(57)【要約】酸化脱水素（ODH）によりアルカンからオレフィンを製造するのに有用な触媒が開示されている。本発明の好ましい実施形態によれば、ODH工程に使用される触媒はベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続体を備える担体と、を含む。本明細書ではベース金属は鉄、コバルト、及びニッケルを除く非VIII族金属として定義される。適切なベース金属はIB〜VIIB族金属、IIIA〜VA族金属、ランタニド金属、鉄、コバルト及びニッケルを含む。適切な促進剤金属はVIII金属（すなわち白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、及びイリジウム）を含む。いくつかの実施形態においては、担体は耐熱材料から形成される。適切な耐熱担体材料はアルミナ、安定化アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア（PSZ）、チタニア、イッテリア、シリカ、ニオビア、及びバナジアを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続構造体を備える担体と、を備える酸化脱水素工程に使用される触媒であって、
前記ベース金属及び促進剤金属は前記担体上に被覆されている触媒。
【請求項２】
不連続構造体は微粒子である請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
複数の不連続構造体は粉末、粒子、顆粒、球、数珠球、錠剤、リング、ペレット、ボール、ヌードル、円柱、押出成形体、及び三つ葉から成るグループから選択される少なくとも一つの形態を備える請求項２に記載の触媒。
【請求項４】
不連続構造体の少なくとも過半数は各々６ミリメートルよりも短い最大特性長さを有する請求項１に記載の触媒。
【請求項５】
不連続構造体の過半数は各々約３ミリメートルよりも短い最大特性長さを有する請求項４に記載の触媒。
【請求項６】
担体はアルミナ、安定化アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア（PSZ）、チタニア、イッテリア、シリカ、ニオビア、及びバナジアから構成されるグループから選択される請求項１に記載の触媒。
【請求項７】
担体はアルミナ、ジルコニア、又はその組み合わせを備える請求項６に記載の触媒。
【請求項８】
ベース金属はIB〜VIIB族金属、IIIA〜VA族金属、ランタニド金属、鉄、コバルト及びニッケルから構成されるグループから選択される請求項１に記載の触媒。
【請求項９】
ベース金属はクロムである請求項８に記載の触媒。
【請求項１０】
予備加熱温度は７００℃よりも低い請求項８に記載の触媒。
【請求項１１】
促進剤金属はルテニウム、ロジウム、パラジウム、白金、オスミウム、及びイリジウムから構成されるグループから選択される請求項１に記載の触媒。
【請求項１２】
促進剤金属の含有率が触媒全重量の３％よりも小さい請求項１１に記載の触媒。
【請求項１３】
促進剤金属は白金である請求項１１に記載の触媒。
【請求項１４】
予備加熱温度は３５０℃よりも低い請求項１１に記載の触媒。
【請求項１５】
気体炭化水素をオレフィンに転換するための方法であって、
アルカンと酸化剤とを備える供給流を約７５℃〜８００℃の温度まで加熱する段階と、
供給流を、ベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続構造体を備える担体と、を備える触媒に接触させる段階と、
アルカンと触媒との接触時間を２００ミリ秒よりも少なく維持する段階と、
酸化脱水素に好ましい条件を維持する段階と、を備える方法。
【請求項１６】
酸化剤は酸素含有気体を備える請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
酸化剤は本質的に純粋酸素である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
供給流は７００℃より低い温度まで加熱される請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
供給流は３５０℃より低い温度まで加熱される請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
不連続構造体の少なくとも過半数は各々６ミリメートルよりも短い最大特性長さを有する請求項１５に記載の触媒。
【請求項２１】
不連続構造体の過半数は各々約３ミリメートルよりも短い最大特性長さを有する請求項２０に記載の触媒。
【請求項２２】
担体はアルミナ、安定化アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア（PSZ）、チタニア、イッテリア、シリカ、ニオビア、及びバナジアから構成されるグループから選択される請求項１５に記載の触媒。
【請求項２３】
供給流は少なくとも２０，０００／時の気体単位時間空間速度で触媒に接触する請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
供給流は最大１００，０００，０００／時までの気体単位時間空間速度で触媒に接触する請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
供給流は触媒と接触している間は８０kPaを超える圧力に維持される請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
圧力は最大約３２，５００kPaまでである請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
圧力は１３０〜５，０００kPaの間である請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
アルカンと触媒との接触時間は５０ミリ秒よりも短い請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
ベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続構造体を備える担体と、を備える酸化脱水素触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化脱水素触媒組成物、及びかかる触媒を炭化水素雰囲気中で使用する方法に関する。より具体的には本発明は、短接触時間反応器（short-contact time reactors（SCTRs））内の炭化水素の酸化脱水素反応によりオレフィンを製造するための担持触媒の組成に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素の脱水素は重要な工業的工程である。脱水素は、脂肪族化合物をオレフィンに、モノオレフィンをジオレフィンに、シクロアルカンを芳香族化合物に、アルコールをアルデヒドやケトンに、脂肪族化合物やオレフィンを酸素化合物に、などの転化を水素を化学的に除去して行うために使用される工程である。より実際的な言い方をすれば、この工程は洗剤、ガソリン、薬品、プラスチック、高分子化合物、合成ゴム及びその他多くの製品を担っている。さらに、上記製品の先駆物質の多くを作るための工程には重要な工業的用途がある。例えば、ポリエチレンはエチレンから作られるが、エチレンはエタンを脱水素（すなわち脂肪族化合物をオレフィンに）して作られる。米国においてはエチレンほど多く製造される有機化合物はない。したがって、産業にとっての脱水素工程の重要性は容易に認識できる。
【０００３】
従来より、炭化水素の脱水素は水蒸気クラッキング又は非酸化脱水素工程を使用して行われてきた。熱又は水蒸気クラッキングは、８００℃を超える温度が要求される極めてエネルギー集中的な工程である。エチレンを製造するのに約１．４×１０１５BTU（天然ガス１．６兆立方フィート（約４５３億立方メートル）を燃焼するのと等価）が毎年消費される。さらに、反応物質（エタン）の多くがコークス沈着として失われる。非酸化脱水素とは酸素分子が付加されない脱水素のことである。
【０００４】
短接触時間反応器による炭化水素の酸化脱水素（Oxidative dehydrogenation of hydrocarbons（ODH））は、従来の水蒸気クラッキング及び非酸化脱水素工程の代替手段である。ODH反応の間、約５０，０００〜１，０００，０００／時の気体単位時間空間速度（gas hourly space velocity（GHSV））で不活性ガスとのバランスを保たれながら、酸素が飽和炭化水素と共に供給される。酸素は純粋酸素、空気、酸素富化空気、希釈剤混合酸素などとして供給することができる。所望の量の酸素を脱水素領域への供給に加えることができるし、また、酸素を脱水素領域に段階的に加えることもできる。反応物質の触媒との接触時間は、標準的には１０〜２００ミリ秒の範囲である。モノリス担持触媒を用いた１気圧の状態では、反応温度は標準的には８００〜１１００℃の間である。
【０００５】
ODHによるオレフィン製造の資本コストは従来工程よりも著しく低い。というのは、ODHは単純な固定床反応器設計及び高容量処理能力を使用するからである。さらに、ODHは自熱工程であり、反応を始めるためのエネルギーはまったく又はほとんど不要である。ODHにより生成される熱が回収又は再利用されれば従来の吸熱反応工程に対するエネルギー節約は著しいものとなりうる。工業的な工程においては、資金を節約する見返りとして収率又は選択率が損なわれることが多いが、ODH反応は選択率及び転化率において蒸気クラッキングに匹敵する。
【０００６】
ODHの恩恵は新しいものではない。ODH工程は研究室規模でしばらく研究されてきた。従来のODH反応は白金・クロム含有触媒の使用を含む。
【０００７】
米国特許第６，０７２，０９７号及び国際公開第WO００／４３３３６号各々においては、白金・酸化クロム型モノリス触媒がSCTRsによるエチレン製造に使用されていた。この触媒に使用されるモノリスは直線インチ当り２０〜１００孔のセラミックドームであった。ドームはAl2O3、SiO、マグネシウム安定化ジルコニア（Mg-stabilized ZrO2（PSZ））又はイットリウム安定化ジルコニア（Y-stabilized ZrO2（YSZ））から構成されていた。これらの反応器によるエチレンの収率は約５０〜５５％であった。
【０００８】
米国特許第６，０７２，０９７号においては、SCTRs内のODH反応には白金被覆のモノリス触媒が使用される旨記載されている。触媒の全重量の０．２〜１０％程度の白金がODHに有効である旨主張されていた。白金被覆表面にスズ又は銅をさらに含浸させて（スズ：白金又は銅：白金の比は０．５：１〜７：１）、ODH反応を促進していた。この種の触媒による着火温度は約２２０℃であり、着火進行後の予備加熱は下げるか又はまったくしない。本明細書において着火温度とは、触媒が炭化水素と酸素（又は酸素含有気体）との間の自己維持反応を開始するための化学的活性状態に到達する際の、触媒領域に入る気体の最低温度として定義され、触媒領域を出る気体の温度増加によって表示される。
【０００９】
国際公開第WO００４３３３６号においては、０．１％よりも少ない白金で促進される主要ODH触媒として、クロム、銅、マンガン又はそれらの混合酸化物が含有されたモノリスが使用される旨記載されている。さらに、少量のマンガン、マグネシウム、ニッケル、鉄及び銀が促進剤として使用されていた。これらの触媒の着火温度は約３５０℃であり、着火進行後の予備加熱は下げてもよいし下げなくてもよい。
【特許文献１】米国特許第６，０７２，０９７号
【特許文献２】国際公開第WO００／４３３３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この分野の膨大な量の研究努力にもかかわらず、製造されるオレフィンの価値を最大限にし、したがって工程の経済性を最大限にするためには、オレフィン合成のための有効な触媒を同定することがいまだに大いに必要とされている。さらに、工業的規模での良好な運転を確実にするためには、ODH工程は、所望の製品に対する工程の高選択率を維持しながら、高い気体単位時間空間速度において炭化水素原料の高転化率を達成できなければならない。
【００１１】
非常な高流速、高圧力、及び短接触時間反応器の使用で運転するためには、触媒は高活性でなければならず、卓越した機械的強度、急速な温度変動に対する耐性、及び酸化脱水素反応温度における熱的安定性を有しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、所望の製品に対する工程の高選択率を維持しながら、高い気体単位時間空間速度において炭化水素原料の高転化率を可能とするODHで使用するための触媒システムを提供する。本開示においては、記載されるすべての金属はCAS命名法を使用して同定される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、ODH工程で使用するための触媒は、ベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続構造体（discrete structures）を備える担体と、を含む。本明細書においてベース金属とは、鉄、コバルト、及びニッケルを除く非VIII族金属として定義する。適切なベース金属はIB〜VIIB族金属、IIIA〜VA族金属、ランタニド金属、鉄、コバルト、及びニッケルを含む。適切な促進剤金属はVIII金属（すなわち白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、及びイリジウム）を含む。いくつかの実施形態においては担体は耐熱材料から形成される。適切な耐熱担体材料はアルミナ、安定化アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア（PSZ）、チタニア、イッテリア、シリカ、ニオビア、及びバナジアを含む。
【００１４】
本発明のもう一つの好ましい実施形態によれば、気体炭化水素をオレフィンに転化させるための方法は、予備加熱されたアルカン及び酸素の流れ（予備加熱温度は７５℃と８００℃との間）を、アルカンの酸化脱水素を開始するのに十分なベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続構造体を備える担体と、を含む触媒と接触させる段階と、アルカンと触媒との接触時間を２００ミリ秒以下に維持する段階と、酸化脱水素に好ましい条件を維持する段階と、を含む。
【００１５】
本発明の、これら及びその他の実施形態、特徴、並びに利点が以下の記述を参照して明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続構造体を備える担体又は微粒子担体と、を有する新しい種類の酸化脱水素触媒が以下の代表例に記載される。これらの触媒は、C1〜C10の炭化水素をオレフィンに触媒的に転化させることが可能である。それらは好ましくは、微粒子のようなあらゆる三次元構造体上に担持される。微粒子は、限定的ではないが、例えばボール（balls）、押出成形体（extrudates）、粉末（powders）、錠剤（pills）、及びペレット（pellets）を含む。発明者が実証するのは、新しい微粒子構造体は、以下の実施例に記載されるように用意されると、高活性の酸化脱水素触媒であるということである。高活性の酸化脱水素触媒は、オレフィン製造用短接触時間反応器で運転中に用いられるとき、高い圧力及び温度に耐えて高流速の反応物質及び製品気体を許容するのに十分な機械的強度を持つ。特定の理論に限定しようとするものではないが、発明者は、微粒子形状触媒の表面部位が高くなれば触媒反応領域の熱伝達及び物質移動が改善されると考えている。さらに、微粒子形状触媒によって、従来のモノリス触媒に比べて装填が容易になり、気体のチャネリングが減少し、機械的及び熱的強度が増加し、及び触媒設計が全体的に柔軟になると考えられている。
【００１７】
いくつかの実施形態においては、VIII族の促進剤及びベース金属は耐熱担体上に配置され、ODHによりアルカンをアルケンに転化させるための触媒として使用される。本発明の好ましい実施形態においては、軽質アルカン及び酸素を、新規の促進ベース金属触媒（novel promoted base metal catalysts）を使用して、対応するアルケンに転化させる。
【００１８】
［触媒］
本触媒は好ましくはベース金属と、VIII族促進剤金属と、複数の不連続構造体を備える担体と、を含む。適切なベース金属は、IB〜VIIB族金属、IIIA〜VA族金属、ランタニド金属、鉄、コバルト、及びニッケルを含む。いくつかの実施形態においては、担体は耐熱材料から形成される。適切な耐熱担体材料は、アルミナ、安定化アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア（PSZ）、チタニア、イッテリア、シリカ、ニオビア、及びバナジアを含む。好ましい実施形態においては、担体はアルミナ、ジルコニア、又はその組み合わせである。
【００１９】
本触媒は好ましくは、複数の別個のすなわち不連続の構造体又は微粒子である。「別個の」すなわち「不連続の」構造体すなわち単位という用語は、本明細書において使用される場合は、例えば顆粒（granules）、数珠球（beads）、錠剤、ペレット、円柱（cylinders）、三つ葉（trilobes）、押出成形体、球（spheres）若しくはその他の丸みを帯びた形状、又はその他の製造構造のような分割された材料形状のモノリス担体を参照するものとする。また、微粒子材料は不規則的な形状の微粒子であってもよい。好ましくは、少なくとも微粒子すなわち別個の構造体の過半数（すなわち＞５０％）は、６ミリメートルよりも小さいか、好ましくは３ミリメートルよりも小さいか、最も好ましくは１．５ミリメートルよりも小さい最大特性長さ（すなわち最長寸法）を有する。触媒材料は自己担体でも可能だが、微粒子担体上に表面層として与えられる方が好ましい。
【００２０】
好ましい実施形態においては、触媒担体は、例えばVIII族促進剤、ベース金属、及びそれらのあらゆる組み合わせのような活性金属構成要素で被覆される。被覆は、還元に引き続いて行われる例えば物理的蒸着、化学的蒸着、電気分解金属付着、電気メッキ、溶融含浸、及び化学塩含浸のような技術的に周知のあらゆる種類の方法により達成してよい。
【００２１】
本発明による好ましい触媒システムは、アルミナ顆粒又はアルミナ球に担持された白金又はパラジウム促進金属クロム、スズ、マンガン、又は金を含む。より好ましい触媒システムは３５〜５０メッシュのアルミナ顆粒に担持された白金促進クロムである（［実施例］参照）。
【００２２】
好ましくは、技術的に周知及び記載されているようなミリ秒接触時間反応器が使用される。単なる例証としては、ミリ秒接触時間反応器の運転は、西暦２０００年１０月１６日出願で「合成気体製造のための金属カーバイド触媒及び工程（Metal Carbide Catalysts and Process for Producing Synthesis Gas）」というタイトルの、共有された同時継続の米国特許出願第０９／６８８５７１号に詳細に開示されている。この出願は、そのまま完全に本明細書において文献援用される。軽質アルカンを対応するアルケンに工業規模で転化させるためにミリ秒接触時間反応器を使用すれば、設備投資は減少しアルケン製造量は著しく増加する。触媒床への一回の通過で５９％又はそれ以上のエチレン収率が達成されることがわかっている。この技術は従来技術以上の収率をかなりの低コストで達成できる可能性を有している。また、本工程によれば、従来のクラッキング技術では通常必要とされる蒸気付加の必要性もなくなる。しかし、本発明のいくつかの実施形態においては、蒸気の使用が好ましい場合もある。本工程においてはコークス化が最小化されるので、ユニットの停止時間や高価な炭化水素原料の損失がほとんどなくなる。さらに、本新規触媒によれば、所望のアルケンに対する工程の収率は、大気圧及び３〜７標準リットル／分（standard liters per minute（SLPM））の流速条件で５％増加する。
【００２３】
いくつかの実施形態において、適切な酸化剤及び可能であれば水蒸気が混入された炭化水素供給を使用してODHが行われる。適切な酸化剤は、限定的ではないが、空気、酸素富化空気、ヨウ素（I2）、酸素（O2）、一酸化窒素（N2O）及び二酸化硫黄（SO2）を含んでもよい。酸化剤を使用することによってコークス付着を避けられ、反応維持が補助される。一方、蒸気は、触媒を活性化するか、触媒からコークスを除去するか、又は温度制御用の希釈剤の役割をさせるために使用してもよい。
【００２４】
これ以上詳しく述べなくとも、当業者であれば本明細書の記載を利用して、本発明をその十分な程度まで利用することができると考える。以下の例は説明として解釈されるものであり、開示内容をいかなるようにも限定するものとして解釈されるものではない。
【００２５】
［実施例］
以下の実施例においては、担体はズードケミー（Sud-Chemie）又はノルプロコーポレーション（NorPro Corporation）から購入した。第一層においては、ベース金属被覆が初期湿式法（incipient wetness technique）によって付加された。初期湿式法においては、担体の初期湿りは、例えば硝酸塩、アセテート、塩化物、アセチルアセトネート又はそのような可溶金属塩の水溶液を使用して達成された。第二層においては、同様にしてVIII族促進剤被覆が初期湿式法によって付加された。より高く金属を含有させるためには、触媒金属の水溶液を付加した後で中間仮焼をして、所望の含有量が達成されるまで工程を繰り返せばよい。
【００２６】
以下の実施例は初期湿式法により用意されたが、その代わりに当業者に周知のあらゆる方法を使用してもよい。検査が行われた最終的な触媒は、大気圧に概ね等しい運転圧力において１／１６〜１／１０インチ（１．５８〜２．５４ミリメートル）径の球又は３５〜５０メッシュの顆粒形状であった。結果は以下の表１に示す。
【００２７】
【表１】
2005532316.tif 000002
【００２８】
実施例Aより、所定気体流速５SLPM及び燃料／酸素比触媒量２．１においては、触媒量が減少するにつれて、エチレン収率は４７．６％から５５．０％まで増加していることがわかる。これは、これらの条件が短接触時間ODH反応を促進することを示している。何らかの具体的な理論に結びつけようとするものではないが、発明者は、この改善された性能は重量単位時間空間速度（weight hourly space velocity（WHSV））の関数のようであると考えている。一方、所定触媒重量０．４グラムにおいては、気体流速（すなわちGHSV）の増加によりエチレン収率は５９．４％から５２．３％まで減少している。しかし、０．８グラムの触媒が使用されたときにはこの減少はより小さくなった。最適な触媒重量と流速との組み合わせであればここでの報告よりも高いエチレン収率が得られるものと考えられる。
【００２９】
実施例Cより、燃料／酸素比が増加するにつれてエタン及び酸素の転化率が減少し、エチレン選択率が増加していることがわかる。この場合、２．１の比率が最適であるように見えるが、これが例えば流速や予備加熱温度のようなその他のパラメータの関数であることに留意すべきである。
【００３０】
実施例C及びDを比較すると、白金の含有率が増加している実施例Dの方がエチレン収率がわずかに高く見える。概してこれらの実施例は改善されたエチレン収率を示しており、その収率はODH触媒に対して微粒子担体を使用することにより達成可能である。何らかの理論に結びつけようとするものではないが、実施例Aに見られるずば抜けて高いエチレン収率は、たとえ白金の含有率が少なくとも、表面部位がより高いこと及び顆粒担体の微粒子サイズがより小さいことが理由ではないかと考えられる。結果によれば、担体構造、触媒組成及び工程変数をさらに最適化することによりエチレン収率は改善されることが示されている。
【００３１】
［工程条件］
反応物質を本触媒に接触させるためには、あらゆる適切な反応管理体制（reaction regime）が適用可能である。一つの適切な管理体制は固定床反応管理体制であり、その反応管理体制では触媒が固定配列の反応領域内に維持される。触媒は業界で十分周知の固定床反応法を使って、固定床管理体制で用いてもよい。好ましくは、ミリ秒接触時間反応器が用いられる。短接触時間反応器において炭化水素の酸化脱水素を行うための計画のいくつかは文献に記載されてきた。当業者であれば、短接触時間反応炉の運転及びそれへの本発明の適用可能性が理解できるだろう。
【００３２】
したがって、炭化水素原料及び酸素含有気体を備える供給流は、アルケンを備える排出流を製造するのに有効な転化促進条件に維持された反応領域で上述した触媒の一つと接触する。炭化水素原料は、例えばエタン、天然ガス、随伴ガス、又はその他の１〜１０の炭素原子を有する軽質炭化水素源のような低沸点の炭化水素であれば何でもよい。さらに、ナフサやそれと同様の供給を含む炭化水素供給が用いられてもよい。炭化水素原料は、自然発生エタン貯留地から発生する気体であってもよい。好ましくは、供給は容量で少なくとも５０％のアルカン（＜C１０）を備える。
【００３３】
炭化水素原料は、酸素含有気体、好ましくは純粋酸素との気相混合物として触媒と接触する。また、酸素含有気体は酸素に加えて蒸気及び／又はメタンを備えてもよい。また、炭化水素原料は蒸気及び／又はメタンを備える気体との混合物として触媒と接触してもよい。
【００３４】
工程は大気圧又は超大気圧（superatmospheric pressures）で運転されるが、後者の方が好ましい。圧力は約８０kPa〜約３２，５００kPaでよいが、好ましくは約１３０kPa〜約５，０００kPaである。本発明の予備加熱温度は約７５℃〜約８００℃、好ましくは約１５０℃〜７００℃、最も好ましくは金属含有のアルミナ顆粒又は球担体が使用される場合において１５０℃〜約３５０℃に存在する。炭化水素原料及び酸素含有気体は好ましくは、触媒との接触の前に予備加熱される。炭化水素原料及び酸素含有気体は、様々な空間速度のいずれにおいても触媒を通過する。
【００３５】
本工程のための気体単位時間空間速度（gas hourly space velocities（GHSV））は、単位触媒キログラム数当り単位時間当りの気体の標準リットル数として記載され、約２０，０００〜少なくとも約１００，０００，０００／時であり、好ましくは約５０，０００〜約１００，０００，０００／時である。触媒は、好ましくはミリ秒接触時間反応器において用いられる。工程は、好ましくは反応気体混合物に対する触媒滞留時間を２００ミリ秒以内に維持することも含む。滞留時間は空間速度に反比例し、高い空間速度は触媒上に滞留する時間が短いことを示す。反応器からはアルケン、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水、及び未転化アルカンを含む製品気体の排出流が出てくる。
【００３６】
いくつかの実施形態においては、未転化アルカンは製品気体の排出流から分離されて供給流中に戻して再利用されてもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態においては、蒸気を使用してもよい。上述したように、蒸気は触媒を活性化するか、触媒からコークスを除去するか、又は温度制御用の希釈剤の役割をさせるために使用してもよい。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態が示され記載されてきたが、本発明の精神及び教示から逸脱しなければ、当業者によってそれにかかる変更がなされることも可能である。本明細書において記載された実施形態は単なる例示であって、それに限られるものではない。本明細書に開示された本発明に対しては多くの変化及び変更が可能であり、それも本発明の範囲内である。例えば、本発明は気体液化プラント（gas to liquids（GTL））に組み込まれてもよいし、独立して用いられてもよい。したがって、保護範囲は上述の記載によって限定されるものではないが、以下の請求項によってのみ限定され、その範囲は請求項の趣旨のすべての均等物を含む。本明細書において引用されたすべての特許及び公報の開示は完全に文献援用される。
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月21日(2004.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記載なし
【請求項２】
記載なし
【請求項３】
記載なし
【請求項４】
記載なし
【請求項５】
記載なし
【請求項６】
記載なし
【請求項７】
記載なし
【請求項８】
記載なし
【請求項９】
記載なし
【請求項１０】
記載なし
【請求項１１】
記載なし
【請求項１２】
記載なし
【請求項１３】
記載なし
【請求項１４】
記載なし
【請求項１５】
気体炭化水素をオレフィンに転換するための方法であって、
アルカンと酸化剤とを備える供給流をアルカンの酸化脱水素を開始するのに十分な約７５℃〜８００℃の温度まで加熱する段階と、
供給流を、ベース金属と、促進剤金属と、複数の不連続構造体とを備える担体と、を備えて固定床配列である触媒に接触させる段階と、
アルカンと触媒との接触時間を２００ミリ秒よりも少なく維持する段階と、
酸化脱水素に好ましい条件を維持する段階と、を備える方法。
【請求項１６】
酸化剤は酸素含有気体を備える請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
酸化剤は本質的に純粋酸素である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
供給流は加熱段階の間に７００℃より低い温度まで加熱される請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
供給流は加熱段階の間に３５０℃より低い温度まで加熱される請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
不連続構造体の少なくとも過半数は各々６ミリメートルよりも短い最大特性長さを有する請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
不連続構造体の過半数は各々約３ミリメートルよりも短い最大特性長さを有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
担体はアルミナ、安定化アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア（PSZ）、チタニア、イッテリア、シリカ、ニオビア、及びバナジアから構成されるグループから選択される請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
供給流は少なくとも２０，０００／時の気体単位時間空間速度で触媒に接触する請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
供給流は最大１００，０００，０００／時までの気体単位時間空間速度で触媒に接触する請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
供給流は触媒と接触している間は８０kPaを超える圧力に維持される請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
圧力は最大約３２，５００kPaまでである請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
圧力は１３０〜５，０００kPaの間である請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
アルカンと触媒との接触時間は５０ミリ秒よりも短い請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
記載なし
【国際調査報告】
2005532316.tif 000003