Способ получения линейных - олефинов c8-c18
Реферат
Сущность изобретения: этилен олигомеризуют в среде ароматического углеводородного или галоидуглеводородного растворителя при температуре 50 - 120°С и давлении 10 - 50 атм. в присутствии каталитической системы, содержащей соединения циркония, этилалюминийсесквихлорид и простой эфир формулы R2O, где R - C2-C5 -алкил, фенил. Молярное соотношение соединение циркония: простой эфир: этилалюминийсесквихлорид равно 1:(1 - 3):(12 - 30). В качестве соединения циркония используют Zr(RCOO)Cl4-n, где R - C3-C16 -алкил, n=2 или 3. Производительность процесса достигает 18,88 кг на 1 г Zr в 1 ч. 1 табл.
Изобретение относится к нефтехимическому синтезу, в частности к способу получения линейных -олефинов С8-С18 олигомеризацией этилена в присутствии цирконийсодержащих комплексных катализаторов. Линейные -олефины С8-С18 используются в синтезе поверхност- но-активных веществ, высших карбоновых кислот, алкилфенолов поли--олефиновых масел и т.д.
Известен способ получения линейных -олефинов олигомеризацией этилена в присутствии катализатора, включающего соединения циркония формулы ZrXaY4-а, где Х и Y= Cl, Br; а= 0,4; соединения алюминия формулы R1,5AlQ1,5 или AlR'bQ'3-b, где R, R'-алкил С1-С20; Q'-Cl, Br, I; b=1-3 и основания Льюиса (тиоэфиры, сульфиды, тиофены, тиомочевина, фосфины, первичные амины) при отношении Al: Zr (1-15):1. Пpоцесс проводят при 50-120оС и давлении этилена больше 5 атм. (1). При проведении олигомеризации этилена в присутствии 1 ммоля ZrCl4, 5,0 ммоля (С2Н5)1,5AlCl1,5 и 2,0 ммоля тиофена в 250 мл бензоле при 100оС и давлении этилена 35 атм в течение 60 мин получено 1530 г продукта на 1 г ZrCl4 (39 17,4 г продукта на 1 г Zr в ч). Содержание фракций углеводородов в продукте соответственно, С4-С6 45; С8-С18 49,9; С20+воск. 5,1. Чистота фракций по линейным -олефинам соответственно, С4-С6 99-100; С8-С18 92-98. Основными недостатками способа являются низкая производительность по фракции С8-С18, которая не превышает 2 кг олигомеров С8-С18 по 1 г Zr в час, низкая селективность фракции С8-С18 по линейным -олефинам (92-99%), содержание значительного количества олигомеров С20 и выше (до 20%) и образование нерастворимого продукта (воска) (0,3-21%). Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения линейных -олефинов С8-С18 олигомирезацией этилена в присутствии катализаторов, содержащего в качестве соединения циркония карбоксилат цирконила общей формулы ZrO (OCOR)nCl2-n, где R-алкил С3-С16; n=1 или 2, этилалюминий сесквихлорида и в качестве модификатора простой эфир общей формулы R2O, где R-алкил С2-С5, арил или тетрагидрирафуран при молярном соотношении компонентов, равном 1:(10-30):(1-5) (2). При проведении процесса в указанных условиях получают продукт, состоящий на 19,8-37,5% из олигомеров С4-С6 и 60-78,5% из олигомеров С8-С18. Производительность способа составляет 1314-7407 г продукта на 1 г Zr в час. Для осуществления данного способа получения линейных -олефинов С8-С18 в реактор в токе сухого инертного газа помещают раствор 0,1 г (3,5 10-4 моль) ZrO/(CH3)2CH-COO/2, 0,115 г (8,810-4 моль) дибутилового эфира в 50 мл толуола и 0,88 г (7,10-3 моль) этилалюминийсесквихлорида. Молярное соотношение Al:Zr:M 20:1:2,5. Температуру смеси поднимают до 90оС и в реактор подают этилен до 45 атм. Процесс проводят в течение 15 мин при постоянном давлении этилена. При этом получено 45 г олигомеров, состоящих из фракций, мас. С4 3; С6 22,8; С8-С18 72,2; С20+2,0. Селективность продукта по линейным -олефинам 97% Производительность способа 5625 г на 1 г Zr в час. Основным недостатком данного способа является низкая производительность (1314-7407 г на 1 г Zr в час). Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности процесса по фракции олефинов С8-С18. Поставленная цель достигается тем, что олигомеризацию этилена осуществляют при давлении этилена 10-550 атм в среде ароматического растворителя при 50-120оС в присутствии каталитической системы, состоящей из соединений циркония общей формулы Zr(OCOR)4Cl4-n, где R-алкил С3-С16; n=2 или 3, модификатора общей формулы R2O, где R-алкил С2-С5 или арил и этилалюминийсесквихлорида при молярном отношении соединения циркония:модифи- катор:этилалюминийсесквихлорид, равное 1:(1-3):(10-30) cоответственно. Способ осуществляется следующим образом. В предварительно отвакуумированный и продуваемый аргоном стальной автоклав емкостью 0,5 л, снабженный магнитной мешалкой, наливают раствор, содержащий 0,1-0,3 ммоля соединения циркония общей формулы Zr(OCOR)nCl4-n, где R-алкил С3-С16, n=2 или 3, добавляют 0,1-0,3 ммоля модификатора общей формулы R2O, где R-алкил С2-С5 или арил и затем раствор 1,0-3,0 ммоля этилалюминийсесквихлорида. В качестве растворителя используют ароматические или галоидароматические углеводороды. Соотношение компонентов катализатора можно изменять в пределах Al: Zr: M (10-30):1:(1-3). После автоклав закрывают и подают этилен. Процесс осуществляют в температурном интервале 50-120оС и давлении этилена 10-50 атм. в течение 20-60 мин. Затем реактор охлаждают до комнатной температуры и дезактизируют катализатор добавлением 3-5 мл насыщенного раствора NaOH в спирте. После газовую фазу из автоклава выпускают и бутены переконденсируют в ловушке, охлаждаемой смесью сухого льда с ацетоном. Автоклав открывают, жидкую часть продукта реакции с растворителем сливают, промывают несколько раз с водой, сушат под CaCl2 и анализируют методами ГЖХ, ИК, ПМР и масс-спектроскопическими методами анализа. Выход олигомеров С8-С18 от превращенного этилена достигает 65,3-81% Пpоизводительность способа по фракции линейных -олефинов С8-С18 составляет 5,76-18,9 кг на 1 г Zr в час. Содержание линейных -олефинов в фракциях С4-С6 100% С8-С18 98-100% С20+ 97-99% П р и м е р 1. В автоклав в инертной атмосфере загружают 100 мл раствора 0,15 ммоля (0,0504 г) соединения циркония Zr/(CH3)2CH-COO/2Cl2 в толуоле, добавляют 0,15 ммоля (0,025 г) диизоамилового эфира и перемешивают в течение 10 мин. После прибавляют 2,7 ммоля (0,334 г) (С2Н5)1,5AlCl1,5 (моляpное соотношение Al:Zr:M=18:1:1). Процесс проводят при 90оС под давлением этилена 40 атм. в течение 25 мин. Получено 137 г продукта, содержащего олефины соответственно, мас. С4 6,1; С6 10,6; С8 19,6; С10 17,7; С12 14,9; С14 10,2; С16 8,8; С18 7,4; С20+ 4,7. Чистота их по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 99,5; С12 99; С14 99; С16 98; С18 98; С20+ 98. Выход фракции олефинов С8-С18 78,6. Производительность способа по олигомерам С4-С20+ 24,03 кг продукта на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 18,88 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 2. В предварительно отвакуумированный при нагреве и продуваемый аргоном автоклав емкостью 0,5 л. снабженной магнитной мешалкой, переносят 100 мл раствора, содержащего 0,3 ммоля (0,116 г) соединения циркония Zr/(CH3)3CH-COO/3Cl в толуоле. Затем к этому раствору прибавляют 0,6 ммоля (0,101 г) диизоаминового эфира. Смесь перемешивают в течение 10 мин и добавляют 5,4 ммоля (0,668 г) (С2Н5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=18: 1:2). Закрывают реактор, подают в него этилен до давления 40 атм. Олигомеризацию проводят при 70оС в течение 15 мин. После раствор охлаждают до комнатной температуры, к содержимому автоклава добавляют 3 мл насыщенного раствора NaOH в спирте для разложения катализатора. Получено 133 г продукта, содержащего олефинов соответственно, мас. С4 7,0; С6 12,6; С8 18,8; С10 15,0; С12 12,8; С14 10,8; С16 9,7; С18 6,9; С20+ 6,4. Чистота их по линейным -олефинам соответственно, С4 100; С6 100; С8 100; С10 100; С12 99; С14 99; С16 98; С18 98; С20+ 98. Выход фракции олефинов С8-С18 74 мас. Производительность 17,55 кг продукта на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 13,0 кг на 1 ч Zr в час. П р и м е р 3. В автоклав загружают раствор 0,2 ммоля (0,0775 г) Zr/(CH3)2CH-COO/3Cl в 100 мл толуоле, добавляют 0,6 ммоля (0,101 г) диизоамилового эфира и 3,6 ммоля (0,446 г) этилалюминийсесквихлорида. (Молярное соотношение Al:Zr:M=18:1:3). Реакцию проводят при 80оС и давлении этилена 40 атм. в течение 30 мин. Получено 154 г продукта, содержащего олефинов соответственно, мас. С4 3,4; С6 10,9; С8 18,0; С10 15,8; С12 14,1; С14 12,0; С16 8,4; С18 6,6; С20+ 10,8. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 100; С12 99,5; С14 99; С16 98; С18 98; С20+ 98. Выход фракции олефинов С8-С18 74,9% Производительность по олигомерам С4-С20+ 16,88 кг продукта на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 12,66 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 4. В автоклав загружают 100 мл толуольного раствора 0,15 ммоля (0,0582 г) Zr/(CH3)2CHCOO/3Cl, прибавляют 0,15 ммоля (0,025 г) диизоамилового эфира и 3 ммоля (0,372 г) (С2Н5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al: Zr: M=20:1:1). Реакцию проводят при 80оС под давлением этилена 50 атм. в течение 20 мин. Получено 129 г продукта. Содержание олефинов в продукте, соответственно, мас. С4 5,0; С6 11,4; С8 16,6; С10 14,9; С12 12,9; С14 10,9; С16 9,6; С18 7,8; С20+ 10,7. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С10 100; С12 99; С14 99; С16 98; С18 98; С20+ 98. Выход фракции олефинов С8-С18 72,8% Производительность по олигомерам С4-С20+ 25,94 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 18,68 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 5. В автоклав в атмосфере инертного газа наливают раствор 0,15 ммоля (0,0582 г) Zr/(CH3)2CHCOO/3Cl в 100 мл, толуоле, 0,15 ммоля (0,025 ) г диизоаминового эфира и 3,0 ммоля (0,372 г) этилалюминийсесквихлорида (С2H5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=20:1:1). Процесс проводят под давлением этилена 30 атм. при 80оС в течение 30 мин. Получено 105 г продукта состоящей из олефинов соответственно, мас. С4 8,3; С6 16,1; С8 17,9; С10 15,4; С12 12,8; С14 10,5; С16 9,1; С18 7,7; С20+ 5,9. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 100; С12 99; С14 99; С16 98; С18 98; С20+ 98. Выход фракции олефинов С8-С18 73,4% Производительность по олигомерам С4-С20+ 15,35 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 11,27 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 6. В автоклав в инертной атмосфере загружают раствор 0,15 ммоля (0,1023 г) Zr/CH3(CH2)3COO/3Cl в 100 мл бензоле, добавляют 0,15 ммоль (0,02 г) дибутилового эфира в 15 мл бензоле и 3,0 ммоля (0,372 г) (C2H5)1,5AlCl1,5 (молярное отношение Al:Zr:M=20:1:1). Процесс проводят под давлением этилена 20 атм. при 80оС в течение 30 мин. Получено 70 г продукта, состоящего из олефинов соответственно, мас. С4 9,6; С6 16,8; С8 22,0; С10 16,4; С12 11,5; С14 9,2; С16 6,7; С18 4,1; С20+ 3,7. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 100; С12 99; С14 99; С16 99; С18 98; С20+ 97. Выход фракции олефинов С8-С18 69,9% Производительность по олигомерам С4-С20+ 10,96 кг. продукта на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 7,66 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 7. В автоклав в инертной атмосфере загружают раствор 0,15 мл (0,0588 г) соединения циркония Zr/CH3(CH2)4COO/2Cl2 в 100 мл толуоле, добавляют 0,15 ммоля (0,026 г) дифенилового эфира в 15 мл толуоле и 1,8 ммоля (0,233 г) (С2Н5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=20:1:1). Реакцию приводят при температуре 80оС и давлении этилена 40 атм. в течение 30 мин. Получено 115 г продукта, состоящего из олефинов соответственно, мас% С4 2,6; С6 12,1; С8 15,5; С10 14,3; С12 13,8; С14 12,0; С16 10,3; С18 9,1; С20+ 10. Чистота олефинов по линейным -олефинам, в С4 100; С6 100; С8 100; С10 100; С12 99; С14 99; С15 98; С18 98; С20+ 98. Выход фракции С8-С18 74,3% Производительность по олигомерам С4-С20+ 16,81 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 12,5 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 8. В автоклав в инертной атмосфере загружают раствор 0,15 моля (0,0582 г) соединения циркония Zr (CH3)2CHCOO/3Cl в 100 мл толуоле, 0,15 ммоля (0,026 г) диизоаминового эфира в толуоле и 3,75 ммоля (0,464 г) (С2Н5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=25:1:1). Процесс проводят при температуре 80оС и давлении этилена 40 атм в течение 30 мин. Получено 137 г продукта, состоящего из олефинов соответственно, мас. С4 10,8; С6 16,6; С8 18,9; С10 14,4; С12 13,1; С14 8,8; С16 6,4; С18 5,1; С20+ 5,8. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 99; С12 99; С14 99; С16 98; С18 98; С20+ 97. Выход фракции олефинов С8-С18 66,7% Производительность по олигомерам С4-С20 20,03 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 13,4 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 9. В автоклав загружают раствор 0,15 ммоля (0,0582 г) соединения циркония Zr/CH3(CH2)14COO/3Cl в 100 мл толуоле, 0,15 ммоля (0,011 г) диэтилового эфира и 4,5 ммоля (0,557 г) этилалюминийсесквихлорида (С2Н5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=30:1:1). Реакцию проводят при 80оС под давлением этилена 40 атм. в течение 30 мин. Получено 122 г продукта, содержащего олефины соответственно, мас. С4 10,7; С6 17,9; С8 19,6; С10 16,4; С12 12,3; С14 8,0; С16 5,7; С18 4,4; С20+ 2,9. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 99; С12 99; С14 98,5; С16 98; С18 97,5; С20+ 97. Выход фракции олефинов С8-С18 65,3% Производительность по олигомерам С4-С20+ 17,83% кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 11,31 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 10. В автоклав в инертной атмосфере загружают раствор 0,15 ммоля (0,0582 г) соединения Zr/CH3(CH2)2COO/3Cl в 100 мл толуола, добавляют 0,45 ммоля (0,075 г) диизоаминового эфира и 2,7 ммоля (0,33 г (С2Н5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=18:1:3). Процесс проводят при 80оС под давлением этилена 10 атм. в течение 60 мин. Получено 105 г продукта. Содержание олефинов в продукте соответственно, мас. С4 3,8; С6 11,7; С8 17,3; С10 15,7; С12 13,4; С14 11,8; С16 9,6; С18 7,2; С20+ 9,3. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 100; С12 99; С14 98,5; С16 98; С18 98; С20+ 97. Выход фракции С8-С18 75% Производительность по олигомерам С4-С20+ 7,69 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 5,76 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 11. В автоклав загружают раствор 0,3 ммоля (0,1176 г) соединения Zr/CH3(CH2)4COO/2Cl2 в хлорбензоле, добавляют 0,6 ммоля (0,078 г) дибутилового эфира и 4,5 ммоля (0,464 г) этилалюминийсесквихлорида (С2Н5)1,5AlCl1,5. Молярное соотношение Al:Zr:M=15:1:2. Процесс проводят при 50оС в течение 20 мин под давлением этилена 40 атм. Получено 113 г продукта. Содержание олефинов в продукте соответственно, мас. С4 6; С6 15,4; С8 19,7; С10 16,1; С12 12,2; С14 11,1; С16 8; С18 6,2; С20+ 5,3. Чистота по линейным -олефинам, С4 100; С6 00; С8 100; С10 100; С12 99; С14 99; C16 98; С18 98; С20+ 98. Выход фракции олефинов С8-С18 73,3% Производительность по олигомерам С4-С20+ 12,37 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 9,06 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 12. В автоклав загружают 0,15 ммоля (0,0504 г) соединения циркония Zr/(CH3)2CHCOO/2Cl2 в 100 мл толуоле, добавляют 0,15 ммоля (0,025 г) диизоамилового эфира и 3,75 ммоля (0,464 г) (С2H5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=25:1:1). Процесс проводят при давлении этилена 40 атм и температуре 120оС в течение 30 мин. Получено 146 г продукта, содержащего олефинов соответственно, мас. С4 2,7; С6 9,6; С8 18; С10 16,8; С12 14,4; С14 12,9; С16 10,3; С18 8,7; С20+ 7,2. Чистота олефинов по линейным -олефинам, С4 100; С6 100; С8 100; С10 99; С12 98,5; С14 98,5; С16 98; С18 97,5; С20+ 97. Выход фракции С8-С18 81% Производительность по олигомерам С4-С20+ 21,34 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 17,3 кг на 1 г Zr в час. П р и м е р 13. В автоклав загружают раствор 0,11 ммоля (0,1 г) соединения циркония Zr/CH3(CH2)15COO/3Cl в 100 мл толуоле, 0,21 ммоля (0,016 г) диэтилового эфира и 4,5 ммоля (0,56 г) этилалюминийхлорида (С2Н5)1,5AlCl1,5 (молярное соотношение Al:Zr:M=30:1:2). Реакцию проводят при 90оС под давлением этилена 40 атм. в течение 30 мин. Получено 74 г продукта, содержащего олефины соответственно, мас. С4 7,7; С6 12,0; С8 20; С10 17,4; С12 12,5; С14 11,8; С16 8,0; С18 6,8; С20 4,3. Чистота олефинов по линейным олефинам, С4 100; С6 100; С8 99; С10 98,5; С12 98; С14 98; С16 97,5; С18 97, С20 97. Выход фракции олефинов С8-С18 76% Производительность по олигомерам С4-С20+ 15,25 кг на 1 г Zr в час. Производительность по фракции С8-С18 11,6 кг на 1 г Zr в час. Как видно из представленных данных, процесс олигомеризации этилена в линейные -олефины с высоким выходом фракции С8-С18 (65-81%) протекает при соотношении Al:Zr:M, равном (12-30):1:(1-3). При низких соотношениях компонентов Al: Zr меньше, чем 12:1 уменьшается производительность способа и при соотношении Al: Zr-10:1 составляет всего 4,8 кг на 1 г Zr в час. Увеличение соотношения Al:Zr больше, чем 30:1 способствует снижению фракции олигомеров С8-С18. При этом увеличивается выход фракции олигомеров С4-С6. Как видно из данных примеров 1-13, при осуществлении способа олигомеризации этилена в присутствии модификатора при соотношениях M:Zr=(1-3):1 выход фракции С8-С18 достигает 65-81% При этом производительность способа по олигомерам С4-С20+ составляет 7,6-26 кг продукта на 1 г Zr в час. Производительность способа по фракции олигомеров С8-С18 при этом достигает 5,7-18 кг на 1 г Zr в час. Как видно из данных, представленных в таблице, предлагаемый способ обладает высокой производительностью по фракции олигомеров С8-С18 по сравнению с известным. Осуществление способа в присутствии предлагаемой каталитической системы имеет явное преимущество перед известным способом получения линейных -олефинов С8-С18 олигомеризацией этилена. Положительный эффект в предлагаемом способе достигается благодаря использованию в качестве соединения циркония смешанно-лигандных карбоксилатов циркония общей формулы Zr(OCOR)nCl4-n модифицированные простыми эфирами.Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ОЛЕФИНОВ C8-C18 путем олигомеризации этилена в среде ароматического углеводородного или галоидуглеводородного растворителя при повышенной температуре и 10 50 атм. в присутствии каталитической системы, содержащей соединение циркония, этилалюминийсесквихлорид и простой эфир общей формулы R2O, где R - C2 C5-алкил, фенил, при молярном соотношении соединения циркония: простой эфир этилалюминийсесквихлорид соответственно (1 1 3 12 30, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, в качестве соединения циркония используют смешанно-лигандный карбоксилат циркония общей формулы Zr (R1COO)n Cl4-n, где R1 C3 C16-алкил; n 2 или 3, и процесс проводят при 50 120oС.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4