بهینه‌سازی عامل های مؤثر بر تولید 1-هگزن از اتیلن با کاتالیست کرومیوم/ تریس 2-اتیل‌هگزانوات

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان، صندوق پستی 1159 ـ 45195، زنجان، ایران

2 دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، صندوق پستی 313 ـ 45195 زنجان، ایران

چکیده

آلفا-اولفین­ های خطی از مهم­ ترین فراورده­ های صنعت پتروشیمی هستند که کاربردهای فراوانی در تهیه شوینده­ ها، روان‌کننده­ ها، الک ل­های نرم­کننده و همچنین به‌عنوان کمک‌مونومر در تولید پلی‌اتیلن سبک خطی (LLDPE) دارند. اولیگومرشدن اتیلن به‌ویژه تریمر­شدن اتیلن برای تولید 1-هگزن یکی از روش ­های تهیه­ ی این مواد پرمصرف پتروشیمی است که در آن از کاتالیست­ های گوناگون درحضور گاز اتیلن استفاده می­ شود. به‌همین منظور کاتالیست تریمرشدن اتیلن برای تولید انتخابی 1-هگزن براساس سامانه چهارجزئی {کرومیوم تریس 2-اتیل‌هگزانوات، تری اتیل آلومینیوم، 2، 5-دی متیل پیرول، هگزاکلرواتان} با راندمان و خلوص بالا سنتز و با روش­ های گوناگونی مانند FT-IR، UV-Visible، CHNS و ICP شناسایی شد. تأثیر فشار، نسبت Al/Cr، نوع لیگاند، حلال و روش­ های متفاوت انجام واکنش تریمرشدن روی بازده و گزینش‌پذیری کاتالیست برای تولید 1-هگزن بررسی و بهینه شد. با افزایش فشار اتیلن بازده تولید 1-هگزن افزایش یافت. استفاده از هگزاکلرواتان به‌عنوان شتاب­ دهنده درحضور حلال آلیفاتیک نرمال‌هپتان موجب افزایش بازده کاتالیست شد. بازده کاتالیست با افزایش نسبت Al/Crتا 40 افزایش یافت. بهترین روش انجام واکنش تریمرشدن، ساخت محلول‌های دوتایی کاتالیست-لیگاند و کمک­ کاتالیست ـ هگزاکلرواتان به‌صورت جداگانه و افزودن آن­ ها به راکتور است. تریمرشدن اتیلن بااستفاده از این سامانه کاتالیستی در فشار 27 بار، دمای C°90، حلال نرمال هپتان و نسبت 40=Al/Cr منجر به تولید انتخابی 1-هگزن با بازده (g 1-C6/g Cr.h)193850 و گزینش‌پذیری %8/91 شد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Stephan P.S., Normen P., Bhaskar R.A., Sven H., Bernd H.M., Anke S., Uwe R., Mohammed H., A Selective Chromium Catalyst System for the Trimerization of Ethene and Its Coordination Chemistry, European Journal of Inorganic Chemistry, 8: 1167-1171 (2010).

[2] Rozhko E., Bavykina A., Osadchii D., Makkee M., Gascon J., Covalent Organic Frameworks as Supports for a Molecular Ni Based Ethylene Oligomerization Catalyst for the Synthesis of Long Chain Olefins, Journal of Catalysis, 345: 270-280 (2017).

[3] Belov G.P., Matkovsky P.E., Processes for the Production of Higher Linear Alpha Oefins, Petroleum Chemistry, 50(4): 283-289 (2009).

[4] Lappin G.R., Nemec L.H., Sauer J.D., Wagner J.D., "Higher Olefins; Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology", John Wiley & Sons, Inc., New York, USA, 17:709-728 (2000).

[5] Kissin Y.V., "Polymers of Higher Olefins. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology", John Wiley & Sons, Inc., New York (2005).

[6] Elowe P.R., McCann C., Pringle P.G., Spitzmesser S.K., Bercaw J. E., Nitrogen-Linked Diphosphine Ligands with Ethers Attached to Nitrogen for Chromium-Catalyzed Ethylene Tri- and Tetramerizations, Journal of Organometallic, 25(22): 5255-5260 (2006).

[7] Baralt E.J., Carney M.J., Cole J.B., Chevron Chemical Company, Olefin Oligomerization Catalyst and Process Employing and Preparing Same, U.S. Patent 5,780,698 (1998).

[8] عابدی، ص؛ حدادی اصل، و،  پلی­اولفین‌ها، انتشارات شرکت ملی صنایع پتروشیمی، ص. 313  (1390).

[9] N. Syed, SRI Consulting, “Process Economics Program Report 12E, Linear Alpha Olefins December”, (2008).

[10] ممیز, فروغ؛ توفیقی داریان, جعفر؛ علیزاده, علی محمد،   اثر بارگذاری فلزهای سریم و زیرکونیم بر پایه HZSM-5 برای تولید الفین های سبک از نفتا، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)33: 37 تا 47 (1393).

[11] Vilms A.I., Babenko I.A., Bezborodov V.A., Ivanov A.V., Belov, G.P., Ethylene Oligomerization over Chromium (III) Complexes with Pyrrole Derivatives, Petroleum Chemistry, 57(3): 244-250 (2017).

[12] Connor D.S., The Procter & Gamble Company, Surfactant Manufacture, U.S. Patent 6,166,262 (2000).

[13] Zahoor M.A., Al-Sherehy F., Olabisi O., Abdillahi M.M., Saeed M.R., Saudi Basic Industries Corporation, Catalyst and Process for Ethylene Oligomerization, U.S. Patent 6,184,428 (2001).

[14] Hedrich L.W., Kresge A.N., Williamson R.C., Chevron Chemical Company, Saturate Reduction in Normal Alpha Olefins Using a Cobalt-Containing Transalkylation Catalyst, U.S. Patent 5,510,556 (1996).

[15] Plaksunov T.K., Belov G.P., Potapov S.S., “Higher Linear α. Olefins and Ethylene Copolymers on Their Basis: Production and Application”, IPCP RAS, Chernogolovk,  (2008).

[16] Britovsek G.J., Cohen S.A., Gibson V.C., Maddox P.J., van Meurs M., Iron‐Catalyzed Polyethylene Chain Growth on Zinc: Linear α‐Olefins with a Poisson Distribution. Angewandte Chemie International Edition, 41(3): 489-491 (2002).

[17] Mohamadnia Z., Ahmadi E., Nekoomanesh Haghighi M., Salehi-Mobarake H., Synthesis and Optimization of Ethylene Trimerization using [bis-(2-dodecylsulfanyl-ethyl)-amine]CrCl3 Catalyst, Catalysis Letters, 141(3): 474–480, (2011).

[18] Mohamadnia Z., Ahmadi E., Nekoomanesh Haghighi M., High Productive Ethylene Trimerization Catalyst Based on CrCl3/SNS Ligands, Catalysis Letters, 141(8), 1191-1198, (2011).

[19] Mohamadnia Z., Ahmadi E., Nekoomanesh Haghighi M., farandpour A., Rezazade Z., Fallahi M., Preparation of LLDPE Through Tandem Ethylene Polymerization Using Chromium and zirconium catalysts, Iranian Polymer Journal, 24(8):621, (2015).

[20] Luo H.K., Li D.G., Li S.,The Effect of Halide and the Coordination Geometry of Chromium Center in Homogeneous Catalyst System for Ethylene Trimerization, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 221(1):9-17 (2004).

[21] Web of science, 2017

[22] Manyik R. M., Walker W. E., Wilson T. P., Union Carbide Corporation, Continuous Processes for the Production of Ethylene Polymers and Catalysts Suitable Therefor, U.S. Patent 3,300,458 (1967).

[23] Reagan W.K., Phillips Petroleum Company, Process for Olefin Polymerization, E.P. Patent 0,417,477 (1991).

[24] Reagan W.K., Symp. Prepr. Conv. Light Olefins, Div. Pet. Chem., Am. Chem. Soc., 34: 583 (1989).

[25] Tanaka E., Urata H., Oshiki T., Aoshima T., Kawashima R., Iwade S., Nakamura H., Katsuki S., Okanu T., Process for Producing alpha-Olefin Oligomer Compositions, U.S. Patent 5,750,817 (1998).

[26] Araki Y., Nakamura H., Nanba Y., Okano T., Mitsubishi Chemical Corporation, Process for Producing α-Olefin Oligomer, U.S. Patent 5,856,612 (1999).

[27] Dennett J.N., Gillon A.L., Heslop K., Hyett D.J., Fleming J.S., Lloyd-Jones C.E., Orpen A.G., Pringle P.G., Wass D.F., Scutt J.N., Weatherhead R.H., Diphosphine Complexes of Nickel (II) are Efficient Catalysts for the Polymerization and Oligomerization of Ethylene: Steric Activation and Ligand Backbone Effects, Organometallics, 23(26): 6077-6079 (2004).

[29] Carter A., Cohen S.A., Cooley N.A., Murphy A., Scutt J., Wass D.F., High Activity Ethylene Trimerisation Catalysts Based on Diphosphine Ligands, Chemical Communications, 8: 858-859 (2002).

[30] McGuinness D.S., Wasserscheid P., Keim W., Hu C., Englert U., Dixon J.T., Grove C., Novel Cr-PNP Complexes as Catalysts for the Trimerisation of Ethylene, Chemical Communications, 3: 334-335 (2003).

[31] McGuinness D.S., Wasserscheid P., Keim W., Morgan D., Dixon J.T., Bollmann A., Maumela H., Hess F., Englert U., First Cr(III)−SNS Complexes and Their Use as Highly Efficient Catalysts for the Trimerization of Ethylene to 1-Hexene, Journal of the American Chemical Society, 125(18): 5272-5273 (2003).

[32] Wöhl A., Müller W., Peitz S., Peulecke N., Aluri B.R., Müller B.H., Heller D., Rosenthal U., Al‐Hazmi M.H., Mosa F.M., Influence of Process Parameters on the Reaction Kinetics of the Chromium‐Catalyzed Trimerization of Ethylene, Chemistry-A European Journal, 16(26): 7833-7842 (2010).

[33] Temple C.N., Gambarotta S., Korobkov I., Duchateau R., New Insight Into the Role of the Metal Oxidation State in Controlling the Selectivity of the Cr-(SNS) Ethylene Trimerization Catalyst, Organometallics, 26(18): 4598-4603 (2007).

[34] Albahily K., Shaikh Y., Ahmed Z., Korobkov I., Gambarotta S., Duchateau R., Isolation of a Self-Activating Ethylene Trimerization Catalyst of a Cr-SNS System, Organometallics, 30(15): 4159-4164 (2011).

[35] Luo W., Li A., Liu S., Ye H., Li Z., 2-Benzimidazol-6-pyrazol-pyridine Chromium (III) Trichlorides: Synthesis, Characterization, and Application for Ethylene Oligomerization and Polymerization, Organometallics, 35(17): 3045-3050 (2016).

[36] Freeman J.W., Buster J.L., Knudsen R.D., Phillips Petroleum Company, Olefin production, U.S. Patent 5,856,257 (1999).

[37] Freeman J.W., Ewert W.M., Kreischer B.E., Knudsen R.D., Cowan G.D., Chevron Phillips Chemical Company Lp, Olefin production, U.S. Patent 6,455,648 (2002).

[38] Yang Y., Kim H., Lee J., Paik H., Jang H.G., Roles of Chloro Compound in Homogeneous [Cr (2-ethylhexanoate)3/2,5-dimethylpyrrole/triethylaluminum/chloro compound] Catalyst System for Ethylene Trimerization, Applied Catalysis A: General, 193(1): 29-38 (2000).

[39] Jiang T., Ji R., Chen H., Cao C., Mao G., Ning Y., Effect of Alkylaluminum Activators on Ethylene Trimerization Based on 2,5‐DMP/Cr(III)/TCE Catalyst System, Chinese Journal of Chemistry, 29(6): 1149-1153 (2011).

[40] Briggs J.R., The Selective Trimerization of Ethylene to hex-1-ene,Chemical Communications, 11: 674-675 (1989).

[41] Werner J.R., Grova C., Steynberg J.P., Stark K.B, Huyser J.J., Steynberg P.J., A DFT Study Toward the Mechanism of Chromium-Catalyzed Ethylene Trimerization,Organomettalic, 23: 1207 (2004).

[42] Emrich R., Heinemann O., Jolly P.W., Kruger C., Verhovnik G.P., The Role of Metallacycles in the Chromium-Catalyzed Trimerization of Ethylene, Organometallics, 16(8):1511-1513 (1997).

[43] M. Heravi M., Sadjadi S., Hekmatshoar R., Abdi Oskooie H., Bamoharram F., Keggin-Type Heteropolyacids-Catalyzed One Pot Oxidation-Trimerization of Alcohols into 2,4,6-Trisubstituted-1,3,5-Trioxanes, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 28(2):131-136 (2009).