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铁催化剂在 α-烯烃制备中的应用

项目简介
 
α-烯烃是指双键在端基的烯烃,是近四十多年迅速发展起来的重要化工原料,主要应用于聚烯烃共聚单体、洗涤剂、增塑剂、油性剂、羰基醇、润滑油及添加剂等。α-烯烃按照碳数划分应用范围,较低碳链 α-烯烃如 C4(丁烯-1)、C6(己烯-1)和 C8(辛烯-1)用作 HDPE 和 LLDPE 生产用共聚单体,占总消费量 50%以上,可改善 PE 密度,提高其抗撕裂和拉伸强度。C8~C18 的馏分主要是合成高级润滑油基础油的原料;烯烃经羰基化反应制备的 C7~C11 醇是重要的增塑剂中间体,而加入了这类增塑剂醇的 PE 制品,具有非常好的低温柔软性、加工性、室外耐候性更好。C11~C14 的 α-烯烃经羰基化制得洗涤剂原料,而 C12-C18 主要用于合成生物相容性洗涤剂;C16~C24 烯烃可用于添加剂在润滑油和钻井中。不仅如此,α-烯烃还是合成其他精细化学品的基础原料。
 
技术优势
 
乙烯齐聚制备 α-烯烃的技术核心主要是催化剂。上世纪 90 年代,2,6-二亚胺吡啶铁铁配合物在有机铝的作用下高效催化乙烯齐聚和聚合成为研究热点。铁催化剂突出优点在于催化活性高,环境融合力高,具有良好的 α-烯烃选择性。本项目组在进行 2,6-二亚胺吡啶铁二氯化物衍生物的合成和催化乙烯齐聚和聚合大量研究的基础上,设计合成了许多原创模型催化剂体系,并获得突破。这些新模型的铁催化剂奠定了化学所在铁配合物催化乙烯齐聚和聚合研究中的国际引领地位。其中 2-亚胺邻菲咯啉铁催化剂模型,具有很高乙烯齐聚的催化活性和良好的 α-烯烃选择性,与此同时,克服了乙烯齐聚中伴有高聚物生成的缺点,具有产业化潜力。
 
中国石化燕山石化研究院(现北京化工研究院燕山分院)以上述研究成果为基础,建设了一套 500 吨中试装置,在 2011 年初次试运转时获得一次性成功,这也是世界范围内首例该铁催化剂用于石化产业的产业化研究。该催化剂体系中试成功预示着我国在石化产业上获得了新突破,有望能够解决我们的润滑油和精细化工生产的基本原料,促进相关技术和产业的更新换代,将产生巨大的产业带动作用和相关的经济效益。
 
应用市场
 
在常规石化产业利润快速下滑和盈利空间很小的现状中,乙烯齐聚的盈利空间和产品价值逐渐呈现。以往引进技术的专利壁垒已经不是问题,设备从高压设备变为低压(操作压力 10 大气压)设备极大地降低了投资成本和操作成本,降低了产业装置运营的潜在危险。
 
乙烯齐聚工艺采用盘管连续法生产装置,装置投资按照乙烯聚合装置计算,其产业化生成的材料和能量与人力消耗成本与聚烯烃持平的情况下,其效益和附加值至少可以提高三倍;不仅如此,其产品对于精细化工和加工与民生辐射面将是巨大的,有望改变润滑油、清洗剂、添加剂和油田助剂的原料现状,改变我国加工业,提升相关产业的盈利格局。