WO2006075526A1 - 内部オレフィンの製造方法、内部オレフィン混合物及び内部オレフィン混合物を含む石油掘削基油 - Google Patents
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- C07C5/2518—Catalytic processes with crystalline alumino-silicates, e.g. molecular sieves
Definitions
- the present invention relates to a method for producing an internal olefin having 16 to 18 carbon atoms in the form of an isoolefin, an internal olefin mixture, and an oil drilling base oil containing the internal olefin mixture.
- internal olefins have been used in various applications, specifically, oil drilling base oils, detergent raw materials, paper sizing agent raw materials, lubricating oil base oils or raw materials, and chemical product raw materials.
- oil drilling base oils For example, oc-olefins with 14 carbon atoms are used as oil drilling base oils, but oc 1 year old olefins with 14 carbon atoms show fish toxicity when released into the environment. It is considered preferable to use ⁇ -olefin having a prime number of 16 or more.
- a-olefin having 16 or more carbon atoms is inferior in fluidity to a-olefin having 14 carbon atoms, so it is necessary to improve the fluidity through internal isomerism.
- a pentasil zeolite catalyst containing 1 to 10% by weight of nickel monooxide as a promoter is used.
- a method for example, see Patent Document 1
- a method using an aluminophosphate-containing molecular sieve having a one-dimensional pore having a diameter of 3.8 to 5.OA as a catalyst for example, see Patent Document 2.
- Another important point in carrying out the internal isomerization reaction of a-olefin is to prevent the formation of oligomers during the reaction. It is easy to speculate that the flowability of the internal olefin produced when the number of oligomers increases, and it is desirable to minimize the production of oligomers.
- Claim 8 of Patent Document 1 describes that the residual oc one-year-old refin should be less than 5%, and in Example 3, when isolating oc-olefin having 18 carbon atoms, It has been demonstrated that the amount of olefins produced by the number 36 is less than 4%.
- Patent Document 1 US Patent No. 6, 054, 629
- Patent Document 2 U.S. Patent No. 6, 281, 404
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for producing internal olefins that stably isomerize OC 1-year-old refin using an inexpensive zeolite catalyst and suppressing an oligomerization reaction.
- the purpose is to do.
- the present invention provides the following method for producing internal olefin, an internal olefin mixture, and an oil drilling base oil containing the internal olefin mixture.
- Zeolite catalytic power The method for producing internal olefins as described in 1 above, which is MFI-type zeolite.
- the total amount of ⁇ -olefins to be circulated The method for producing internal olefins according to the above 1 or 2, which is 1 to 20 times the volume of the zeolite catalyst.
- An oil drilling base oil comprising the internal olefin fin mixture having 16 to 18 carbon atoms described in 7 above. The invention's effect
- the oligomerization reaction activity of the zeolite catalyst bed can be greatly reduced, and internal olefins having good fluidity can be produced stably and efficiently and industrially advantageously. it can.
- the atolefinine of the raw material of the present invention is an atolefinine having 16 to 18 carbon atoms.
- the ratio (mass ratio) of 16-carbon alpha-olefin and 18-alpha alpha-olefin in the raw alpha-olefin is not particularly limited, but is usually 20:80 to 35:65, preferably 25: 75-32: 68.
- the a-olefin having 16 to 18 carbon atoms can be obtained by distilling a low polymer obtained by polymerizing ethylene preferably with a Ziegler type catalyst.
- This low polymer consists of 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetrade It is a mixture of sen, 1 hexadecene, 1-octadecene, 1 eicosen.
- the oc-olefin used in the present invention can also be obtained by distilling a-olefin obtained from a catalytic cracker or the like.
- Examples of the zeolite catalyst used in the present invention include natural zeolite and synthetic zeolite.
- natural zeolite include cibabasite, mordenite, erionite, faujasite, and clinoptilonite.
- synthetic zeolite include A type, B type, X type, Y type, omega type and MFI type.
- ZSM-5 is preferred as the MFI type, which is preferred to the MFI type.
- H-ZSM-5 substituted with protons is preferred.
- the raw material oc-olefin having 16 to 18 carbon atoms is circulated and brought into contact with the zeolite catalyst bed.
- the amount of a-olefin used for this circulation is preferably 1 to 20 times the volume of the zeolite catalyst, more preferably 3 to 10 times. If the amount of ⁇ -olefin used in the circulation is 1 or more times the volume of the zeolite catalyst, the effect of reducing the oligomerization reaction activity of this catalyst will be exhibited, and if it is 20 or less, the economy will be reduced. Sexual power is also practical.
- the LHSV (liquid hourly space velocity) of the oc 1-year-old refin during the circulation is usually about 0.1 to: LOh- 1 in consideration of the effect of reducing the oligomer reaction activity of the zeolite catalyst bed, preferably about l to 5h— 1 .
- the temperature of the zeolite catalyst bed during the 1-year-old refin circulation is usually about 70 to 180 ° C, preferably 100 to 160 ° C.
- the circulation time of a-olefin is usually about 1 to L00 hours, preferably 4 to 48 hours, from the viewpoint of a good balance between the oligoreaction activity of the zeolite catalyst bed and the economic efficiency.
- a-olefin is circulated as described above, and the olefin is passed through the contacted zeolite catalyst bed through 16- to 18-carbon a-olefin to produce internal olefin.
- the ⁇ -olefin used for the circulation can be used as a raw material as it is.
- the temperature of the isomerization reaction is usually about 70 to 180 ° C, preferably 100 to 160 ° C.
- the pressure is usually from normal pressure to about 5 MPa, preferably from normal pressure to IMPa.
- the LHSV (liquid hourly space velocity) of ⁇ -olefin is usually about 0.1 to 10h- 1 , preferably 1 to It is selected in the range of 4h 1.
- the amount of zeolite catalyst used is usually about 1 to 60 parts by mass, preferably 10 to 50 parts by mass, more preferably 20 to 100 parts by mass of the raw OC-olefin. It is the range of -40 mass parts.
- the reaction time depends on the reaction temperature, the desired a-olefin conversion rate, etc., and cannot be determined in general, but usually about 30 minutes to 20 hours is sufficient, preferably about 1 to 10 hours. It is.
- reaction product solution can be made into a product without being purified by distillation, a distillation column for removing the oligomerization reaction product and the like is not necessary, which is highly economical.
- zeolite catalyst used in the present invention is generally inexpensive, a sufficiently economical process can be designed even if the catalyst is replaced.
- the present invention also provides an internal olefin mixture obtained by the above-described production method and an oil drilling base oil containing the internal olefin mixture.
- a stainless steel reaction tower having a diameter of 12 mm (length: 1 lm, inner diameter: 10 mm) was charged with 50 ml of HMFI-90 (manufactured by Sud Chemie, proton-type MFI zeolite catalyst), and the inside of the reaction tower was replaced with nitrogen.
- HMFI-90 manufactured by Sud Chemie, proton-type MFI zeolite catalyst
- carbon 16 (C16) a-olefin 70 mass% and carbon 18 (C18) It was fed lOOmlZh upflow a mixture of a Orefuin 30 mass 0/0.
- the reaction was continued while raising the reaction temperature as the catalyst activity decreased so that the conversion rate of a-refhin was 93-95% or more. After 24 hours, the catalytic activity was stable, and the reaction temperature at this time was 130 ° C.
- the reaction starting temperature was 130 ° C
- the double bond isomerization conversion was 94% for C16 a-olefin and 93% for C18 a-olefin.
- the oligomer concentration in the product solution is 2.1 mass 0 /. Met.
- the kinematic viscosity at 0 ° C. was measured using a Cannon Fenceke viscometer to evaluate the fluidity.
- reaction temperature is 135 ° C
- double bond isomerization conversion is C16 a-olefin 95%
- C18 a-olefin was 93%.
- the oligomer concentration in the product solution is 1. a 2 mass 0/0, oligomer formation activity as compared with Comparative Example 1 was reduced by half. Further, the fluidity of the obtained internal polyolefin was evaluated by the same method as described above. These results are shown in Table 1.
- the internal olefin obtained by the production method of the present invention has good fluidity and is suitable for uses such as petroleum cutting base oil.
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Abstract
安価なゼオライト触媒を用い、オリゴマー化反応を抑制しながら、安定にα-オレフィンを異性化する内部オレフィンの製造方法を提供する。
ゼオライト触媒床に炭素数16~18のα-オレフィンを通して異性化し、内部オレフィンを製造する方法において、異性化反応を開始する前に、炭素数16~18のα-オレフィンを上記ゼオライト触媒床に循環させ、接触させる内部オレフィンの製造方法である。
Description
明 細 書
内部ォレフィンの製造方法、内部ォレフィン混合物及び内部ォレフィン混 合物を含む石油掘削基油
技術分野
[0001] 本発明は、炭素数 16〜18の a—ォレフインを異性ィ匕する内部ォレフィンの製造方 法、内部ォレフィン混合物及び内部ォレフィン混合物を含む石油掘削基油に関する 背景技術
[0002] 従来、内部ォレフィンは、様々な用途、具体的には、石油掘削基油、洗剤原料、紙 サイズ剤原料、潤滑油の基油又は原料、化成品原料などに用いられている。例えば 石油掘削基油としては、炭素数 14の oc—ォレフインが使用されているが、炭素数 14 の oc一才レフインは環境中に放出されると魚毒性を示すため、海底油田の場合は炭 素数 16以上の α—ォレフィンを使用することが好ましいとされている。しかし、炭素数 16以上の a—ォレフインは、炭素数 14の a—ォレフインと比べて流動性に劣るため 、内部異性ィ匕して流動性を向上させる必要がある。
aーォレフインの内部異性ィ匕反応を行う場合、分岐ォレフィンの生成を抑制するこ とが重要である。これは、界面活性剤の分野においても問題となったように、分岐ォ レフインは生分解性が悪く環境中に長期間残留してしまうためである。そこで、骨格 異性化反応を抑制し、 a一才レフインの内部異性ィ匕反応のみを選択的に行う技術に つ!、ては!、くつかの特許出願が行われて 、る。骨格異性ィ匕をどの程度抑制すべきか につ 、ては明瞭な指標はな!/、ものの、例えば骨格異性ィ匕反応率を 5%未満に抑制 することが開示されている (例えば、特許文献 1参照)。
[0003] ゼォライト触媒を用いた ex一才レフインの内部異性ィ匕反応に際して、骨格異性化反 応を抑制する方法としては、ニッケルモノオキサイド 1〜10重量%をプロモーターとし て含むペンタシルゼオライト触媒を用いる方法 (例えば、特許文献 1参照)、触媒とし て直径 3. 8〜5. OAの 1次元細孔を有するアルミノフォスフェート含有モレキュラーシ ーブを用いる方法 (例えば、特許文献 2参照)が開示されている。
aーォレフインの内部異性ィ匕反応を行う場合にもう一つ重要なことは、反応に際し てオリゴマーを生成させないことである。オリゴマーが増加すると、生成した内部ォレ フィンの流動性が却って悪ィ匕することは容易に推測できることであり、オリゴマーの生 成をできるだけ少なくすることが望ま 、。
特許文献 1の請求項 8には、残留 oc一才レフインを 5%未満にすることが記載されて おり、また、実施例 3では炭素数 18の oc—ォレフインを異性ィ匕する際に、炭素数 36 のォレフインの生成量を 4%以下にすることが実証されている。
このように、内部ォレフィンの流動性を改善するために 1%単位でのオリゴマー低減 が図られている力 オリゴマー低減については依然として充分とは言えず、オリゴマ 一の濃度を低くするために反応生成液をさらに蒸留しなければならない場合もある。 従って、オリゴマー化反応を抑制しながら、安定に α—才レフインを異性ィ匕する内 部ォレフインの製造方法が望まれて 、る。
[0004] 特許文献 1 :米国特許第 6, 054, 629号明細書
特許文献 2 :米国特許第 6, 281, 404号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、安価なゼォライト触媒を用い、オリゴマ 一化反応を抑制しながら、安定に OC一才レフインを異性ィ匕する内部ォレフィンの製造 方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、異性化反応を 開始する前に原料の OC一才レフインをゼオライト触媒床に循環させることにより、オリ ゴマー化反応活性を大幅に低減することができ、また、上記循環により、蒸留を行うこ となぐより流動性に優れた内部ォレフィンを製造することができることを見出した。本 発明は力かる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下の内部ォレフィンの製造方法、内部ォレフィン混合物及 び内部ォレフィン混合物を含む石油掘削基油を提供するものである。
1. ゼォライト触媒床に炭素数 16〜18の a—ォレフインを通して異性ィ匕し、内部ォ
レフインを製造する方法において、異性化反応を開始する前に、炭素数 16〜18の a一才レフインを上記ゼォライト触媒床に循環させ、接触させることを特徴とする内部 ォレフィンの製造方法。
2. ゼォライト触媒力 MFI型ゼオライトである上記 1に記載の内部ォレフィンの製造 方法。
3. 循環させる α—ォレフインの総量力 ゼォライト触媒の体積の 1〜 20倍である上 記 1又は 2に記載の内部ォレフィンの製造方法。
4. 循環させる aーォレフインの LHSV (液時空間速度)力 0. 1〜: LOh 1である上 記 1〜3のいずれかに記載の内部ォレフィンの製造方法。
5. aーォレフインの循環時の触媒床温度が 70〜180°Cである上記 1〜4のいずれ かに記載の内部ォレフィンの製造方法。
6. aーォレフインの循環時間が 1〜: LOO時間である上記 1〜5のいずれかに記載 の内部ォレフィンの製造方法。
7. 上記 1〜6のいずれかに記載の方法で得られた炭素数 16〜18の内部ォレフィ ン混合物。
8. 上記 7に記載の炭素数 16〜18の内部ォレフィン混合物を含む石油掘削基油。 発明の効果
[0007] 本発明によれば、ゼォライト触媒床のオリゴマー化反応活性を大幅に低減させるこ とができ、流動性が良好な内部ォレフィンを安定的に効率良くかつ工業的に有利に 製造することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0008] 本発明の原料の atーォレフインは、炭素数 16〜18の atーォレフインである。原料 の α—ォレフイン中の炭素数 16の α—ォレフインと炭素数 18の α—ォレフインの割 合(質量比)には特に制限はないが、通常20 : 80〜35 : 65、好ましくは 25 : 75〜32: 68である。
この炭素数 16〜18の aーォレフインは、好ましくはエチレンを、チーグラー型触媒 を用いて低重合させた低重合体を蒸留することにより得ることができる。この低重合体 は、 1—ブテン、 1—へキセン、 1—オタテン、 1—デセン、 1—ドデセン、 1—テトラデ
セン、 1一へキサデセン、 1ーォクタデセン、 1 エイコセンなどの混合物である。 さらに、本発明で用いる oc—ォレフインは、接触分解装置などから得られる a—ォ レフインを蒸留すること〖こより得ることもできる。
[0009] 本発明に用いられるゼォライト触媒としては、天然のゼォライト及び合成ゼォライト が挙げられる。天然のゼォライトとしては、チヤバサイト、モルデナイト、エリオナイト、 ホージャサイト及びクリノプチロナイト等が挙げられる。合成のゼォライトとしては、 A型 、 B型、 X型、 Y型、オメガ型及び MFI型等が挙げられる。中でも、 MFI型が好ましぐ MFI型としては ZSM— 5等が好適である。特に、カチオンの一部又は全部を置換し たプロトン型ゼオライトが好ましぐ中でも、プロトンに置換された H— ZSM— 5が好ま しい。
[0010] 本発明の内部ォレフィンの製造方法においては、異性化反応を開始する前に、原 料である炭素数 16〜18の oc—ォレフインをゼオライト触媒床に循環させ、接触させ る。この循環に使用する a—ォレフインの量は、ゼォライト触媒の体積の 1〜20倍が 好ましぐより好ましくは 3〜10倍である。循環に使用する α—ォレフインの量がゼォ ライト触媒の体積の 1倍以上であると、この触媒のオリゴマー化反応活性を低減させ る効果が発揮され、また、 20倍以下であると、経済性の面力もも実用的である。
[0011] 上記循環の際の oc一才レフインの LHSV (液時空間速度)は、ゼォライト触媒床の オリゴマー反応活性の低減効果などを考慮すると、通常 0. 1〜: LOh— 1程度、好ましく は l〜5h— 1である。
a一才レフイン循環時のゼォライト触媒床の温度は、通常 70〜180°C程度であり、 好ましくは 100〜160°Cである。 a—ォレフインの循環時間は、ゼォライト触媒床のォ リゴマー反応活性の低減効果と経済性の良好なバランスの点から、通常 1〜: L00時 間程度、好ましくは 4〜48時間である。
[0012] 本発明においては、上述のように a—ォレフインを循環させ、接触させたゼォライト 触媒床に炭素数 16〜18の a—ォレフインを通して異性ィ匕し、内部ォレフィンを製造 する。この場合、上記循環に用いた α ォレフィンは、そのまま原料として使用するこ とができる。異性化反応の温度は、通常 70〜180°C程度であり、好ましくは 100〜1 60°Cである。
反応形式については特に制限はなぐ固定床流通式及びバッチ式 (連続式攪拌槽 を含む)のいずれであってもよい。圧力は、通常、常圧〜 5MPa程度、好ましくは常 圧〜 IMPaである。反応形式が固定床流通式の場合、 aーォレフインの転化率及び 生産性などを考慮すると、 α—ォレフィンの LHSV (液時空間速度)は、通常 0. 1〜 10h— 1程度、好ましくは l〜4h 1の範囲で選定される。
また、反応形式がバッチ式である場合、ゼォライト触媒の使用量は、原料の OC—ォ レフイン 100質量部に対し、通常 1〜60質量部程度、好ましくは 10〜50質量部、より 好ましくは 20〜40質量部の範囲である。この場合、反応時間は、反応温度や所望の aーォレフイン転ィ匕率などにより左右され、一概に定めることはできないが、通常 30 分〜 20時間程度で十分であり、好ましくは 1〜 10時間程度である。
[0013] このように、異性ィ匕反応の開始前に原料である ex一才レフインを循環させ、接触さ せたゼォライト触媒を用いることにより、比較的穏和な条件で、 a—ォレフインを 90% 以上の転化率で内部異性化することができる。しかも、触媒の劣化、骨格異性化反 応物及びオリゴマー化反応などの望ましくない副反応を抑制することができるので、 所望の内部ォレフィンが選択的に得られる。
また、反応生成液を蒸留精製することなしに製品とすることができるため、オリゴマ 一化反応生成物等の除去のための蒸留塔等が不要になるため経済性が高い。また 、本発明で用いるゼォライト触媒は、一般に安価であるので、触媒交換を前提として も、十分経済的なプロセスが設計可能である。
また、本発明は、上記の製造方法により得られた内部ォレフィン混合物及びこの内 部ォレフイン混合物を含む石油掘削基油をも提供する。
実施例
[0014] 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する力 本発明はこれらの例によつ てなんら限定されるものではな 、。
比較例 1
直径 12mmのステンレス鋼製反応塔(長さ 1. lm、内径 10mm)に HMFI— 90 (ズ ードケミー社製、プロトン型 MFIゼォライト触媒) 50mlを充填し、反応塔内を窒素置 換した。この反応器に炭素数 16 (C16) a—ォレフイン 70質量%と炭素数 18 (C18)
aーォレフイン 30質量0 /0の混合物をアップフローで lOOmlZhで供給した。 aーォ レフインの転ィ匕率が 93〜95%以上になるように、触媒活性の低下と共に反応温度を 上げながら反応を継続した。 24時間後には触媒活性は安定し、この時の反応温度 は 130°Cであった。
a—ォレフインの供給開始力 48時間が経過した時点で、反応温度は 130°C、二 重結合異性化転化率は、 C16 a—ォレフインが 94%、 C18 a—ォレフインが 93%で あった。また、生成液中のオリゴマー濃度は 2. 1質量0 /。であった。さらに、得られた内 部ォレフインについて、キャノンフェンスケ型粘度計を用いて 0°Cにおける動粘度を測 定し、流動性を評価した。これらの結果を表 1に示す。
[0015] 実施例 1
反応塔内の窒素置換までは比較例 1と同様の操作を行った。この後、反応器に C1 6 aーォレフイン 70質量0 /0と C18 aーォレフイン 30質量0 /0の混合物 300mlをアップ フローで lOOmlZhで、 24時間循環させ、接触させた。この循環の際の α—ォレフィ ンの LHSVは、 2h ゼォライト触媒床の温度は 150°Cであった。
次いで、上記循環を停止し、上記 α—ォレフイン混合物 300mlに引き続いて同様 の α—ォレフイン混合物をアップフローで lOOmlZhで供給し、 a—ォレフインの転 化率が 93〜95%以上になるように、触媒活性の低下と共に反応温度を上げながら 反応を継続した。 24時間後には触媒活性は安定し、この時の反応温度は 135°Cで めつに。
循環を停止した後の ex一才レフインの供給開始力 48時間が経過した時点で、反 応温度は 135°C、二重結合異性化転化率は、 C16 a—ォレフインが 95%、 C18 a ーォレフインが 93%であった。また、生成液中のオリゴマー濃度は 1. 2質量0 /0であり 、比較例 1と比べるとオリゴマー生成活性は半減していた。さらに、得られた内部ォレ フィンについて、上記と同様の方法により流動性を評価した。これらの結果を表 1に示 す。
[0016] [表 1]
異性化転化率(%) オリゴマー濃度 流動性
C1 6ひ一才レフイン C18ひ一才レフイン (質量%)
実施例 1 95 93 1 .2 〇
比較例 1 94 93 2.1 X
(注)
流動性
〇:0°Cにおける動粘度が 8. Omm2Zs未満
X : 0°Cにおける動粘度が 8. Omm2/s以上
産業上の利用可能性
本発明の製造方法により得られる内部ォレフィンは、流動性が良好であり、石油 削基油などの用途に好適である。
Claims
[1] ゼォライト触媒床に炭素数 16〜18の a—ォレフインを通して異性ィ匕し、内部ォレフ インを製造する方法において、異性化反応を開始する前に、炭素数 16〜18の oc - ォレフィンを上記ゼォライト触媒床に循環させ、接触させることを特徴とする内部ォレ フィンの製造方法。
[2] ゼォライト触媒力 MFI型ゼオライトである請求項 1に記載の内部ォレフィンの製造 方法。
[3] 循環させる ex—ォレフインの総量が、ゼォライト触媒の体積の 1〜20倍である請求 項 1又は 2に記載の内部ォレフィンの製造方法。
[4] 循環させる α—ォレフインの LHSV (液時空間速度) 1S 0. 1〜: LOh— 1である請求項
1〜3のいずれかに記載の内部ォレフィンの製造方法。
[5] aーォレフインの循環時の触媒床温度が 70〜180°Cである請求項 1〜4のいずれ かに記載の内部ォレフィンの製造方法。
[6] a—ォレフインの循環時間が 1〜: LOO時間である請求項 1〜5のいずれかに記載の 内部ォレフィンの製造方法。
[7] 請求項 1〜6のいずれかに記載の方法で得られた炭素数 16〜18の内部ォレフィン 混合物。
[8] 請求項 7に記載の炭素数 16〜18の内部ォレフィン混合物を含む石油掘削基油。
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