Кіріспе

Тік тізбекті терминал алкендер, сондай-ақ сызықтық альфа-олефиндер (LAO) немесе қалыпты альфа-олефиндер (NAO) деп аталады, олар C {n}H {2n} химиялық формуласына ие алкендер (олефиндер). Олар ұқсас молекулалық формуласы бар басқа алкендерден терминал алкендер ретінде ерекшеленеді, онда қос байланыс альфа (α, 1 немесе бастапқы) позициясында орналасқан және сызықтық (тараусыз) көмірсутек тізбегіне ие. Сызықтық альфа-олефиндер өнеркәсіптік маңызы бар альфа-олефиндердің қатарына жатады, оның ішінде 1-бутен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен, 1-додецен, 1-тетрадецен, 1-гексадецен, 1-октадецен және C20-C24, C24-C30, C20-C30 диапазондарындағы жоғары олефин қоспалары бар.

Шолу

Өнеркәсіптік тұрғыдан алғанда, сызықтық альфа-олефиндер екі негізгі жолмен өндіріледі: этиленнің олигомеризациясы және Фишер-Тропш синтезі, одан кейін тазарту. Кіші көлемде коммерциялық қолданылған сызықтық альфа-олефиндерді алудың тағы бір жолы – спирттерді сусыздау. 1970 жылдарға дейін сызықтық альфа-олефиндер балауыздарды термиялық крекингпен, ал сызықтық ішкі олефиндер сызықтық парафиндерді хлорлау/дегидрохлорлау арқылы өндірілген. Этиленді сызықтық альфа-олефиндерге олигомерлендіруге арналған жеті коммерциялық процесс бар. Осы процестердің бесеуі сызықтық альфа-олефиндердің кең таралуын тудырады. Бұл – Ethyl Corporation (Ineos) процесі, Gulf (Chevron Phillips Chemical Company), Shell Oil Company SHOP процесі, Idemitsu Petrochemical процесі және SABIC Linde α Sablin процесі. Саудадағы ең жаңа сызықтық альфа-олефин процесі – Сауд Арабиясында SABIC коммерцияланған Sabic Linde α Sablin процесі. α Sablin процесі – бұл ластанған төсекшеде гетерогенді катализатордың үстінде жүргізілетін төмен қысымдағы этилен олигомеризациясы процесі. Бұл процесс сонымен қатар альфа-олефиндердің C4–C20+ үлестірімін жасайды. Sabic компаниясы 2009 жылы Сауд Арабиясының шығанақ жағалауындағы Джубайл зауытында α Sablin процесін қолдана отырып, жылына 150 000 тонналық зауытты коммерцияландыруды жариялады. Зауыттың құрылысын Linde компаниясының еншілес компаниясы Linde KCA Dresden GmbH (Германия) басқарды. Альфа-олефиннің көміртектік саны екі коммерциялық процесспен жасалады. Phillips (CP Chemical Company) этилен тримеризациялау процесі тек 1-гексенді шығарады. Технологияны лицензиялаушы IFP компаниясы ұсынатын тағы бір коммерциялық процесс этиленді жоғары тазалықтағы 1-бутенге дейін димеризациялайды. 2010 жылдың екінші тоқсанына дейін коммерцияланбаған екі альфа-олефин процесі бар. Олардың бірі – технологияны лицензиялаушы UOP ұсынатын сызықтық альфа-олефиндер технологиясының кең ауқымына этилен олигомеризациясы. Екіншісі – DuPont Versipol технологиясы. Бүгінгі күні UOP немесе DuPont технологиясын пайдаланатын коммерциялық зауыттар салынбаған. Синтетикалық шикі мұнайдан сызықтық альфа-олефиндерді оқшаулаудың жалғыз коммерциялық процесін Оңтүстік Африканың мұнай-газ және мұнай-химия компаниясы Sasol Ltd. жүзеге асырады. Sasol коммерциялық мақсатта көмірден алынған синтез газын қолдану үшін Fischer–Tropsch синтезін қолданады және осы отын ағыстарынан 1-гексенді қайтарады, мұнда тар дистилляция кесіндісінде бастапқы сызықтық альфа-олефин концентрациясы 60% болуы мүмкін, қалғандары винилидендер, сызықтық және тармақталған ішкі олефиндер, сызықтық және тармақталған парафиндер, спирттер, альдегидтер, карбоксил қышқылдары және хош иісті қосылыстар. Спирттерді сұйық бу фазасында қышқыл алюминий катализаторына өткізе отырып, спирттерді сызықтық альфа-олефиндерге сусыздауды Ethyl Corporation (кейін BP, қазір Ineos), Chevron Phillips, Sasol (бұрынғы Vista Chemical) және Godrej Industries Ltd (Үндістанның мұнай және арнайы химиялық компаниясы) мезгіл-мезгіл жүзеге асырып келеді. Әдетте бұл процесс экономикалық емес, өйткені сызықтық майлы спирттер сәйкес сызықтық альфа-олефиндерге қарағанда құнды. Алайда, бұл процесс майлы спирттердің құны нарық динамикасына немесе өңірлік сұраныс пен ұсынысқа байланысты сызықтық олефиндерден төмен болған кезде қолданылды. Сызықтық альфа-олефин өндірісінің бір мәселесі – бұл көптеген процестер арқылы жасалатын өнімдердің кең ауқымы. Ethyl процесі өнімдердің псевдо-Пуассон үлестірімін жасаса, басқалары, соның ішінде Sasol процесі, Флори-Шульц үлестірімін жасайды. Бір уақытта 8–10 өнім өндіріліп, олардың көпшілігі әртүрлі динамикасы бар әртүрлі нарықтарда сатылатындықтан, барлық немесе тіпті көптеген өнімдерге сұраныс пен ұсынысты теңестіру қиын.

Инэос (этил) процесі

Этил сызықтық альфа олефин процесі көбінесе стехиометриялық Циглер процесі деп аталады. Бұл екі сатылы процесс. Бірінші сатыда, олефин еріткішіндегі триэтил алюминийдің стехиометриялық мөлшері, жоғары қысымда (1000 псиг-тен жоғары) және салыстырмалы түрде төмен температурада (400 °F-тан төмен) артық этиленмен реакцияға түседі. Триэтил алюминийдің бір моліне орташа есеппен тоғыз моль этилен қосылады, нәтижесінде орташа есеппен триоктил алюминий түзіледі. Алюминийдегі алкил тізбектерінің таралуы статистикалық қалыпты үлестіріліммен анықталады, бірақ кинетикалық құбылыстарға байланысты жеңіл жаққа және тізбекке ауыр олефиндердің қосылуына байланысты ауыр жаққа шашыраулар болады. Артық этилен және олефин еріткіштері буланып кетеді. Ауыр алюминий триалкилдері қайтадан ығыстыру немесе трансалкилдеу реакциясында этиленмен, бірақ жоғары температурада (400 °F-тан жоғары) және төмен қысымда (1000 псиг-ден төмен) триэтил алюминийді және тізбек өсу сатысында олефиндерді еріткіш ретінде қолданылатын сызықтық альфа олефиндердің статистикалық үлестірілімін қалпына келтіру үшін қолданылады.

Chevron Phillips Chemical Company (Gulf) процесі

Gulf сызықтық альфа-олефин процесі көбінесе катализдік Зиглер процесі деп аталады. Триэтил алюминий катализатор ретінде қолданылады, бірақ катализдік мөлшерде процесс бір қадамды болып келеді. Триэтил алюминий және артық этилен толық ағынды реакторға беріледі. Реакция жоғары қысым және жоғары температурада жүзеге асырылады. Артық этилен буланып алынады. Триэтил алюминий катализаторы сілтімен өнімнен жуылып, сызықтық альфа-олефиндер бөлінеді. Өнімнің таралуы катализдік процестерге тән Шульц-Флори таралуына сәйкес келеді.

Қолданбалар

Сызықтық альфа-олефиндердің қолданылу аясы кең. Төмен көміртек саны бар 1-бутен, 1-гексен және 1-октен полиэтилен өндірісінде комономер ретінде кеңінен қолданылады. Жоғары тығыздықтағы полиэтилен (ЖТПП) және сызықтық төмен тығыздықтағы полиэтилен (СТТП) комономерлердің шамамен 2-4% және 8-10% мөлшерін пайдаланады. C4-C8 сызықтық альфа-олефиндердің тағы бір маңызды қолданылуы – оксиосинтез (гидроформализация) арқылы сызықтық альдегид өндіру, одан кейін аралық альдегидтің тотығуы арқылы қысқа тізбекті май қышқылы (карбон қышқылы) немесе альдегидтің гидрленуі арқылы пластификаторлар үшін сызықтық спирттерді алу. 1-деценнің басты қолданылуы – полиальфаолефин синтетикалық майлау материалдарының (ПАО) базалық материалы және жоғары сызықтық альфа-олефиндер қоспасындағы беттік белсенді заттарды жасау болып табылады. C10-C14 сызықтық альфа-олефиндер сулы жуғыш құралымдар үшін беттік белсенді заттарды өндіруде қолданылады. Бұл көміртек саны бензолмен реакцияласып, сызықтық алкилбензол (LAB) құрайды, ол одан әрі сульфондалып, сызықтық алкилбензол сульфонатына (LABS) айналады – бұл тұрмыстық және өнеркәсіптік жуғыш заттар үшін танымал, салыстырмалы түрде төмен құнмен бағаланатын беттік белсенді зат. C14 альфа-олефинінің бір бөлігі сулы жуғыш құралымдарға сатылса да, C14 хлоропарафинге айналдыру сияқты басқа да қолданылулары бар. C14-тің жақындағы қолданылуының бір түрі – құрлықтағы бұрғылау сұйықтығының базалық материалы, ол дизельді немесе керосинды ауыстырады. C14 орта дистилляттардан қымбат болғанымен, экологиялық тұрғыдан маңызды артықшылықтары бар, себебі ол тез ыдырайды және материалды қолдану кезінде теріге азырақ тітіркендіреді және аз уытты. C16-C18 сызықтық олефиндердің негізгі қолданылуы – майға ерігіш беттік белсенді заттардағы гидрофобтар ретінде және майлау сұйықтықтары ретінде қолданылады. C16-C18 альфа немесе ішкі олефиндер жоғары құнды, негізінен теңіздік синтетикалық бұрғылау сұйықтықтары үшін синтетикалық бұрғылау сұйықтығының базасы ретінде қолданылады. Синтетикалық бұрғылау сұйықтығын қолдану үшін ең қолайлы материалдар – сызықтық ішкі олефиндер, олар негізінен сызықтық альфа-олефиндерді ішкі орынға изомерлендіру арқылы өндіріледі. Жоғары ішкі олефиндер металл бетінде майлау қабатын жасайды және жақсы майлаушылар ретінде танылады. C16-C18 олефиндерінің тағы бір маңызды қолданылуы – қағазға сіңдіру. Сызықтық альфа-олефиндер қайтадан сызықтық ішкі олефиндерге изомерлендіріледі, содан кейін олар алькил сукциндік ангидридті (АСА) жасау үшін малеин ангидридімен реакцияласады, бұл қағазға сіңдірудің танымал химиялық заты. C20-C30 сызықтық альфа-олефиндер өндірісі сызықтық альфа-олефин зауытының жалпы өндірісінің 5-10% ғана құрайды. Олар реактивті және реактивті емес көптеген қолданыстарда қолданылады, соның ішінде ауыр сызықтық алкилбензол (LAB) және майлардың қасиеттерін жақсарту үшін қолданылатын төмен молекулалық салмақты полимерлерді өндіруге арналған шикізат ретінде.