[发明专利]使用微通道反应器和茂金属催化体系聚合线性α-烯烃方法

说明书

本发明涉及一种使用微通道连续反应器在茂金属催化体系存在下催化聚合线性α‑烯烃制备聚α‑烯烃的方法。茂金属催化体系包含茂金属配合物为主催化剂，非配位阴离子为助催化剂，以及烷基铝作为活化剂，利用惰性有机溶剂，将其溶解成均相的茂金属催化剂溶液。微通道反应器包括原料预混合段，延长停留时间段，以及淬灭段。相比于传统间歇式反应器进行茂金属催化线性α‑烯烃聚合，本发明采用微通道连续反应器的方法能够获得分子量分布更窄的聚α‑烯烃产物。

技术领域

本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及一种使用微通道连续反应器在茂金属催化体系存在下催化聚合线性α-烯烃制备聚α-烯烃的方法。

背景技术

本发明以线性α-烯烃为反应原料，线性α-烯烃是指双键位于链端的直链烯烃。生产线性α-烯烃的方法包括乙烯齐聚法、石蜡裂解法、费-托合成法以及伯醇脱水法等，工业上主要采用前两种方法。目前，线性α-烯烃的生产工艺主要由外国大型的石油公司掌握。

我国国内尚不具备自主研发的乙烯齐聚工艺，加之我国原油含蜡多，石蜡资源丰富，石蜡裂解法是我国生产α-烯烃的主要方法。同时我国也是一个产煤大国，依托于煤间接液化技术合成α-烯烃项目的开发与应用也得到了国家政策的推动。从煤化工生产α-烯烃到合成高品质PAO润滑油产业链不但能够充分利用我国的丰富的煤炭资源，还能实现煤的高效清洁开发与应用，改善我国“多煤少油”的结构性能源紧缺状况，从而产生更大的经济和社会效益。

润滑油基础油是线性α-烯烃聚合领域的重要应用之一，润滑油广泛应用于各种机械设备，使用较高质量的基础油和高级的添加剂系统，可使得润滑油对抗热解、氧化等作用的能力增强。高质量润滑油的一个质量指标就是要有较高的剪切稳定性，而决定润滑油剪切稳定的一个重要变量就是分子量分布(重均分子量Mw/数均分子量Mn)，通常分子量分布越窄，剪切稳定性越高。在一些高负荷高增压的汽车润滑油应用中，往往对油品的剪切稳定性要求很高。

研究发现茂金属催化剂在催化线性α-烯烃时可以得到分子量分布较窄的产物。

用于催化线性α-烯烃的茂金属催化体系通常包括主催化剂和助催化剂。主催化剂是茂金属配合物(metallocene)，茂金属配合物通常是指至少含有一个环戊二烯基(简称为茂基，英文符号为Cp)或含有环戊二烯基的芳环烯烃如茚和芴以及取代的环戊二烯配体与IVB族过渡金属(Ti、Zr、Hf)形成的有机配合物。助催化剂主要有两类，一类是烷基铝氧烷，一类是烷基铝和有机硼化合物。

相比于传统的α-烯烃聚合催化剂，例如路易斯酸催化剂、Ziegler-Natta催化剂等，茂金属经助催化剂活化后，一般只生成一种能催化烯烃聚合的反应活性中心。它的金属原子处于受限制的几何构型中，只允许特定的聚合物单体进入催化剂活性位点上，因而能精密控制聚合产物的分子结构组成和相对分子质量。

美国专利申请US2009/0247442研究发现在茂金属催化体系下，利用全混流连续搅拌釜可以得到分子量分布窄的产物，100℃运动粘度295cSt的产物分子量分布达到1.758，100℃运动粘度169cSt的产物分子量分布达到1.671。

该专利申请同时也列举了几种在间歇模式下的反应结果，100℃运动粘度1095.24cSt的产物分子量分布达到2.05，100℃运动粘度194.61cSt的产物分子量分布达到2.04，100℃运动粘度115.66cSt的产物分子量分布达到2.02，可以看出全混流连续釜所制得的产品分子量分布要比间歇模式下的产品窄。

目前，需要一种催化聚合线性α-烯烃的方法，这种方法应能大幅缩短反应时间、提高操作安全性，并且所得产物的分子量分布要窄。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种使用微通道连续反应器在茂金属催化体系存在下催化聚合线性α-烯烃制备聚α-烯烃的方法。

本发明提供一种使用微通道连续反应器在茂金属催化剂体系的存在下催化聚合线性α-烯烃制备聚α-烯烃的方法，包括以下步骤：