[发明专利]在生产茂金属催化的聚α烯烃中线性α烯烃的改进利用

说明书

优先权要求

本申请要求2008年1月31日提交的USSN61/025200的优先权和权益。

发明领域

本发明涉及使用茂金属催化剂的聚α烯烃(PAO)生产。

发明背景

通过合成低聚烃流体改进天然矿物油基润滑剂的努力已经成为至少50年来石化工业的重要研究和开发主题。这些努力导致相对最近在市场上引入许多合成润滑剂。

关于润滑剂性能的改进，牵涉合成润滑剂的工业研究努力的推力已经朝向在宽的温度范围内显示出有用的粘度，即改进的粘度指数(VI)，同时还显示出等于或好于矿物油那些的润滑性、热稳定性、氧化稳定性和倾点的流体。

润滑油的粘度-温度之间的关系是当选择用于特定应用的润滑剂时考虑的主要标准之一。矿物油，常常用作单一和多等级润滑剂的基础成分，当温度变化时，它显示出相对大的粘度变化。这种显示出粘度随温度相对大变化的流体据说具有低的粘度指数(VI)。VI是经验值，它表示在给定温度范围内油的粘度的变化速度。高VI的油例如在升高的温度下变稀(thin out)慢于低VI的油。通常高VI的油是更加理想的，因为它在较高温度下具有相对较高的粘度，这相当于优选在高温下和或在宽范围的温度下，接触机器元件时较好的润滑性和较好的保护。根据ASTM方法D2270计算VI。

PAO包括通过催化低聚(聚合成低分子量产物)线性α烯烃(LAO)单体制备的一类烃。这些的范围典型地为从1-辛烯到1-十二碳烯，其中1-癸烯是优选的材料，尽管也可使用低级烯烃，例如乙烯和丙烯的低聚共聚物，其中包括乙烯与高级烯烃的共聚物，正如美国专利4956122和在其内参考的专利中所述。

PAO产物取得了重要的润滑油市场。典型地，存在由线性α烯烃生产的两组合成烃流体(SHF)，这两组SHF表示为PAO和HVI-PAO(高粘度指数的PAO)。典型地使用被促进的BF₃或AlCl₃催化剂生产不同粘度等级的PAO。

具体地，可通过在催化剂，例如AlCl₃、BF₃或被促进的AlCl₃、BF₃存在下，聚合烯烃原料，生产PAO。这些催化剂对支链烯烃显示出活性，但对α烯烃显示出较高的活性。当采用这些催化剂，低聚线性α烯烃原料时，生成未反应单体的工艺产生的副物流。循环这些未反应的单体被视为不利的，因为它们含有支化或内烯烃，而支化或内烯烃在常规PAO的生产中不是所需的，因为它们对最终的PAO水平性能具有负面影响。

在例如PCT/US2006/027591、PCT/US2006/021231、PCT/US2006/027943和PCT/2007/010215中事先公开了在低聚各种α烯烃原料中，使用茂金属生产PAO的方法，所有这些专利明确地或者通过引证参考文献，为本发明提供额外的背景。理想地，希望将所有α烯烃原料转化成润滑油产物。然而，有时为了优化反应器效率和反应器容量，希望保持反应在小于100％α烯烃转化率的部分烯烃转化率下。典型地，转化成润滑剂范围(C30-C60)聚α烯烃的α烯烃单体的数量小于80mol％。

工业上印象最深的问题之一是原料α烯烃的可获得性和成本。原料α烯烃的可获得性是过去数年来的一个挑战。尽管1-癸烯是最理想的原料，和许多工作努力地通过用其他α烯烃单体改变或补充原料，来模拟1-癸烯低聚物的优良性能。使用替代的原料，例如基于一种或更多种C3-C18α烯烃的原料的主要问题是，在最终PAO中实现与通过纯1-癸烯原料达到的相同性能。参见，例如公布的申请Nos.US2007-0225533、US2007-0225534、US2007-0225535。然而，甚至这些替代原料也变得稀少。因此，在PAO低聚工艺中改进地利用所有原料是继续活跃地研究的领域。

另外，润滑剂的性能要求变得愈加苛刻。需要具有改进的性能，例如高粘度指数(VI)、低倾点、降低的挥发性、高的剪切稳定性、窄分子量分布、改进的磨耗性能、增加的热稳定性、氧化稳定性和/或较宽的粘度范围的新PAO，以满足润滑剂的新性能要求。还需要提供具有改进的性能的这种新PAO的新方法。