JPS62184093A - 軽質オレフイン類からのα−オレフイン類の製造方法 - Google Patents

軽質オレフイン類からのα−オレフイン類の製造方法

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JPS62184093A
JPS62184093A JP62000080A JP8087A JPS62184093A JP S62184093 A JPS62184093 A JP S62184093A JP 62000080 A JP62000080 A JP 62000080A JP 8087 A JP8087 A JP 8087A JP S62184093 A JPS62184093 A JP S62184093A
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olefins
olefin
reactor
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metathesis
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リチャード・ジョン・クアン
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軽質オレフィン類からα−オレフィン類を製造
するための多工程方法に関する。
オレフィン類のガソリン及び/または留出油生成物への
転化は米国特許第3,960,978号及び同第4.0
21.502号明細書に開示されている。エチレンない
しペンテンの範囲のオレフィン類単独または該オレフィ
ン類とパラフィン類はZSM−5ゼオライトと接触させ
ることによりオレフィン質ガソリンブレンド用ストック
へ転化される。米国特許第4.227.992号明細書
はC3+オレフイン類の主にガソリン留出油範囲の脂肪
族炭化水素類への選択的転化を教示している。米国特許
第4,150,062号及び同第4.211.640号
明細書はオレフィン類をガソリン成分へ転化するための
方法を開示している。
ZSM−5のようなゼオライトを使用するオレフィン類
の接触オリゴマー化は種々の分子量の炭化水素類を形成
することができる。中程度の温度及び高圧はC7゜十脂
肪族質生成物の形成を促進する。これらの条件はエチレ
ンの主要区分を転化するものではない、米国特許第4,
547,612号明細書はオレフィン類の潤滑油または
重質留出油への接触転化を開示している。軽質オレフィ
ン装入原料例えばプロピレンを前の生成物流出流から回
収されたC2+オレフイン流と混合する。
オレフィン複分解(不均化)は既知の反応である。
1種または2種以上のオレフィン質成分を異なる分子量
の他のオレフィン類へ転位する。低分子量オレフィン及
び高分子量オレフィンを製造するためのオレフィン類の
それ自身による反応は自己不均化と呼称することができ
る。プロピレンをエチレン、シス−2−ブテン及びトラ
ンス−2−ブテンl\不均化することができる。他のタ
イプの不均化は2種の異なるオレフィン類から更に他の
オレフィン類を形成するクロス不均化を包含する0例え
ば、2−ブテン1分子と3−ヘキセン1分子を反応させ
ると2−ペンテン2分子が造られる。クロス不均化の他
の例は内部不飽和オレフィンをα−オレフィンと反応さ
せて2種の異なるα−オレフィン類を提供すること、例
えばバンクス(Banks)r10QA#II4/1.
、、、kl申會;灯:萼:コ盲]〃1笛7舎(215頁
〜)の「オレフィン複分解:技術及び適用(Olefi
n  14eLat1%esis:  Te C1C1
1nolo  and^pplicaLion)」に記
載されている2 、4.4、− トリメチル−2−ペン
テンとエチレンを反応させて等モル量の3.3−ジメチ
ル−1−ブテン(ネオヘキセン)及びイソブチンを提供
することを包含する。
オレフィン複分解用に開発された触媒の1つはシリカ上
に触媒有効量のモリブデン酸化物及びタングステン酸化
物の少なくとも1種を含有してなる無機耐火物質を含有
する触媒である。上述の触媒に代わる他のオレフィン複
分解方法及び触媒組成物は数あるなかで米国特許第3,
883,606号、同第3,915,897号、同第3
,952,070号、同第4.180,524号、同第
4,431,855号、同第4,499,328号、同
第4.504.694号、同第4,517,401号及
び同第4.547,617号明細書に記載されている。
本明細書に使用する術語「不均化」及び「複分解」はオ
レフィン質装入原料の装入原料を該オレフィン装入原料
のオレフィンと異なる炭素原子数をもつオレフィン混合
物への転化を意味する。
従って、本発明は中気孔結晶性シリケートゼオンを含有
する装入原料を転化して高分子量オレフィン質生成物の
オリゴマー混合物を造ることからなるα−オレフィン類
の製造方法において、オリゴマー混合物の少なくとも1
部分をα−オレフィン及び複分解触媒と接触させて装入
原料オレフィンと異なる炭素数をもつα−オレフィン混
合物を造り;且つα−オレフィン混合物を少なくとも2
つの区分すなわち主に低分子量α−オレフィン類を含有
する区分と主に高分子量α−オレフィン類を含有する区
分に分離し、低分子量α−オレフィン類の少なくとも1
部分をオレフィンオリゴマー化反応器ヘリサイクルする
ことを特徴とするα−オレフィン類の製造方法を提供す
るにある。
本発明方法は軽質オレフィンを高分子量で僅かに枝分か
れしたα−オレフィン類l\転化するための連続方法と
考える。生成物α−オレフィン類は、価値の低い副生物
をほとんど生成することがなく、潤滑油製造用の基油と
してまたは溶媒、酸、洗剤等のような種々の工業的及び
商業的物質製造用の装入原料として有用である一製造さ
れる低分子量α−オレフィン類をリサイクルすることが
でき、その結果として、より価値のある高分子量α−オ
レフィン類が製造されることになる。
添付図は本発明方法の1実施態様の操作の流れ及び語単
位操作を示す概略図である。
軽質オレフィン類の高級オレフィンl\の第1工程転化
は1個の反応器または一連の反応器中で行なうことがで
きる。後者の場合には、個々の反応器は同じゼオライト
触媒を充填しても、異なるゼオライト触媒を充填しても
よい、慣用のゼオライトにより促進されるオレフィンオ
リゴマー化操作を使用することができる。
オリゴマー化工程に使用することが好適である触媒はシ
リカ/アルミナモル比少なくとも12、制御指数1〜1
2及び酸クラッキング活性的50〜300をもつゼオラ
イトである0代表的なゼオライトはペンタシル、例えば
ZSM−5、ZSM−11、ZSM−12、ZSM−2
3、ZSM−35及びZSM−38である。ZSM−5
は米国特許第3,702,886号明細書及び米国再発
行特許第29.948号明細書に、ZSM−11は米国
特許第3、フ09,979号明細書に、ZSM−12は
米国特許第3,832,449号明細書に、ZSM−2
3は米国特許第4,076.842号明細書に、ZSM
−35は米国特許第4.016,245号明細書に、Z
SM−38は米国特許第4.046.839号明細書に
それぞれ記載されている。固定床に使用することが特に
好適な触媒は約1〜5mff1の円筒状押出成形物の形
態である小結晶828M−5ゼオライト(シリカ/アル
ミナ比70/1)とアルミナ結合剤よりなるものである
。0,02〜0.05ミクロンの結晶寸法をもつZSM
−5が好適である。1つまたは2つ以上の反応器工程で
使用することができる他の触媒は米国特許第4,414
,423号及び同第4,417,088号明1{It書
に開示されているようなポロシリケ−1・類、フェロシ
リケート類及び/またはアルミノシリケート青6ハトス
チp 靴# /F+出酎7耐 / Mq Cニーrl 
X S ニー II Jl 新11h質である。
上述の触媒及び類似する触媒の表面酸度は予備処理例え
ば米国特許第4.szo、zz1号明細書に開示されて
いるような表面中和塩基による予備処理により変成する
ことができる。
ZSM−5上でのC2〜C1oオレフイン類の転化に適
用する場合の形状選択性オリゴマー化はC3゜までまた
はそれ以上の高級オレフィン類を製造することが知られ
ている。ACSシンポジウムニジ1−ズ^SS S s
e osium 5eries第218号、イントラゼ
オライト・ケミストリー(米国化学会、1983年)で
ガーウッド(C:arwwod)により「合成ゼオライ
トZSM−5上でのC2〜C9゜の高級オレフィン類l
\の転化」として報告されているように、高分子量生成
物の製造を促進する反応条件は低温(200〜260℃
)、加圧(約2000kPaまたはそれ以上)及び長接
触時間(IWH5V以下)である。上述の条件下での反
応は■オリゴマー化、■中間炭素数オレフィン類混合物
への異性化−クラッキング及び■全炭素数をもつ連続沸
点範囲生酸物を得る共重合の酸接触工程により進行する
ZSM−5タイプの触媒の孔路系は大形分子の構造に形
状選択的制限を課し、これが他の触媒とは異なる原因で
ある。
プロピレンのオリゴマー化に関する以下の模式反応経路
を説明するが、この模式反応経路はオリゴマー化操作が
この分野の研究者により現在理解されているものと同様
の理論的な経路である。
C1=(プロピレン)オリゴマー化 →Cs = 、Cs = 、CI 2 =等(C5=オ
リゴマー類) 異性化及びクラッキング −C3= 、C4= 、Cs = 、Ca = 、Ct
 =等(代表的な構造) 823M−5触媒並びに装入原料としてプロピレンを使
用する場合には、通常、主に、中間に二重結合を備える
制限された枝分かれ鎖、例えばメチル基をもつオレフィ
ン類の混合物が得られる。
最終分子′Wi造は触媒の気孔構造及び結晶内酸部位/
表面酸部位の比により影響を受ける。炭素原子数が多い
方のオレフィンの構造は主にメチル枝分かれした長主鎖
オレフィン質鎖であり、該主鎖の最大断面積は最大ゼオ
ライト気孔の寸法により制限される。装入原料としてn
−1−アルケン類、特にプロピレンを装入することを強
調するが、2−ブテンまたはイソブチレンのような他の
低級オレフィン類は酸性ゼオライト触媒上で容易に異性
化されるために原料として容易に使用される。重質留出
油及び潤滑油範囲生成物類(C2゜+)の収量を最大に
するように選択された条件下で、粗脂肪族生酸物は実質
上モノ−オレフィン質である。全ての枝分かれ鎖は長い
ものではなく、はとんどの枝分かれ鎖はほぼ炭素原子8
個またはそれ以上当たり1個のメチル基である。
オレフィン類のオリゴマー化/重合の2種の型の反応を
823M−5のような酸性ゼオライト上で行なうことが
できる。一方の反応手順はゼオライトの孔路または気孔
内のブレンステッド酸部位で起こり、実質上線状の物質
を生ずる。他方の反応手順はゼオライトの外面で起こり
、高度に枝分かれした物質を製造する0表面酸活性(ゼ
オライトの表面α値)を減少することによって、低VI
をもつ余り高度に枝分かれしていない生成物が得られる
結晶内酸部位/表面酸部位の相対比を増加するために幾
つかの技法を使用することができる6体積と表面積の間
の比例的関係のために、上述の比は結晶寸法により増加
させることができる。また、コークス形成による炭素質
物質の沈着は有効比を移動することがある。しかし、小
結晶ゼオライトの表面前部位を化学吸着させた有機塩基
等と反応させることにより有効比の増大が観察される。
低表面活性の触媒は塩基性化合物、例えばアミン類、ホ
スフィン類、フェノール類、多環式炭化水素類、カチオ
ン性染料等により失活した小結晶寸法の中気孔ゼオライ
トを使用することにより得ることかで・きる−これ?−
,のイI/介物は仝て5人またはそれ以上の最小断面直
径をもたねばならない。
適当なアミンの例はモノアミン類、ジアミン類、トリア
ミン類、脂肪族環状アミン類、芳香族環状アミン類、複
素環式アミン類、ポルフィン類、フタロシアニン類、1
,10−フェナントロリン、4.7−ジフェニル−1,
10−フェナントロリン、3.4.7.8−テトラメチ
ル−1,10−2,4,6−トリ(2−ピリジル”)−
S −)リアジン及び2゜3−シクロドデセノビリジン
を包含する。ボスフィン類の例はトリフェニルホスフィ
ン及び1.2−ビス(ジフェニルホスフィン)エタンを
包含する。
適当な金属化合物は酢酸マグネシウム、ヘミンまたは欽
(III)ポルフィンクロリドのような金属ポルフィン
類、ゴバルチシニウムクロリド (CSH、)2CQCIl、チタノセンジクロリド(ビ
スシ弄 クロペンタジニルチタンジクロリド)、及び[Co(N
 H2R)a]”(式中、Rは水素またはアルキル基を
表す)、[P L(N H2R)4]”(式中、Rはア
ルキル基を表す)、[Co(en)s]34″(式中、
ellはエチレン−ジアミンを表す)、マンガン(II
I)メソテトラフェニルボルフィンを表す)のような大
形銘体カチオンて′ある。
別法として、触媒を米国特許第4,100,215号及
び同第4.002.697号明1I(ll書に記載され
ているような有機シリコーン化合物で処理して所望の程
度の表面失活を付与し、且つ炭素質沈着物が実質上存在
しないようにすることができる。該処理は触媒と化学吸
着によりゼオライトの外面上に担持された接触(酸性)
部位を失活することができるシラン表面変成剤とを接触
させることを包含する。
慣用の温度、圧力及び装置を本発明方法のオリゴマー化
操作に使用することができる。好適な温度は100〜3
50℃に変化させることができ、好ましくは150〜2
50℃であり、圧力は大気圧〜20 、OO0kPa(
3000psi)に変化させることができ、WHSVは
0.01〜2.0、食了適には0.2〜1.0である。
オレフィンオリゴマー化挽作から得られたオレフィン質
炭化水素類の複分解(不均化)転化は以下の式に示すよ
うな第1炭素原子と第2炭素原子の間及び第3炭素原子
と第4炭素原子の間の2個の不飽和結合を破壊し、異な
る分子中に2個の新規なα−オレフィン結合を形1反す
ることからなるものとして教示することができる主反応
においてα−オレフィン類へ転化される(装入原料α−
オレフィンとしてエチレンを説明する): 通常、02〜C8α−オレフィン類のいずれかを複分解
操作のオリゴマー化流出流と反応させることができる。
該α−オレフィン類の若干の具体的な例はエチレン、プ
ロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、
1−オクテン等であり、エチレンが好適である。
任意のオレフィン複分解に使用されているこれまでの触
媒を使用することができる。これらの触媒の多くが従来
技術により報告されている。1!T適には、不均化触媒
はシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナまたはリン酸ア
ルミニウムの支持体上に沈着させたモリブデン酸化物、
タングステン酸化物またはレニウム酸化物である。付加
的金属酸化物、例えば希土類金属酸化物もまた周知のよ
うに存在することができる。触媒を使用する前に、触媒
を慣用の方法により行なうことができる焼成により付活
することができる。特に好適な触媒は無定形沈降性シリ
カとコロイダルシリカの混合物上に担持されたモリブデ
ン酸化物である。
複分解反応に適した条件は大気圧〜35000kPa(
0〜5000 ps:g>f)圧力、環境温度〜538
℃(1000下〉の温度、0.1〜300WH3Vの空
間速度を包含する。好適な圧力は800〜3500kP
a(100〜500psig)であり、温度は343〜
454℃(650〜850℃)であり、WHSVは0.
5〜1000である。装入原料は希釈剤例えばプロパン
、シクロヘキサン類、メチルシクロヘキサン、+1−ペ
ンタン、n−ヘキサン、イソオクタン、ドデカン等また
は1分子当たり12個までの炭素原子をもつパラフィン
類及びジクロパラフィン類を含むそれらの混合物を含有
することができる。希釈剤は反応条件下で非反応性でな
ければならない、希釈剤の使用は選択性を上昇させるこ
とができる。また、反応は1個の反応器または同様の触
媒または異なる触媒を使用する多数の反応器中で行なう
ことができる。
複分解転化操作に使用するα−オレフィンの量は広範囲
にわたり変化させることができる。該景は既知の技法、
例えば臭素価を使用して容易に定量することができる高
級オレフィン質装入原料中の不飽和の程度に部分的に依
存する。α−オレフィンは化学量論量より過剰に存在す
ることが好ましいが、化学量論量より実質上少ない量で
あってもよい、所望であれば、α−オレフィンは複分解
反応器流出流から分離し、複分解反応器l\リサイクル
することができる。
既知の装置及び操作を使用する場合には、オレフィン複
分解反応器からの流出流を主にC1〜C1炭化水素類よ
りなる軽質区分及び主にC9十炭化水素類よりなる重質
区分に分離する。所望であれば、重質区分をC1〜C1
区分及びCl11+炭化水索類含有区分に更に分離する
ことができる。C3〜C1区分及びCts+区分が存在
する場合には、該区分を次にオレフィンオリゴマー化工
程ヘリサイクルする。リサイクルされた軽質α−オレフ
ィン類の若干は望ましい範囲の炭素含量をもつ生成物を
含む重質生成物へ鎖長が延長される。リサイクルされた
cps+α−オレフィン類の若干は所望の範囲の炭素含
量をもつ生成物を含む軽質生成物ヘリラッキングされる
通常、液状で導管(10)からC1〜C,オレフィン質
装入原料例えばプロピレンは導管(32)を通過するリ
サイクル軽質α−オレフィン(及び適宜重質α−オレフ
ィン)と共に一連の熱交換器(11,12及び13)を
通り、直列に接続された3個の断熱性固定床オレフィン
オリゴマー化反応器(14,15及び16)l\入る。
触媒は828M−5である。好適には、それぞれの反応
器の最大温度上昇は30℃である。空tfI速度(オレ
フィン装入原料を基準とするL HS V )は好適に
は0.1から最適には約0.5である。圧力は慣用の圧
力であり、好適には、1800〜20000kPa(4
00〜20000 psia)である。最適な圧力は7
000〜15000kl’a(1000〜2000ps
ia)である。反応器(14)からの流出流を熱交換器
(13)で冷却し、次に反応器(15)へ装入する。オ
リゴマー化反応器(15)からの流出流を熱交換器(1
2)で冷却し、反応器(16)へ装入する、反応器(1
6)からの流出流を熱交換器(11)で冷却する。
通常、反応器(14,15及び16)の平均床温度を2
60℃(500下)以下に維持する。高分子量炭化水素
類の形成を最適化するために、反応器(16)の排出口
を実質上約290℃(550下)以下に維持する。最後
の反応器の触媒は一連の反応器の触媒の中で最も活性で
あることが好適であり、新鮮な触媒であるか、または高
α値を維持するために再生されたものである。穏やかな
反応温度、特に最後の触媒床の反応温度を制御すること
により、生成物炭化水素類の望ましくないクラッキング
を最小限にすることができる。
熱交換後、反応器(16)の流出流は第1分離装置(1
7)へ入る。Cs−C1゜オレフィン類に富んだ液体流
を導管(21)を介して回収する。第1分離装置(17
)からの蒸気は分離装置t (18)へ送られ、軽質塔
頂油流は導管(19)を介して回収され、重質残さ油は
導管(20)を介して回収され、オレフィン類と混合し
て導管(21)を通過して複分解反応器(22)へ送ら
れる。補充α−オレフィン例えばエチレンを導管(23
)介して、導管(25)を介して分離装H(24)から
回収される未反応α−オレフィンと共に複分解反応器(
22)/\導入し、更に導管(21)中の重質オレフィ
ン流も複分解反応器(22)へ送る。未反応軽質α−オ
レフィン装入原料を含有する複分解反応器(22)から
の流出流は導管(26)を介して分離装置(24)/\
送られ、軽質α−オレフィンが分離され、導管(25)
を介して複分解反応器(22)ヘリサイクルされる。′
m、質α−オレフィンは導管(27)を通り、スプリッ
ター(28)へ送られる。C3〜C8α−オレフィンに
富んだ重質区分は導管(29)を介して回収し、導管(
31)より取り出すことができるが、少な、’   L
  I   1  愈P  J、”h     4? 
 ’N  l”  J−)  z−”r  t、it 
9牛 lQ91&  イト 1  η−オレフィンオリ
ゴマー化反応器ヘリサイクルする。
残余のα−オレフィン生成物以外の主にC5十生成物よ
りなる重質区分は導管(30)を介して回収される0重
質区分を装! (33)中で導管(34)より回収され
る軽質C5〜C0α−オレフィン区分及びリサイクルさ
れるcps+オレフィン区分へ分離される;C,、+オ
レフィン区分は導管(35)を通り、導管(32)を通
過するCs〜C8区分と混合され、反応器(14,15
及び16)中で行なわれるオリゴマー化転化反応用の共
装入原料として作用する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明方法の1実施態様の操作の流れ及び北単位操
作を示す概略図である。図中:10・・・導管、11.
12.13・・・熱交換器、14.15.16・・・反
応器、17・・・第1分離装置、18・・・分離装置、
19・・・導管、20・・・導管、21・・・導管、2
2・・・複分解反応器、23・・・導管、24・・・分
離装置、25・・・導管、26・・・導管、2フ・・・
導管、28・・・スプリッター、29:・・導管、30
・・・導管、31・・・導管、32・・・導管、33・
・・装置、34・・・導管、35・・・導管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、中気孔結晶性シリケートゼオライト触媒含有触媒を
    備えてなるオレフィンオリゴマー化反応器中で1種また
    は2種以上の低級オレフィンを含有する装入原料を転化
    して高分子量オレフィン質生成物のオリゴマー混合物を
    造ることからなるα−オレフィン類の製造方法において
    、オリゴマー混合物の少なくとも1部分をα−オレフィ
    ン及び複分解触媒と接触させて装入原料オレフィンと異
    なる炭素数をもつα−オレフィン混合物を造り;1つα
    −オレフィン混合物を少なくとも2つの区分すなわち主
    に低分子量α−オレフィン類を含有する区分と主に高分
    子量α−オレフィン類を含有する区分に分離し、低分子
    量α−オレフィン類の少なくとも1部分をオレフィンオ
    リゴマー化反応器へリサイクルすることを特徴とするα
    −オレフィン類の製造方法。 2、触媒が担持されているモリブデン、タングステンま
    たはレニウムの酸化物である特許請求の範囲第1項記載
    の方法。 3、触媒が希土類金属酸化物を含有している特許請求の
    範囲第2項記載の方法。 4、複分解反応器中でオリゴマー混合物に対して化学量
    論量より過剰のα−オレフィンを使用する特許請求の範
    囲第1項から第3項までのいずれか1項に記載の方法。 5、オリゴマー混合物へ添加するα−オレフィンがエチ
    レンである特許請求の範囲第1項から第4項までのいず
    れか1項に記載の方法。 6、低分子量オレフィン類がC_3〜C_8α−オレフ
    ィン類である特許請求の範囲第1項から第5項までのい
    ずれか1項に記載の方法。 7、複分解したα−オレフィン類を軽質α−オレフィン
    区分、中間α−オレフィン区分及び重質α−オレフィン
    区分へ分離し、軽質α−オレフィン区分及び重質α−オ
    レフィン区分をオリゴマー化反応器へリサイクルする特
    許請求の範囲第1項から第6項までのいずれか1項に記
    載の方法。 8、軽質α−オレフィン区分がC_3〜C_8α−オレ
    フィン類であり、中間α−オレフィン区分がC_9〜C
    _1_8α−オレフィン類であり、重質α−オレフィン
    区分がC_1_9+α−オレフィン類である特許請求の
    範囲第7項記載の方法。 9、オリゴマー化反応器からの全ての流出流を複分解反
    応器へ装入する特許請求の範囲第1項から第8項までの
    いずれか1項に記載の方法。 10、複分解から得られる全ての低分子量α−オレフィ
    ン区分をオリゴマー化反応器へリサイクルする特許請求
    の範囲第1項から第9項までのいずれか1項に記載の方
    法。 11、未反応エチレンを複分解反応器流出流から分離し
    て複分解反応器へリサイクルする特許請求の範囲第5項
    記載の方法。
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