JPS6366133A - エチレンのα−オレフィンへのオリゴマ−化方法 - Google Patents

エチレンのα−オレフィンへのオリゴマ−化方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発FIAは、メタノールを含有する溶媒中におけるエ
チレンのオリゴマー化にニッケルイリドの利用に関する
エチレンをこれよ多高級な分子量のオレフィンへのオリ
ゴマー化に各種の触媒を使用することは自業界において
周知である。「オリゴマー化」の用飴は、エチレンのよ
うな低級オレフィンを二量体、三量体、四量体などのよ
うなこれよシ高級なオレフィン生成物に転化することに
使用されてきた、そして本明細書でもその意味で使用す
る。反応速度および得られた生成物分布は、使用する正
確な触媒組成物および反応条件に非常に依存する。
かような触媒の2種の一般的部類は、アルミニウムトリ
アルキルから成る「チーグラー」型およびアルミニウム
アルキルまたはアルキルハライドおよびチタンハライド
から成る「チーグラー−ナツタ」型触媒である。アルミ
ニウムアルキル触媒の主要な不利な点は、それらが非常
に反応性、かつ自燃性であること、およびこれらは例え
ば200〜275℃のような比較的高い温度および例え
ば2000〜40 D Opsigのような圧力を使用
しなければならないことである。アルミニウムアルキル
をチタンハライドと共に使用するときは上記よ多はるか
に緩和な反応条件が使用されるが、生成物の品質および
これら両者の従来技術の触媒の反応生成物からの分離し
易さは所望する程高くない。
Angew、  Chem、 ■nt、 Ed、 En
gl、  (1978) /I66.466頁に記載の
r Novel Coordination of(B
enzoyl methylene  )  trip
henylphosphoranein a N1ck
el Oligomerization Cataly
st Jの表題のW、Keim、 F、H,Kowal
dt、 R,God、d、ardおよびC,Kruge
rによる論文には、構造:を有するニッケルイリドがエ
チレンをα−オレフィンまたはポリエチレンに転化する
ことが記載されている。
本発明によって、エチレンをノルマルα−オレフィン、
すなわち直鎖α−オレフィンに転化する方法であって、
0.5〜20重量%の水を含有するメタノール−水混合
物中において、エチレンを式:〔式中、町、R2、式、
R4、R5、R6、式およびR8は、水素、炭素原子約
1〜約24個を有するアルキル基、炭素原子約6〜約2
0個を有するアリール基、炭素原子約2〜約30個を有
するアルケニル基、炭素原子約3〜約40個を有するシ
クロアルキル基、炭素原子約6〜約40個を有するアラ
ルキルおよびアルカリール基、およびハロゲン基、ヒド
ロキシル、アルコキシまたはアリールオキシ基を含有す
るヒドロカルビル基から成る群から選ばれる同じか異な
る基であシ(但し、各P□〜R8基の少なくとも1個は
、スルホナト基またはスルホナト基を含有するアルキル
、アリール、アルケニル、シクロアルキル、アラルキル
またはアルカリールである)、Mは硫黄または酸素であ
勺、Eは燐、ヒ素、アンチモンまたは窒素であり、そし
て、Fは燐、ヒ素、またはアンチモンである〕によって
定義されるニッケルイリドと接触させるオリゴマー化条
件下で反応させ、囚該ニッケルイリドが溶解しているメ
タノール−水相およびの)α−オレフイン相を含有する
反応生成物を生成させ:次いで、前記の相を互に分離し
、前記のα−オレフィン相を回収することを特徴とする
前記の方法が提供される。
本発明の方法において使用する水の好ましい量は、2〜
15重量%の間、好ましくは7〜13重量%の間である
。水の重量%は本発明のオリゴマー化反応における反応
帯域に供給されるメタノールおよび水の合計量の係とし
て計算される。
本発明は、反応帯域への水の添加は、特に水の重量%を
メタノール−水浴媒の合計の約20重量・%以下に制御
したときは触媒またはその活性gJfc損うことはない
という発明者の発見に特に基づいている。これに加えて
、水は生成物であるオレフィンに富む相から触媒に富む
相の相分離を改善する上で予想外に顕著な幼果を有する
ことも発明者等は見出した。さらに、反応帯域に水を含
有させることによってα−オレフィン生成物の純度が著
しく同士し、そして生成物の分布が比較的軽いオレフィ
ン生成物の方向に変化することも発明者等は見出した。
本発明の方法において、典型的には、エチレン、メタノ
ール、水およびニッケルイリド触媒を、反応帯域または
連続式かく拌タンク反応器のような反応器に供給し、こ
の中でオリゴマー化反応は温度、圧力、保持時間および
触媒濃度のような反応条件によって制御される。反応流
出物は分離帯域に入シ、ここでメタノール−水触媒相は
分離されて反応帯域に再循環され、エチレンも分離され
て再循され、そして生成物α−オレフィンが分N1され
る。第1工程は気/液分離でめ勺、再循環エチレンが除
去される。第2工程で、第1工程からの液体は液/液セ
パレーターに入シ、ここで反応帯域への再循環用の下部
液相としてメタノール、水および触媒相が分離され、そ
して有機液相が上部または軽質相として分離される。少
量のエチレンを含むが主要量の生成物ノルマルα−オレ
フィンから成る有機相は、好ましくは回収帯域に通し、
付加されているエチレンを回収し反応帯域に再循環させ
、そして生成物のノルマルα−オレフィンを回収する。
生成物のα−オレフィンは、典型的には主としてC1〜
C3oの範囲内であるが、C4から0□00まで高い範
囲にもなシうる。
反応帯域において使用される触媒は、特にU、S。
P、NO,4,310,716およびU、S、P、NO
,4,293,502を含む発明者等の先行特許に示さ
れておシ、これらの特許の開示は本明細書の参考になる
。前記に引用した特許において好ましい同じ触媒は、本
発明においても好ましい。同様に、触媒中にスルホネー
ト基を含ませる方法を含む好ましい触媒製造方法、およ
び温度、圧力、触媒濃度および保持時間のような好まし
い反応条件は、引用特許特に11     ゛ U、S、P、NO,4,310,716オよびU−8,
P、NO。
4.293,502に記載と同様である。
かような好ましい反応条件には、20〜100℃の間の
温度、10分〜24時間のオリゴマー化反応帯域保持時
間および10〜3000 psigの間、さらに好まし
くは100〜2000 pgDO間の圧力が含まれる。
実施例 スルホン化ニッケルイリド(SUNY)触媒を使用して
エチレンのオリゴマー化反応を行った。使用しfC8U
NY触媒は、次の構造を有するIJ、 S−P、 No
−4,310,716の化合物9であった:n このSUN Y触媒は、U、S、P、 No、 4,3
10,716の実施例1の製法によって製造した。
各種の水濃度で行った実験結果を下記の第1表に示す。
実験は、メタノールまたはメタノール−水中の8UNY
触媒の新しく調製した溶液を使用して行った。メタノー
ル中の1000 ppmの水標準または蒸留水の無水メ
タノールの重量混合物の希釈によって所望混合物を得た
。5UNY触媒の表示濃度は、メタノールまたはメタノ
ール−水混合物1−e当シ2.5 X 10−3gモル
であった。
エチレンはアルミナ触媒/収着剤上の銅を使用して化学
的に洗浄して酸素を除去し、供給酸素中の酸素は1 p
pm未満になった。実験では同じ反応条件、すなわち、
50℃、500 psigおよび2時間の保持時間を使
用した。メタノール中の各重量の水を使用した実験の結
果を下記の第1表に示す。
第1表 実施倒置  水、ppm    触媒活性度2    
 452     765B第1表には、水が約10.
5%の水までの量で使用されたときは触媒活性度を劣化
させないことが示されている。発明者等の別のデータで
は約20重量%の水濃度までは触媒活性度が急激に低下
しないことが証明されている。第1表の活性度の欄は、
反応帯域中における5ONY触媒1モル当シ反応したエ
チレンのモル数である。
下記の第■表は、第1表のデータも含めた実験からの重
量%で示した生成物分布のデーグーの要約である。第■
表のデータは、発明者等が見出したように、反応系にお
いて水を使用したときに起こる@質オリtマーの方向へ
生成物分布か太き(変化することを証明している。
第H表 7〜0a15.1818.3916.5313.541
0.297.675.2813.128 5b18.7
019.7517.1713.219J56.944.
729.769 10024.2623.3518.2
5 ’12.488−405.263.(144.96
注: a、15 ppmの水を使用した実験からの生成
物α−オレフィン(AO)層中に見出される平均分布 す、実施例6および4からのAO層中に見出される平均
分布 C1実施例5および6からのAO層中に見出される平均
分布 反応帯域中に注入したe紫を使用した実験も行った。水
とtI′i異な多、酸素は低ppm濃度でも触媒活性度
を低下させることを発明者等は見出した。
酸素のpp重量は、反応帯域に供給されるエチレンの重
量部に基づく。酸素を注入した場合の各種の実験からの
データを下記の第1表に示す。
第 1 表 [7<1    8124 1631]    4493 発明者等の最初の研究において、無水メタノールの購入
およびナトリウムの存在下で蒸留して水を#常に低X準
にするXうな、N、応帯域から水を排除するための慎重
な処置をした。水は触媒活性度を低下させないことを見
出した後は、発明者等は圧力の影響のよ5を他の変数を
探求した。驚ろくべきことに、  500 psigの
ような高い圧力でも生成物α−オレフィンから未反応エ
チレンをきれいに分離できることを見出した。下記の第
■表には実施例21.22.26および24にこれらの
実験結果を示す。触媒溶液は、5ONY触媒(反応帯域
に供給されるメタノール−水溶液1!浩シ2.5 X 
10−31 %ルO濃& ) 、メタノールおよび水か
ら成った。
第■表 実験条件 反応温度、℃50  50  50  40反応圧力、
psig    700  600  600  70
0セパレーター圧力、psig   25   200
   500  500−、!i[]。
触媒濃度、G/L 最初に装入     2.0  2.0  2.0  
2.0連続添加       −−−20,0触媒溶液
の濃度、wt% 1o、o  io、o   io、o
   io、。
実験結果 全実験時間、時間   21   1616  40触
媒生産性、 生成物g/触媒1/    836N/A   N/A
  1127−770生成物純度、wt%  94.4
 91.1  91.692.7−94.6α−C10 生成物分布、ε    0.49 0.71 0.56
0.42−0.31図面(グラフ)をさらに詳細に説明
すると、横座標すなわちrYJ軸は生成物純度、特に、
C□4α−オレフィン純度に関する。α−オレフィン中
の不純物には分枝鎖オレフィンおよび内部(αとは異な
る)オレフィンが含まれる。縦座標すなわち、X@は生
成物分布すなわちイゾシロン(ξ)値に関する。εは反
応の程度の尺度であり、そして実際には連鎖停止速度と
生長速度との比である。
これは次式によって一定の炭素数のオレフィンのモル分
率Xに正比例する: (式中、γはエチレン単位の数である)。
グラフには、反応帯域に水無しく溶媒としてメタノール
のみ)およびメタノール婢媒中の10%の水の両者で上
記のS UNY触媒を使用して行った多数のオリゴマー
化実験のC]4α−オレフィン生成物純度および生成物
分布に関するデータ点を示す。グラフから判るように、
メタノール中に水が無い場合に対して10チの水が存在
する場合には、C14α−オレフィン生成物純度は約2
%高い値が得られる。例えば0.576における3個の
データ点が考察できる。これらの実験では、Xで示した
実験はメタノール中の10%の水を含むが、点で示した
2種の実験はメタノール中罠水の無い実験である以外は
本質的に同一条件で行った。Xデータ点は、C14α−
オレフィンは約90.8 %純度を示すが、点データ点
ではC14α−オレフィンは約87.5〜88%純度を
示す。グラフに示した各種のξ値に対する実験条件は、
メタノール中に水を含まない点によって示した実験以外
は実施例21〜24に示した条件と同様に変化させた。
【図面の簡単な説明】
図面は生成物C44α−オレフィンに及ぼす10重量%
の水の影響を示すグラフである。

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エチレンをノルマルα−オレフィンにオリゴマー
    化し、そして該オレフィンを反応生成物から回収する方
    法であつて、0.5〜20重量%の水を含有するメタノ
    ール−水混合物中において、エチレンを次式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、R_1、R_2、R_3、R_4、R_5、R
    _6、R_7およびR_8は、水素、炭素原子約1〜約
    24個を有するアルキル基、炭素原子約6〜約20個を
    有するアリール基、炭素原子約2〜約30個を有するア
    ルケニル基、炭素原子約3〜約40個を有するシクロア
    ルキル基、炭素原子約6〜約40個を有するアラルキル
    およびアルカリール基、ハロゲン基、ヒドロキシル、ア
    ルコキシおよびアリールオキシ基、およびハロゲン、ヒ
    ドロキシル、アルコキシまたはアリールオキシ基を含有
    するヒドロカルビル基から成る群から選ばれる同じか異
    なる基であり、(但し、各R_1〜R_8基の少なくと
    も1個はスルホナト基またはスルホナト基を含有するア
    ルキル、アリール、アルケニル、シクロアルキル、アラ
    ルキルまたはアルカリール基であるものとする)、Mは
    硫黄または酸素であり、Eは燐、ヒ素、アンチモンまた
    は窒素であり、そしてFは燐、ヒ素またはアンチモンで
    ある〕によつて定義されるニツケルイリドと接触させる
    オリゴマー化条件下で反応させ、(A)該ニツケルイリ
    ドが溶解しているメタノール−水相および(B)α−オ
    レフィン相を含有する反応生成物を生成させ、次いで、
    前記の相を互に分離し、前記のα−オレフィン相を回収
    することを特徴とする前記の方法。
  2. (2)前記の水のパーセントが、2〜15である特許請
    求の範囲第1項に記載の方法。
  3. (3)前記の水のパーセントが、7〜13である特許請
    求の範囲第1項に記載の方法。
  4. (4)前記のスルホナト基がR_4、R_5および(ま
    たは)R_6に存在し、そしてR_4、R_5およびR
    _6の少なくとも1個はアリールである特許請求の範囲
    第1項に記載の方法。
  5. (5)前記のスルホナト基が、R_1、R_2またはR
    _3に存在する特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  6. (6)R_7がスルホナト基から成る特許請求の範囲第
    1項に記載の方法。
  7. (7)EおよびFの両者が燐であり、そして、Mが酸素
    である特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  8. (8)EおよびFの両者が燐であり、そしてMが酸素で
    ある特許請求の範囲第4項に記載の方法。
  9. (9)EおよびFの両者が燐であり、そしてMが酸素で
    ある特許請求の範囲第5項に記載の方法。
  10. (10)EおよびFの両者が燐であり、そしてMが酸素
    である特許請求の範囲第6項に記載の方法。
  11. (11)R_4、R_5およびR_6の各々がフェニル
    であり、それらの1個はスルホナト基で置換されている
    特許請求の範囲第8項に記載の方法。
  12. (12)R_1、R_2、R_3およびR_8がフェニ
    ルであり、そしてR_7が水素である特許請求の範囲第
    11項に記載の方法。
  13. (13)R_1、R_2およびR_3の各々がフェニル
    であり、それらの1個はスルホナト基で置換されている
    特許請求の範囲第9項に記載の方法。
  14. (14)R_4、R_5、R_6およびR_8の各々が
    フェニルであり、そしてR_7が水素である特許請求の
    範囲第13項に記載の方法。
  15. (15)R_1、R_2、R_3、R_4、R_5、R
    _6およびR_8の各々がフェニルであり、そしてR_
    7がスルホナト基である特許請求の範囲第10項に記載
    の方法。
  16. (16)前記のイリドがそのナトリウム塩の形態である
    特許請求の範囲第15項に記載の方法。
  17. (17)前記のエチレンと前記のニツケルイリドとを、
    約−20℃〜約200℃の温度で約1分〜72時間接触
    させる特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  18. (18)前記のエチレンと前記のニツケルイリドとを約
    20℃〜約100℃の温度で約10分〜約24時間接触
    させる特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  19. (19)前記のエチレンと前記のニツケルイリドとを約
    −20℃〜約200℃の温度で約1分〜約72時間接触
    させる特許請求の範囲第15項に記載の方法。
  20. (20)前記のエチレンと前記のニツケルイリドとを、
    約20℃〜約100℃の温度で約10分〜約24時間接
    触させる特許請求の範囲第15項に記載の方法。
  21. (21)前記のエチレンと前記のニツケルイリドとを、
    約−20℃〜約200℃の温度で約1分〜72時間接触
    させる特許請求の範囲第16項に記載の方法。
  22. (22)前記のエチレンと前記のニツケルイリドとを、
    約20℃〜約100℃の温度で約10分〜約24時間接
    触させる特許請求の範囲第16項に記載の方法。
  23. (23)前記のエチレン圧力を、反応を通じて約100
    〜約2000psigの範囲内に維持する特許請求の範
    囲第1項に記載の方法。
  24. (24)前記のエチレン圧力を、反応を通じて約350
    〜約850psigの範囲内に維持する特許請求の範囲
    第1項に記載の方法。
  25. (25)前記のエチレン圧力を、反応を通じて約100
    〜約2000psigの範囲内に維持する特許請求の範
    囲第16項に記載の方法。
  26. (26)前記のメタノール−水相を、そこで使用するた
    めに反応帯域に再循環させる特許請求の範囲第1項に記
    載の方法。
  27. (27)前記のメタノール−水相を、そこで使用するた
    めに反応帯域に再循環させる特許請求の範囲第13項に
    記載の方法。
  28. (28)前記のメタノール−水相を、そこで使用するた
    めに反応帯域に再循環させる特許請求の範囲第14項に
    記載の方法。
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