона через капельную воронку в течение 30 мин добавляют 50 мл гексана и 44,1 г (0,35 моль) изопропилбромида. После добавления всего изопропилбромида реакционную массу перемешивают в течение 2 ч при температуре 5°С. После этого к реакционной массе добавляют 50 мл 5%-ного раствора соляной кислоты, органический слой отделяют. Водный слой экстрагируют двумя порциями гексана объемом по 50 мл. Объединенный органический слой промывают водой от остатков ДМСО 3 раза по 100 мл, далее сушат над безводным хлоридом кальция и перегоняют. Целевую фракцию отбирают в интервале температур 50-63°С при давлении 13,5 кПа. Получают 14,6 г изопропилциклопентадиена. Выход составил 96,2 мас.%.To prepare a ligand - isopropylcyclopentadiene - in a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a dropping funnel and a reflux condenser, 84 g of DMSO, 12 g (0.21 mol) of KOH and 14.54 g (0.22 mol) are charged in an argon stream cyclopentadiene. The reaction mass is stirred for 1.5 hours at room temperature. After stirring, the mixture was cooled to 5 ° C and 50 ml of hexane and 44.1 g (0.35 mol) of isopropyl bromide were added to the resulting solution of potassium cyclopentadienyl in an argon stream through a dropping funnel over 30 minutes. After adding all isopropyl bromide, the reaction mass is stirred for 2 hours at a temperature of 5 ° C. After that, 50 ml of a 5% hydrochloric acid solution are added to the reaction mass, and the organic layer is separated. The aqueous layer was extracted with two 50 ml portions of hexane. The combined organic layer was washed with water from DMSO residues 3 times in 100 ml, then dried over anhydrous calcium chloride and distilled. The target fraction is taken in the temperature range of 50-63 ° C at a pressure of 13.5 kPa. Obtain 14.6 g of isopropylcyclopentadiene. The yield was 96.2 wt.%.

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, загружают 150 мл абсолютированного диэтилового эфира и 7 г (0,067 моль) изопропилциклопентадиена. Смесь охлаждают до 0°С. К реакционной массе при интенсивном перемешивании добавляют 26,8 мл (0,065 моль) 2,5 М раствора бутиллития в гексане, после чего реакционную массу перемешивают в течение 60 мин. К полученной суспензии изопропилциклопентадиенила лития в эфире через воронку порциями по 1-1,5 г добавляют 7,8 г (0,0335 моль) хлорида циркония (IV) при температуре 0°С. После добавления всего хлорида циркония реакционную массу перемешивают в течение 3 ч, после чего при комнатной температуре к реакционной массе добавляют 100 мл гексана. Смесь фильтруют на мелкопористом фильтре Шотта и из фильтрата выделяют бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорид. 3,4 мг бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида (9 мкмоль Zr) растворяют в 2 мл толуола и в полученный раствор вводят 4 мл раствора модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 (Sigma Aldrich, 7% Аl масс. в толуоле, 9 ммоль Аl), из расчета получения мольного соотношения Al/Zr=1000, полученную смесь постоянно перемешивают в течение 10 мин.A 500 ml four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, thermometer and dropping funnel is charged with 150 ml of absolute diethyl ether and 7 g (0.067 mol) of isopropylcyclopentadiene. The mixture is cooled to 0 ° C. 26.8 ml (0.065 mol) of a 2.5 M solution of butyllithium in hexane are added to the reaction mass with vigorous stirring, after which the reaction mass is stirred for 60 minutes. To the resulting suspension of lithium isopropylcyclopentadienyl in ether, 7.8 g (0.0335 mol) of zirconium (IV) chloride are added in portions of 1-1.5 g in a funnel at a temperature of 0 ° C. After adding all the zirconium chloride, the reaction mass is stirred for 3 hours, after which 100 ml of hexane is added to the reaction mass at room temperature. The mixture was filtered on a finely porous Schott filter and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride was isolated from the filtrate. 3.4 mg of bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride (9 μmol Zr) is dissolved in 2 ml of toluene and 4 ml of a solution of modified methylaluminoxane MMAO-12 (Sigma Aldrich, 7% Al wt. In toluene, 9 mmol Al) is introduced into the resulting solution, based on the molar ratio Al / Zr = 1000, the resulting mixture was constantly stirred for 10 minutes

Полученный катализатор представляет собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеет мольное соотношение Al/Zr=1000, количество Zr - 9 мкмоль.The resulting catalyst is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene, has a molar ratio Al / Zr = 1000, the amount of Zr is 9 μmol.

Процесс соолигомеризации октена-1 и пропилена проводят при температуре 20°С в течение 4 ч в присутствии толуола и полученного катализатора.The process of co-oligomerization of octene-1 and propylene is carried out at a temperature of 20 ° C for 4 hours in the presence of toluene and the resulting catalyst.

В результате получают полиальфаолефиновое масло с вязкостью 115,9 мм2/с при 100°С, индексом вязкости 246, температурой застывания минус 48°С.The result is a polyalphaolefin oil with a viscosity of 115.9 mm 2 / s at 100 ° C, viscosity index 246, pour point minus 48 ° C.

Пример 5Example 5

Для приготовления лиганда – изопропилциклопентадиена - в трехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, в токе аргона загружают 84 г ДМСО, 12 г (0,21 моль) КОН и 14,54 г (0,22 моль) циклопентадиена. Реакционную массу перемешивают в течение 1,5 ч при комнатной температуре. По окончании перемешивания смесь охлаждают до температуры 2°С и к полученному раствору циклопентадиенила калия в токе аргона через капельную воронку в течение 30 мин добавляют 50 мл гексана и 44,1 г (0,35 моль) изопропилбромида. После добавления всего изопропилбромида реакционную массу перемешивают в течение 1 ч при температуре 2°С. После этого к реакционной массе добавляют 50 мл 5%-ного раствора соляной кислоты, органический слой отделяют. Водный слой экстрагируют двумя порциями гексана объемом по 50 мл. Объединенный органический слой промывают водой от остатков ДМСО 3 раза по 100 мл, далее сушат над безводным хлоридом кальция и перегоняют. Целевую фракцию отбирают в интервале температур 50-63°С при давлении 13,5 кПа. Получают 12,9 г изопропилциклопентадиена. Выход составил 85,2 мас.%.To prepare a ligand - isopropylcyclopentadiene - in a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a dropping funnel and a reflux condenser, 84 g of DMSO, 12 g (0.21 mol) of KOH and 14.54 g (0.22 mol) are charged in an argon stream cyclopentadiene. The reaction mass is stirred for 1.5 hours at room temperature. After stirring, the mixture was cooled to 2 ° C and 50 ml of hexane and 44.1 g (0.35 mol) of isopropyl bromide were added to the resulting solution of potassium cyclopentadienyl in an argon stream through a dropping funnel over 30 minutes. After adding all isopropyl bromide, the reaction mass is stirred for 1 h at a temperature of 2 ° C. After that, 50 ml of a 5% hydrochloric acid solution are added to the reaction mass, and the organic layer is separated. The aqueous layer was extracted with two 50 ml portions of hexane. The combined organic layer was washed with water from DMSO residues 3 times in 100 ml, then dried over anhydrous calcium chloride and distilled. The target fraction is taken in the temperature range of 50-63 ° C at a pressure of 13.5 kPa. 12.9 g of isopropylcyclopentadiene are obtained. The yield was 85.2 wt.%.

Приготовление катализатора проводят, как в Примере 4.The preparation of the catalyst is carried out as in Example 4.

Полученный катализатор представляет собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеет мольное соотношение Al/Zr=1000, количество Zr - 9 мкмоль.The resulting catalyst is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene, has a molar ratio Al / Zr = 1000, the amount of Zr is 9 μmol.

Процесс соолигомеризации октена-1 и пропилена проводят при температуре 40°С в течение 4 ч в присутствии толуола и полученного катализатора.The process of co-oligomerization of octene-1 and propylene is carried out at a temperature of 40 ° C for 4 hours in the presence of toluene and the resulting catalyst.

В результате получают полиальфаолефиновое масло с вязкостью 35,69 мм2/с при 100°С, индексом вязкости 187, температурой застывания минус 47°С.The result is a polyalphaolefin oil with a viscosity of 35.69 mm 2 / s at 100 ° C, a viscosity index of 187, pour point minus 47 ° C.

Результаты тестирования образцов катализатора, полученных и испытанных в соответствии с примерами 1-5, приведены в таблице.The test results of the catalyst samples obtained and tested in accordance with examples 1-5 are shown in the table.

Figure 00000004
Figure 00000004

Как видно из таблицы, применение катализатора, полученного предложенным способом, обеспечивает получение высоковязких синтетических полиальфаолефиновых базовых масел с высокими индексами вязкости (от 186 до 246) и с низкой температурой застывания (минус 47 - минус 59°С).As can be seen from the table, the use of the catalyst obtained by the proposed method provides highly viscous synthetic polyalphaolefin base oils with high viscosity indices (from 186 to 246) and with a low pour point (minus 47 - minus 59 ° C).

Claims (2)

1. Катализатор для получения синтетических высоковязких масел, представляющий собой смесь модифицированного метилалюминоксана ММАО-12 в толуоле и бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорида в толуоле, имеет мольное соотношение Al/Zr=(250-1000), количество Zr - (36-9) мкмоль.1. The catalyst for producing synthetic high-viscosity oils, which is a mixture of modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride in toluene, has a molar ratio Al / Zr = (250-1000), the amount of Zr is (36-9) μmol. 2. Способ приготовления катализатора для получения синтетических высоковязких масел по п.1, характеризующийся тем, что готовят лиганд изопропилциклопентадиен смешиванием диметилсульфоксида, гидроксида калия и циклопентадиена и перемешиванием реакционной массы, охлаждают ее до температуры 2-6°С, добавляют изопропилбромид и перемешивают в течение 1-3 ч, добавляют 5%-ный раствор соляной кислоты, проводят экстракцию гексаном, промывку водой от остатков диметилсульфоксида, сушку, перегонку и отбор фракции в интервале температур 50-63°С, к полученному изопропилциклопентадиену добавляют диэтиловый эфир и раствор бутиллития в гексане, перемешивают в течение 30-60 мин, добавляют хлорид циркония (IV) при температуре 0-2°С, перемешивают смесь в течение 2-3 ч, после чего нагревают до комнатной температуры и к полученной массе добавляют гексан, смесь фильтруют и из фильтрата выделяют бис(изопропилциклопентадиенил)цирконий дихлорид, который растворяют в толуоле, и полученный раствор смешивают с модифицированным метилалюминоксаном ММАО-12 в толуоле, из расчета получения мольного соотношения Al/Zr=(250-1000), Zr - в количестве (36-9) мкмоль, при постоянном перемешивании в течение 1-10 мин.2. The method of preparation of the catalyst for producing synthetic high viscosity oils according to claim 1, characterized in that the isopropylcyclopentadiene ligand is prepared by mixing dimethyl sulfoxide, potassium hydroxide and cyclopentadiene and stirring the reaction mixture, cool it to a temperature of 2-6 ° C, add isopropyl bromide and mix for 1-3 hours, add a 5% solution of hydrochloric acid, carry out extraction with hexane, rinse with water from the residues of dimethyl sulfoxide, dry, distill and select a fraction in the temperature range of 50-63 ° C, to obtain diethyl ether and a solution of butyl lithium in hexane are added to this isopropylcyclopentadiene, stirred for 30-60 minutes, zirconium (IV) chloride is added at a temperature of 0-2 ° C, the mixture is stirred for 2-3 hours, after which it is warmed to room temperature and Hexane was added to the resulting mass, the mixture was filtered, and bis (isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride was isolated from the filtrate, which was dissolved in toluene, and the resulting solution was mixed with modified methylaluminoxane MMAO-12 in toluene, in order to obtain a molar ratio A l / Zr = (250-1000), Zr - in the amount of (36-9) mmol, with constant stirring for 1-10 minutes.
RU2018106126A 2018-02-19 2018-02-19 Catalyst for producing synthetic high viscosity oils and method for preparation thereof RU2660907C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018106126A RU2660907C1 (en) 2018-02-19 2018-02-19 Catalyst for producing synthetic high viscosity oils and method for preparation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018106126A RU2660907C1 (en) 2018-02-19 2018-02-19 Catalyst for producing synthetic high viscosity oils and method for preparation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2660907C1 true RU2660907C1 (en) 2018-07-11

Family

ID=62916804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018106126A RU2660907C1 (en) 2018-02-19 2018-02-19 Catalyst for producing synthetic high viscosity oils and method for preparation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660907C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117106117A (en) * 2023-10-25 2023-11-24 传化智联股份有限公司 ZnPF-1 catalyst containing Nd and Al elements, preparation thereof and application thereof in preparing polybutadiene

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6175027B1 (en) * 1999-06-01 2001-01-16 Boulder Scientific Company Synthesis of bis (alkyl cyclopentadienyl) metallocenes
RU2360930C2 (en) * 2003-12-08 2009-07-10 Юнивейшн Технолоджиз, Ллс Method of polymerisation with application of metallocene catalytic systems
EP2204375A1 (en) * 2008-12-12 2010-07-07 Total Petrochemicals Research Feluy Preparation of mono-aryl-substituted methylene-bridged substituted cyclopentadienyl-fluorenyl ligands and zirconium complexes derived thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6175027B1 (en) * 1999-06-01 2001-01-16 Boulder Scientific Company Synthesis of bis (alkyl cyclopentadienyl) metallocenes
RU2360930C2 (en) * 2003-12-08 2009-07-10 Юнивейшн Технолоджиз, Ллс Method of polymerisation with application of metallocene catalytic systems
EP2204375A1 (en) * 2008-12-12 2010-07-07 Total Petrochemicals Research Feluy Preparation of mono-aryl-substituted methylene-bridged substituted cyclopentadienyl-fluorenyl ligands and zirconium complexes derived thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ORGANOMETALLIC CHEMISTRY OF SOME MANGANESE AND ZIRCONIUM COMPLEXES: A GREEN CHEMISTRY APPROACH, Sunnyboy Stanley Manzini, A thesis submitted to the Faculty of Science, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, Johannesburg, 2005, p. 234-248. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117106117A (en) * 2023-10-25 2023-11-24 传化智联股份有限公司 ZnPF-1 catalyst containing Nd and Al elements, preparation thereof and application thereof in preparing polybutadiene
CN117106117B (en) * 2023-10-25 2024-02-13 传化智联股份有限公司 ZnPF-1 catalyst containing Nd and Al elements, preparation thereof and application thereof in preparing polybutadiene

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2098423C1 (en) Metallocenes with benzofused indenyl derivatives, method of their synthesis, method of olefin polymer producing and catalyst for olefin polymerization
KR101721277B1 (en) Process for controlling the viscosity of polyalphaolefins
JP4372230B2 (en) 2-Substituted 7-haloindenes and synthetic methods
EP0672675B1 (en) Organometallic fluorenyl compounds, preparation, and use
EP2970044B1 (en) Processes for preparing low viscosity lubricants
JP2006028191A (en) Intermediate for synthesis of metallocene having aryl-substituted indenyl derivative as a ligand, and method for using it
WO2018182982A2 (en) Metallocene-catalyzed polyalpha-olefins
US8168838B2 (en) Hydrocarbon compositions useful as lubricants
WO2018182984A1 (en) Metallocene compounds
US20180282443A1 (en) Metallocene-Catalyzed Polyalpha-Olefins
RU2660907C1 (en) Catalyst for producing synthetic high viscosity oils and method for preparation thereof
CN110709431B (en) Metallocene catalyzed polyalphaolefins
WO1999005182A1 (en) Polymerisation catalysts
KR101429746B1 (en) Method for preparing of alpha-olefin oligomer using ansa-metallocene catalyst
CN105062555A (en) Method for synthesizing metallocene poly-alpha-olefin from alpha-olefin-prepared-from-coal as raw material
US4011166A (en) Synthetic lubricant compositions
RU2652118C2 (en) Production method of vinylidene olefins
CN104672264B (en) Double indenes zirconium compounds of a kind of ethidene bridged linkage and its preparation method and application
JP2002371062A (en) TRANSITION METAL COMPOUND, CATALYST FOR PRODUCING alpha- OLEFIN AND METHOD FOR PRODUCING alpha-OLEFIN
RU2749716C2 (en) Catalyst activator for production of synthetic highly viscous base oils and method of preparation thereof
RU2781374C1 (en) Method for obtaining the bases of synthetic polyolefin oils
RU2731901C1 (en) Method for production of synthetic motor oils base
RU2788002C1 (en) Decene-1 oligomerization catalyst
RU2739445C1 (en) Method of producing oligomers of alpha-olefins
CN104744522A (en) Benzhydryl bridged cyclopentadienyl-fluorenyl zirconium compound and preparation method and applications thereof