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JP2018140391A - オレフィンの選択的オリゴマー化 - Google Patents

オレフィンの選択的オリゴマー化 Download PDF

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Abstract

【課題】特定のリンデA型のNiイオン交換小細孔ゼオライトを使用することによって、高収率の直鎖状二量体が得られること。
【解決手段】本発明は、オレフィンをニッケル含有触媒でオリゴマー化するための触媒系、該触媒の使用およびオレフィンを二量体化するための方法に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、オレフィンをニッケル含有触媒でオリゴマー化するための触媒系、触媒の使用およびオレフィンをオリゴマー化するための方法に関する。
一般に、オリゴマー化とは、炭化水素同士を反応させ、それに応じてより鎖の長い炭化水素、いわゆるオリゴマーが生成することと理解される。2個〜8個の炭素原子を有するオレフィンは、かなり良好にオリゴマー化しうる。したがって、例えば3個の炭素原子を有する2つのオレフィンをオリゴマー化することによって、6個の炭素原子を有するオレフィン(ヘキセン)を合成することができる。2つの分子を一緒にしてオリゴマー化することを、二量体化とも呼ぶ。
得られたオリゴマー、特にC〜Cオレフィンの二量体は、例えばアルデヒド、カルボン酸およびアルコールの製造に使用される中間生成物である。
4個の炭素原子を有する直鎖状オレフィンであるn−ブテンをオリゴマー化に供した場合には、実質的に、8個の炭素原子を有するオレフィン(より厳密にはジブテン)に加えて、12個の炭素原子を有するオレフィン(C12オレフィン、すなわち「トリブテン」)が生じるとともに、より低い程度で、12個を上回る炭素原子を有するオレフィン(C12+オレフィン)が生じる。直鎖状ブテンから生じるCオレフィンを、ヒドロホルミル化と後続の水素化とによって、対応するノナノールへと転化させることができ、このノナノールは、主に可塑剤の製造に使用される。
オレフィンのオリゴマー化は、工業的には、均一系相において溶解した触媒で行われるか、または不均一系相において固体触媒で行われるか、または2相触媒系を用いて行われる。
不均一系触媒による方法の場合には、酸性触媒でのオリゴマー化が長い間知られている。工業的には、例えばゼオライトまたは担体上のリン酸が使用されている。この場合、分岐状オレフィンの異性体混合物が得られる。オレフィンのオリゴマー化の酸性触媒の一例は、国際公開第92/13818号(WO 92/13818)に記載されている。
高い二量体選択率を示すオレフィンの非酸性の不均一系触媒によるオリゴマー化には、当技術分野では担体材料上のニッケル化合物が使用されることが多い。この種の触媒の一例としてはニッケル固定層触媒が挙げられ、この触媒は、Evonik Industries AGのOCTOL法において使用されている(Hydrocarbon Process.,Int.Ed.(1988)65(2,Sect.1,31−33))。これに使用するための担持ニッケル触媒が知られている。例えば国際公開第95/14647号(WO 95/14647)には、酸化チタンおよび/または酸化ジルコニウム、酸化ケイ素および場合により酸化アルミニウムおよび若干のアルカリ金属酸化物の各成分からなる担体材料を有する、オレフィンオリゴマー化のためのニッケル触媒が記載されている。この触媒では、直鎖状ブテンの混合物が75%未満の選択率でCオレフィンへとオリゴマー化される。
国際公開第92/13818号 国際公開第95/14647号
Hydrocarbon Process.,Int.Ed.(1988)65(2,Sect.1,31−33)
ゼオライトは、比較的大きな細孔と高割合のプロトンとを有することが多いため、担体材料としてゼオライトを使用することは非常に不利であることが判明している。これは、酸触媒による副反応、特に分岐状生成物の形成を招く。
本発明の課題は、上記欠点を克服しうるとともに、特に、オリゴマー化において触媒として使用した場合に、転化率に左右される直鎖状二量体への選択率を向上させることができる、改良された触媒系を提供することであった。
驚くべきことに、本発明による触媒系によって前記課題が解決されることが判明した。
したがって本発明の第1の対象は、オレフィンをオリゴマー化するための方法であって、前記オレフィンは、気体状態または超臨界状態で存在し、触媒としてリンデA型のNiイオン交換ゼオライトを使用する方法である。
驚くべきことに、特定のリンデA型のNiイオン交換小細孔ゼオライトを使用することによって、高収率の直鎖状二量体が得られることが判明した。このことは、特にゼオライトの場合には、酸触媒によって典型的な副反応として高割合の分岐状生成物の形成が生じるという点からすると、驚くべきことである。
触媒としては、本発明の範囲では、リンデA型(略称LTA)のNiイオン交換ゼオライトが使用される。リンデA型ゼオライトは、しばしば略してA型ゼオライトとも呼ばれる。リンデA型ゼオライトは、化学式|Na 12(HO)27[Al12Si1248をベースとしており、比較的小さな細孔開口部(8MR)を有する立方晶系の単位格子を有する。この型のゼオライトについての詳細な説明は、“International Zeolite Association”(www.iza−online.org)に記載されている。リンデA型ゼオライトの合成は、H.Robson,K.P.Lillerud,Verified Synthesis of zeolitic materials,Second revised Edition,2001,Elsevier,p.179ffに記載されている。好ましくは、LTAは、そのカリウム、ナトリウムまたはカルシウムの形態で使用され、特にそのナトリウムまたはカルシウムの形態で使用される。このようなゼオライトは、例えばSigma−Aldrichから市販されている。
ゼオライトのイオン交換には、様々な方法がある。この場合、元からゼオライトに組み込まれているカリウム、ナトリウムまたはカルシウムのカチオンを、所望のカチオン、例えばニッケルと交換する。このこと自体は、容易に行うことができる。なぜならば、ゼオライト中のカチオンは、イオン相互作用によってのみアニオン骨格に結合しているためである。ニッケルとのイオン交換は、例えば対応するニッケル塩含有溶液からの液体イオン交換によって行うことができる。本発明の範囲では、イオン交換は、特に好ましくは液体イオン交換によって行われる。
本発明の最も単純な実施形態においては、ナトリウムまたはカルシウムをベースとするLTAを、ニッケル塩含有溶液と混合する。ニッケル塩含有溶液は、好ましくはニッケル塩の水溶液であり、特に、対応する硝酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、炭酸塩であるが、硝酸塩が特に好ましい。
ニッケル塩含有溶液中のニッケル塩の濃度は、0.001モル/l〜2.5モル/lの範囲にあり、特に0.005モル/l〜0.5モル/lの範囲にあるが、0.01モル/l〜0.1モル/lが極めて特に好ましい。
ニッケルとの液体イオン交換は、通常は2時間〜48時間の期間にわたって行われ、好ましくは12時間〜36時間の期間にわたって行われるが、20時間〜28時間が極めて特に好ましい。この場合、液体イオン交換を、60℃〜100℃の温度で行うことが有利であり、好ましくは80℃の温度で行うことが有利である。
その後、触媒を、当業者に知られている方法によって後処理することができる。触媒を、液体イオン交換の後に洗浄することが好ましく、水で洗浄することが好ましい。次いで、触媒のか焼を、特に400℃〜600℃の温度で行うことが推奨され、好ましくは約500℃の温度で行うことが推奨される。この場合、か焼を、好ましくは空気の存在下で行うことができる。
本発明による触媒中のニッケルの割合は、1重量%〜10重量%であり、好ましくは2重量%〜8重量%であり、極めて特に好ましくは4重量%〜7重量%である。この場合のニッケルは、その金属形態で存在するのではなく、酸化物形態でNi2+として存在するが、必ずしも化学量論的に存在する必要があるわけではない(NiO、x≦1)。
本発明のもう1つの実施態様において、ゼオライトに組み込まれているカリウム、ナトリウムまたはカルシウムのカチオンを、さらに、少なくとも部分的に他のアルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンと交換することができる。このアルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンは、特にリチウムおよび/またはマグネシウムであることが好ましい。本発明の範囲では、驚くべきことに、リチウムイオンおよび/またはマグネシウムイオンとのさらなる交換によって、転化率が向上し、かつ/または二量体の異性体構造が改善され、その結果、方法全体をより経済的に運転できるようになることが判明した。
アルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンとの交換は、好ましくはニッケルとの液体イオン交換の前に行われる。本発明の最も単純な実施形態において、アルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンとの交換も、液体イオン交換によって行われる。この目的のために、使用するLTAを、対応するアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の溶液と混合する。この溶液は、対応するアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液であることが好ましく、対応する硝酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、炭酸塩を使用することができるが、対応するアルカリ金属ハロゲン化物および/またはアルカリ土類金属ハロゲン化物の溶液が、特に好ましい。塩化リチウムおよび塩化マグネシウムの使用が、極めて特に好ましい。
このアルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンとの液体イオン交換の際にも、ゼオライトを、当業者に知られている方法によって後処理することができる。ゼオライトを、液体イオン交換の後に洗浄することが好ましく、この場合にも水で洗浄することが好ましい。次いで、この場合にも、触媒のか焼を、特に400℃〜600℃の温度で行うことが推奨され、好ましくは500℃の温度で行うことが推奨される。この場合、か焼を、好ましくは空気の存在下で行うことができる。
本発明による触媒中の、液体イオン交換によって導入されたアルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンの割合は、0.02重量%〜8.8重量%であり、好ましくは0.1重量%〜3重量%であり、極めて特に好ましくは0.2重量%〜1.5重量%である。
本発明による方法の出発物質流としては、C〜C10オレフィン、好ましくはC〜Cオレフィンまたはそれらの混合物を含む流れを使用することができる。適切な出発物質流は、特にα−オレフィン、内部オレフィン(例えば2−オレフィンもしくは3−オレフィン)およびシクロアルケンまたはそれらの混合物を含むことができる。特に好ましい一実施形態において、出発物質流は、ブテンの混合物であり、この混合物は、n−ブタンおよび/またはイソブタンと、低割合の他のC炭化水素とを含むことができる。
出発物質流は、好ましくは、少量のさらなる不飽和化合物を含むとともに、例えばジエンやアセチレン誘導体といった多価不飽和化合物を実質的に含まず、好ましくは、こうした多価不飽和化合物を、該出発物質流中のオレフィンに対して100重量ppm未満しか含まない。さらに、オレフィン分に対して分岐状オレフィンを5重量%未満しか含まず、特に2重量%未満しか含まないオレフィン混合物を使用することが好ましい。
プロピレンは、工業的にはナフサの分解により製造される、容易に入手可能な汎用化学製品である。Cオレフィンは、製油所やクラッカーからの軽質油留分中に含まれる。直鎖状Cオレフィンを含む工業用混合物は、製油所からの軽質油留分、FCクラッカーやスチームクラッカーからのC留分、フィッシャー・トロプシュ合成法からの混合物、ブタンの脱水素化からの混合物、およびメタセシスによりまたは他の工業プロセスから生じる混合物である。例えば、本発明の方法に適した直鎖状ブテンの混合物を、スチームクラッカーのC留分から得ることができる。この場合、第1のステップでブタジエンを除去する。これは、ブタジエンの抽出もしくは抽出蒸留またはその選択的水素化のいずれかによって達成される。どちらの場合にも、実質的にブタジエン不含のC留分、すなわちラフィネートIが得られる。第2のステップでは、このC流からイソブテンを、例えばメタノールとの反応によるメチル−t−ブチルエーテル(MTBE)の製造によって除去する。他の方法としては、ラフィネートIのイソブテンを水と反応させてt−ブタノールを生成させる方法か、または酸性触媒によりイソブテンをオリゴマー化してジイソブテンを生成させる方法がある。今やイソブテン不含となったC留分であるラフィネートIIは、所望通りに直鎖状ブテンを含有するとともに、場合によりブタンを含有する。必要に応じて、さらに1−ブテンを留去してもよい。ブタ−1−エンまたはブタ−2−エンを含有するいずれの留分も、本発明による方法において使用することができる。
もう1つの好ましい実施形態において、粗製ブタンのようなオレフィン含有物質流を、本方法に出発物質流として供給する。さらなる適切な出発物質流は、特にラフィネートI(スチームクラッカーのブタジエン不含のC留分)およびラフィネートII(スチームクラッカーのブタジエンもイソブテンも不含のC留分)である。
適切な出発物質流を生成するためのもう1つの方法は、ラフィネートI、ラフィネートIIまたは同様の組成を有する炭化水素混合物に対して、反応塔内で水添異性化を行うという方法である。この場合特に、2−ブテンと、わずかな割合の1−ブテンと、場合によりn−ブタンと、イソブタンと、イソブテンとからなる混合物を得ることができる。
本発明のさらなる対象は、触媒系であって、Ni含有量が(該触媒の総重量に対して)1重量%〜10重量%であるリンデA型のNiイオン交換ゼオライトを含む触媒系である。
特に好ましい一実施形態において、本発明による触媒は、Ni含有量が、(該触媒の総重量に対して)1重量%〜10重量%であり、好ましくは4重量%〜7重量%であり、かつアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンの含有量が、0.02重量%〜8.8重量%であり、好ましくは0.1重量%〜3重量%であり、極めて特に好ましくは0.2重量%〜1.5重量%である、リンデA型のNiイオン交換ゼオライトである。特に好ましくは、含有量は、リチウムについては(触媒の総重量に対して)0.2重量%の範囲にあり、かつ/またはマグネシウムについては(触媒の総重量に対して)1.5重量%の範囲にある。
さらに本発明の対象は、n−ブテンをオリゴマー化するための方法であって、以下:
A)本発明による触媒系を準備するステップ、
B)前記触媒系をn−ブテン含有混合物と接触させることによって、n−ブテンをオリゴマー化するステップ
を含む方法である。
n−ブテンの相応する供給源は、既に上記で挙げられている。
一実施形態において、転化した出発物質に対する二量体の割合(「二量体化に関する選択率パーセンテージ」とも呼ぶ)は、少なくとも60%であり、より好ましくは少なくとも85%であり、特に好ましくは少なくとも90%であり、殊に少なくとも95%である。特に好ましい一実施形態において、二量体の割合は、少なくとも96%であり、より好ましくは少なくとも98%であり、特に好ましくは少なくとも99%である。
本発明による方法によって製造されたオリゴマーは、特にアルデヒド、アルコールおよびカルボン酸の製造に利用される。例えば、直鎖状ブテンの二量体のヒドロホルミル化によって、ノナナール混合物が生成される。このノナナール混合物から、酸化によって対応するカルボン酸が生成されるか、または水素化によってCアルコール混合物が生成される。このC酸混合物を、潤滑剤や乾燥剤の製造に使用することができる。このCアルコール混合物は、可塑剤製造の前駆体であり、特にジノニルフタレート製造の前駆体である。特に可塑剤の特性を最適にするためには、このCアルコールが可能な限り高い直線性を示すことが重要であり、ひいてはそれに必要なCオレフィンも直線性を示すことが重要である。この直線性は、通常はISO指数によって求められる。
二量体フラクションの直線性はISO指数によって記述され、これは、二量体中のメチル分岐の平均数の値を表す。例えば、C留分のISO指数に対して、例えばn−オクテンの寄与分は0であり、メチルヘプテンの寄与分は1であり、ジメチルヘキセンの寄与分は2である。ISO指数が低いほど、各フラクションを構成する分子の直線性は高くなる。ISO指数は、次の一般式により算出される:
Figure 2018140391
したがって、平均で1.0のISO指数を有する二量体混合物は、二量体分子1つ当たりちょうど1箇所のメチル分岐を有する。ほぼ1.0のISO指数は、Ni含有触媒系における基準を表す。さらに、こうしたISO指数は、転化率に左右されることが知られている。すなわち、1パス当たりの転化率(つまり、触媒層をストレートに通過した際の転化率)が低下すると、二量体フラクションの直線性は高くなる。しかし、転化率を任意に低く選択することは経済的な理由から不可能であるため、転化性能(空時収率、すなわち単位触媒重量および単位時間当たりの生成物重量)と生成物の直線性との間で、常に妥協点を決めなければならない。
しかしここで、本発明による触媒系をオレフィンのオリゴマー化で使用すると、1パス当たりの転化率が通常よりも著しく低い値に低下することなく、これにより得られる生成物混合物(二量体フラクション)が、1を明らかに下回るISO指数を有することが判明した。オリゴマー化法において本発明による触媒系を用いた場合、1パス当たりの転化率が10%超であっても、好ましくは15%超であっても、特に好ましくは20%超であっても、0.8未満の、好ましくは0.7未満の、極めて特に好ましくは0.65未満のISO指数が達成される。
オリゴマー化は、通常は150℃〜180℃の範囲の温度で、好ましくは155℃〜170℃の範囲の温度で、かつ40バール〜60バールの圧力で、好ましくは45バール〜55バールの圧力で行われる。重量ベースの空間速度(単位触媒重量および単位時間当たりの反応物重量、つまり単位時間当たりの重量空間速度(weight hourly space velocity、WHSV))は、1.5(1時間当たりの触媒1g当たりの反応物のg数)h−1〜1900h−1の範囲にあり、好ましくは4h−1〜350h−1の範囲にあり、特に好ましくは6h−1〜125h−1の範囲にある。
さらなる詳述がなくとも、当業者であれば、上記の説明を極めて広い範囲で利用できるものと考えられる。したがって、好ましい実施形態および実施例は、決して何ら限定するものではない、単に説明的な開示として解釈されるべきである。
以下に、実施例により本発明を詳説する。本発明のこれ以外の実施形態についても、同様に得ることができる。

触媒合成:
ナトリウムまたはカルシウムの形態のリンデA型(LTA)ゼオライト(Sigma−Aldrich社)を、500℃で(昇温速度:5℃/分、毎分100mlの空気の空気流中で)4時間予備か焼し、これを、ニッケルイオンと直接交換して使用するか(「Na−LTAへのNi」および「Ca−LTAへのNi」)、またはニッケル交換の前に他の補助カチオンと交換した。この交換のために、このゼオライトを、LiClまたはMgClの0.5M水溶液(20g/gゼオライト)と4回混合し、それぞれ80℃で4時間撹拌した。各交換ステップの後に液体を遠心分離により除去して、新たな溶液を加えた。最後の交換ステップの後に、このゼオライトを脱イオン水(2L)で洗浄し、一晩乾燥させ、そしてか焼した(500℃で8時間、昇温速度:5℃/分、毎分100mlの空気の空気流中)。
ニッケル交換のために、このLTA前駆体を、0.01M〜0.1M(20g/g触媒)の濃度の硝酸ニッケル水溶液と混合し、80℃で24時間撹拌した。続いて、この触媒前駆体を水(2L)で洗浄し、乾燥させ、そしてか焼した(500℃で8時間、昇温速度:5℃/分、毎分100mlの空気の空気流中)。
反応プロセス:
反応器に装入する前に、この触媒を、100℃で少なくとも1時間乾燥させた。その後、この触媒10mg〜200mgを炭化ケイ素(SiC)で希釈し、総重量を800mgとした。これらの混合物を、長さ30cm、内径0.152インチの管状反応器の中央に配置した。SiCを使用して、この触媒層を固定した。この触媒を、空気流(毎分100ml)中で450℃で2時間(昇温速度:10℃/分)活性化させた。Nでパージした後、このバッチにNを吹き込み、次いでこのバッチを、シリンジポンプ(ISCO SYRINGE PUMP 500 D;14℃を維持するための冷却装置を含む)により出発物質混合物(1−ブテン85%、イソブタン15%)と混合した。所望の流量となるように調節し(毎分0.03ml〜毎分0.2ml)、加熱を開始した。この触媒層をストレートに通過した際に形成された生成物を、オンラインGCで分析した。GC注入の前に毎分100mlのHを加えることにより、この生成物流を、周囲圧力でPt/Al触媒により水素化した。
結果:
Figure 2018140391
Figure 2018140391
総括すると、本結果から、リンデA型のNiイオン交換ゼオライトが、ブテン二量体化において高活性を示すとともに、直鎖状および単分岐状の二量体への高い選択率を示すことが判明した。補助カチオンの量および種類によって、この活性のみならずこの選択率をも調整することができる。ここで、特定の生成物性能(空時収率を含む)、すなわち反応器内で単位空間および単位時間当たりに形成される生成物の量についての全体的な考察を、常に考慮すべきである。したがって、選択率が高くても、WHSVが低くかつ/または転化率が低ければ、経済的な観点からは決して比較的良好であるとは言えない。なぜならば、これよりも選択率が低く、これよりもWHSVが高くかつ/またはこれよりも転化率が高い同等の反応と比べて、単位時間当たりに形成される生成物の量が少ないためである。この場合、特に、他のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンと交換した本発明によるリンデA型ゼオライトは、高選択率(ISO指数)と同時に高空時収率をも示すという、特に良好な組み合わせを示すことが明らかとなった。
特定のゼオライトを高選択率のオレフィンオリゴマー化にこうして使用することは、当業者にはこれまで知られていなかった。

Claims (9)

  1. 触媒系であって、Ni含有量が(触媒の総重量に対して)1重量%〜10重量%であるリンデA型のNiイオン交換ゼオライトを含む触媒系において、前記ゼオライトに組み込まれたカリウム、ナトリウムまたはカルシウムのカチオンは、さらに、少なくとも部分的に他のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンと交換されており、導入されたアルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンの割合は、0.02重量%〜8.8重量%であることを特徴とする、触媒系。
  2. 前記Niイオンとの交換は、液体イオン交換により行われていることを特徴とする、請求項1記載の触媒系。
  3. 前記アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンは、リチウムおよび/またはマグネシウムから選択されていることを特徴とする、請求項1または2記載の触媒系。
  4. 前記アルカリ金属イオンおよび/またはアルカリ土類金属イオンとの交換は、液体イオン交換により行われていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の触媒系。
  5. オレフィンをオリゴマー化するための方法であって、前記オレフィンは、気体状態または超臨界状態で存在し、触媒として、Ni含有量が(前記触媒の総重量に対して)1重量%〜10重量%であるリンデA型のNiイオン交換ゼオライトを使用し、10%超の1パス当たりの転化率で、0.8未満のISO指数が達成される方法。
  6. オレフィンとして、C〜Cオレフィンまたはそれらの混合物を使用することを特徴とする、請求項5記載の方法。
  7. 前記オレフィンは、n−ブテンであることを特徴とする、請求項5または6記載の方法。
  8. n−ブテンをオリゴマー化するための方法であって、以下:
    A)請求項1記載の触媒系を準備するステップ、
    B)前記触媒系をn−ブテン含有混合物と接触させることによって、n−ブテンをオリゴマー化するステップ
    を含む方法。
  9. 前記オリゴマー化を、150℃〜180℃の範囲の温度で、かつ40バール〜60バールの圧力で行うことを特徴とする、請求項8記載の方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3666748B1 (de) * 2018-12-13 2024-07-31 Evonik Oxeno GmbH & Co. KG Verfahren zur oligomerisierung mit trockener handhabung des katalysators vor dem einfüllen in den reaktor
SG10202004242WA (en) * 2019-05-14 2020-12-30 Evonik Operations Gmbh Process for inhibiting oligomerization of C3- to C5-olefins
US11254631B2 (en) * 2019-08-21 2022-02-22 Evonik Operations Gmbh Process for oligomerization of olefins with optimized distillation

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3914817C2 (de) * 1989-05-05 1995-09-07 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur Oligomerisierung von Olefinen
GB9102513D0 (en) 1991-02-06 1991-03-27 Exxon Chemical Patents Inc Hydrocarbon production
DE4339713A1 (de) 1993-11-22 1995-05-24 Basf Ag Verfahren zur Oligomerisierung von Olefinen zu hochlinearen Oligomeren und Katalysatoren dafür
TW425381B (en) 1997-11-14 2001-03-11 Basf Ag Process for preparing essentially unbranched octenes and dodecenes by oligomerization of unbranched butenes
DE19922038A1 (de) 1999-05-12 2000-11-16 Basf Ag Verfahren zur Oligomerisierung von C2- bis C8-Olefinen
DE10015002A1 (de) 2000-03-25 2001-09-27 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Oligomeren
GB0013406D0 (en) * 2000-06-02 2000-07-26 Crosfield Joseph & Sons Zeolite compositions and their use
DE10229763A1 (de) 2002-07-03 2004-01-29 Basf Ag Verfahren zur Oligomerisierung von Alkenen in mehreren aufeinander folgenden, heterogenen Katalysatorzonen
DE10310483A1 (de) 2003-03-11 2004-09-23 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Oligomeren von Alkenen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen
CN101460428B (zh) * 2006-06-07 2013-08-28 巴斯夫欧洲公司 共二聚烯烃的方法
DE102009029284A1 (de) 2009-09-08 2011-03-10 Evonik Oxeno Gmbh Verfahren zur Oligomerisierung von Olefinen
US9394212B2 (en) * 2010-06-15 2016-07-19 Basf Se Process for the cooligomerization of olefins
US8680353B2 (en) 2011-11-21 2014-03-25 Basf Se Process for preparing oligomers of butene
DE102013212481A1 (de) 2013-06-27 2014-12-31 Evonik Industries Ag Oligomerisierung von C4-Strömen mit geringstem Gehalt an 1-Buten
DE102014209536A1 (de) 2014-05-20 2015-11-26 Evonik Degussa Gmbh Herstellung qualitativ hochwertiger Oxo-Alkohole aus unsteten Rohstoffquellen
US9764313B2 (en) * 2014-06-18 2017-09-19 Basf Corporation Molecular sieve catalyst compositions, catalyst composites, systems, and methods
US9821297B2 (en) * 2015-03-10 2017-11-21 California Institute Of Technology Methods to produce molecular sieves with LTA topology and compositions derived therefrom

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