(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非環状Ｃ5炭化水素を反応器システム中でシクロペンタジエンを含む環状Ｃ５に変換するための方法であって、その方法が
反応器システムに非環状Ｃ5炭化水素を含む供給原料を与え、
反応器システムに触媒物質を含む粒状物質を与え、
供給原料及び粒状物質を反応条件下で少なくとも一つの反応ゾーン中で接触させて非環状Ｃ5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一流出物に変換することを含み、
供給原料が粒状物質の流れの方向に向流で流れ、
粒状物質の少なくとも一部を少なくとも一つの反応ゾーンから再加熱ゾーンに移すことを更に含み、再加熱ゾーンが一つ以上の加熱装置を含む、前記方法。
【請求項２】
逆の温度プロフィール又は等温の温度プロフィールが少なくとも一つの反応ゾーン中で維持される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも一つの反応ゾーンが循環流動床又は循環沈降床である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
粒状物質を水素と接触させて触媒物質の増分付着コーク物質の少なくとも一部を除去し、それにより復活された触媒物質及び揮発性炭化水素を生成し、そして
復活された触媒物質を少なくとも一つの反応ゾーンに戻すことを更に含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
増分付着コーク物質の少なくとも１０質量％が触媒物質から除去される、請求項１記載の方法。
【請求項６】
再加熱ゾーンが炉及び／又は一つ以上の加熱装置を有する流動床内に複数の流動床管を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
粒状物質の少なくとも一部を少なくとも一つの反応ゾーンから再生ゾーンに移し、この場合、粒状物質を再生条件下で再生ガスと接触させて触媒物質に付着されたコーク物質の少なくとも一部を酸化により除去し、それにより再生された触媒物質を生成し、そして
再生された触媒物質の少なくとも一部を少なくとも一つの反応ゾーン又は少なくとも一つの再加熱ゾーンに循環することを更に含む、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
粒状物質が不活性物質を更に含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
触媒物質が白金担持ＺＳＭ−５、白金担持ゼオライトＬ、及び／又は白金担持シリカを含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本発明は2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,680号、及び2016年２月２日に出願された、欧州特許出願第161537116.2号の優先権及び利益を主張する。
本発明は環状C5化合物を含む生成物への非環状C5供給原料の変換のための方法に有益な反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
シクロペンタジエン (CPD)及びその二量体ジシクロペンタジエン(DCPD)は広範囲の製品、例えば、ポリマー材料、ポリエステル樹脂、合成ゴム、溶媒、燃料、燃料添加剤等における化学工業により使用される高度に望ましい原料である。シクロペンタジエン(CPD)は現在、液体供給スチームクラッキング（例えば、ナフサ及び一層重質の供給原料）の少量の副生物である。既存及び新たなスチームクラッキング設備が一層軽質の供給原料にシフトするにつれて、一層少ないCPD が生成され、一方、CPD についての需要が増しつつある。供給制限のための高コストがポリマー中のCPD の潜在的な最終生成物使用に影響する。付加的なCPDが拘束されない速度で、しかも好ましくはスチームクラッキングからの回収よりも低いコストで生成し得る場合には、一層多くのCPD をベースとするポリマー製品が製造し得る。その他の環状C5’の同時製造がまた望ましい。シクロペンタン及びシクロペンテンは溶媒としての高い価値を有することができ、一方、シクロペンテンはポリマーを製造するためのコモノマーとして、またその他の高価値の化学薬品のための出発物質として使用し得る。
CPD を生成するための触媒系を使用してCPD を含む環状C5化合物を豊富なC5供給原料から主生成物として製造するとともに軽質（C4-） 副生物の製造を最小にすることができることは有利であろう。反応吸熱が減少され、変換についての熱力学的束縛が改善されるので、一層低い水素含量（例えば、環状化合物、アルケン、及びジアルケン）が好ましいが、非飽和物は飽和供給原料よりも高価である。線状C5骨格構造が反応化学及び分枝C5に対しての線状C5の一層低い価値（オクタン差のため）の両方のために分枝C5骨格構造よりも好ましい。多くのC5は非在来型ガス及びシェールオイルだけでなく、厳しい排出要求のためのモーター燃料中の低減された使用から入手し得る。C5供給原料はまたバイオ供給原料から誘導し得る。
【０００３】
種々の接触脱水素化技術がモノオレフィン及びジオレフィンをC3及びC4アルカンから製造するのに現在使用されているが、環状モノオレフィン又は環状ジオレフィンではそうではない。典型的な方法はアルミナで担持されたPt/Sn を活性触媒として使用する。別の有益な方法はクロミア／アルミナを使用する。B.V.Vora著“脱水素化触媒及び方法の開発”Topics in Catalysis, 55巻, 1297-1308頁, 2012年；及びJ.C.Bricker 著“オレフィンの製造のための進歩した接触脱水素化技術”Topics in Catalysis, 55巻, 1309-1314 頁, 2012年を参照のこと。
更に別の普通の方法はアルミン酸Zn及び／又はアルミン酸Caで担持されたPt/Sn を使用してプロパンを脱水素化する。これらの方法はアルカンを脱水素化するのに成功するが、それらはCPD を生成するのに重要である環化を行なわない。Pt-Sn/アルミナ触媒及びPt-Sn/アルミン酸塩触媒はn-ペンタンの適度の変換を示すが、このような触媒は環状C5生成物への不充分な選択率及び収率を有する。
塩素化アルミナで担持されたPt触媒が低オクタンナフサをベンゼン及びトルエンの如き芳香族化合物にリフォーミングするのに使用される。米国特許第3,953,368 号（Sinfelt）、“炭化水素変換触媒として有益な多金属クラスター組成物”を参照のこと。これらの触媒はC6及び高級アルカンを脱水素化し、環化してC6芳香族環を生成するのに有効であるが、それらは非環状C5を環状C5に変換するのにそれ程有効ではない。塩素化アルミナで担持されたこれらのPt触媒は環状C5の低収率を示し、オン・ストリーム時間(time on stream)の最初の２時間以内に失活を示す。C6及びC7アルカンの環化は芳香族環の形成により助けられ、これはC5環化では起こらない。この効果は一部、ベンゼン、環状C6、及びトルエン、環状C7と較べて、環状C5である、CPD について極めて高い生成熱のためであるかもしれない。これはまた塩素化アルミナで担持されたPt/Ir 及びPt/Snにより示される。これらのアルミナ触媒はC6+ 種の脱水素化及び環化の両方を行なってC6芳香族環を形成するが、異なる触媒が非環状C5を環状C5に変換するのに必要とされるであろう。
【０００４】
Ga含有ZSM-5 触媒は芳香族化合物を軽質パラフィンから製造する方法で使用される。Kanazirev らによる研究はn-ペンタンがGa2O3/H-ZSM-5で直ぐに変換されることを示した。Kanazirev Priceら著“Ga2O3/H-ZSM-5機械混合触媒によるC8芳香族化合物及びn-ペンタンの変換”、Catalysis Letters, 9巻, 35-42頁, 1991年を参照のこと。環状C5の製造は報告されなかったが、６質量％を超える芳香族化合物が440 ℃及び1.8 hr-1 WHSVで生成された。Mo/ZSM-5触媒がまたパラフィン、特にメタンを脱水素化し、かつ／又は環化することが示されていた。Y.Xu、S.Liu 、X.Guo 、L.Wang、及びM.Xie 著“Mo/HZSM-5ゼオライト触媒による酸化剤を使用しないメタン活性化” Catalysis Letters, 30 巻, 135-149 頁, 1994年を参照のこと。Mo/HZSM-5 を使用するn-ペンタンの高変換が環状C5を生成しないでクラッキング生成物への高収率で実証された。これはZSM-5をベースとする触媒がパラフィンをC6環に変換し得るが、必ずしもC5環を生成しないことを示す。
米国特許第5,254,787 号（Dessau）はパラフィンの脱水素化に使用されるNU-87 触媒を導入した。この触媒はC2-C6+を脱水素化してそれらの不飽和類似体を生成することが示された。C2-5アルカンとC6+ アルカンの区別がこの特許で明らかにされた：C2-5 アルカンの脱水素化が線状又は分枝モノオレフィン又はジオレフィンを生じ、一方、C6+ アルカンの脱水素化が芳香族化合物を生じた。米国特許第5,192,728 号（Dessau）は同様の化学を伴なうが、スズを含む結晶性の微孔性物質を用いる。NU-87 触媒について、C5脱水素化のみが線状又は分枝、モノオレフィン又はジオレフィンを生成し、CPD を生成しないことが示された。
【０００５】
米国特許第5,284,986 号（Dessau）はn-ペンタンからのシクロペンタン及びシクロペンテンの製造のための２段階方法を導入した。例が行なわれ、この場合、最初の段階がPt/Sn-ZSM-5触媒によるパラフィン、モノオレフィン及びジオレフィン、及びナフテンの混合物へのn-ペンタンの脱水素化及び脱水素環化を伴なった。次いでこの混合物がPd/Sn-ZSM-5触媒からなる第二段階反応器に導入され、そこでジエン、特にCPD がオレフィン及び飽和物に変換された。シクロペンテンがこの方法で所望される生成物であり、一方、CPD が望まれない副生物であった。
米国特許第2,438,398 号、同第2,438,399 号、同第2,438,400 号、同第2,438,401 号、同第2,438,402 号、同第2,438,403 号、及び同第2.438,404 号(Kennedy)は種々の触媒による1,3-ペンタジエンからのCPD の製造を開示していた。低操作圧力、通過当りの低転化率、及び低選択率がこの方法を望ましくないようにする。更に、1,3-ペンタジエンはn-ペンタンと違って、直ぐに入手し得る供給原料ではない。また、Kennedyら著“1,3-ペンタジエンからのシクロペンタジエンの生成”Induststrial＆Engineering Chemistry, 42巻, 547-552 頁. 1950年を参照のこと。
Fel’dblyumらは“硫化水素の存在下の白金ナノ触媒によるC5炭化水素の環化及び脱水素環化”Doklady Chemistry, 424巻, 27-30頁, 2009 年に1,3-ペンタジエン、n-ペンテン、及びn-ペンタンからのCPD の製造を報告していた。CPD への収率が600 ℃で２％のPt/SiO2 で1,3-ペンタジエン、n-ペンテン、及びn-ペンタンのそれぞれの変換について53％、35％、及び21％程度と高かった。CPD の初期の製造が観察された間に、その反応の最初の数分以内の著しい触媒失活が観察された。Ptを含むシリカで行なわれた実験はPt-Sn/SiO2によるn-ペンタンの適度の変換を示すが、環状C5生成物への不充分な選択率及び収率を示す。1,3-ペンタジエン環化促進剤としてのH2S の使用がFel’dblyumの上記文献だけでなく、Marcinkowski著“1,3-ペンタジエンの異性化及び脱水素化”M.S., University of Central Florida, 1977年により提示された。MarcinkowskiはH2S を用いて700℃で1,3-ペンタジエンの80％の転化率とともにCPD への80％の選択率を示した。高温、制限された供給原料、及びその後のスクラビングを必要とする硫黄を含む生成物の可能性がこの方法を望ましくないようにする。
【０００６】
ロペスらは“Pt含有HZSM-5、HBEA及びSAPO-11 によるn-ペンタン水素異性化”Catalysis Letters, 122 巻, 267-278 頁, 2008年において、H-ZSM-5を含むPt含有ゼオライトによるn-ペンタンの反応を研究した。中間温度（250-400 ℃）では、彼らはシクロペンテン生成について説明しないでPt−ゼオライトによるn-ペンタンの有効な水素異性化を報告した。この有害な化学を回避することが望ましい、何とならば、分枝C5は先に説明したように、線状C5と同じく有効に環状C5を生成しないからである。
Liらは“イソアルケンへのn-アルカンの接触脱水素異性化”Journal of Catalysis, 255 巻, 134-137 頁, 2008年において、またAlがFeで同形置換されていたPt含有ゼオライトによるn-ペンタン脱水素化を研究した。これらのPt/[Fe]ZSM-5触媒はn-ペンタンを有効に脱水素化し、異性化したが、使用された反応条件下では、環状C5が生成されず、望ましくない骨格異性化が起こった。
米国特許第5,633,421 号はC2-C5パラフィンを脱水素化して相当するオレフィンを得るための方法を開示している。同様に、米国特許第2,982,798 号は３〜６個の炭素原子を含む脂肪族炭化水素の脱水素化方法を開示している。しかしながら、米国特許第5,633,421 号又は同第2,982,798 号のいずれもが非環状C5炭化水素（それらは豊富であり、かつ低コストであるので供給原料として望ましい）からのCPD の製造を開示していない。
更に、多くの挑戦が合目的的(on-purpose) CPD 製造方法を設計するのに存する。例えば、C5炭化水素をCPD に変換する反応は極めて吸熱性であり、低圧及び高温により有利にされるが、n-ペンタン及びその他のC5炭化水素のかなりのクラッキングが比較的低い温度（例えば、450 ℃−500 ℃）で起こり得る。更なる挑戦は方法中のコーキングのための触媒活性の損失及びコークを触媒から除去するために必要とされる更なる処理、並びに触媒を損傷しないで入熱を反応器に直接与えるための酸素含有ガスを使用することができないことを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それ故、非環状C5供給原料を、好ましくは商用の速度及び条件で、非芳香族の、環状C5炭化水素、特にシクロペンタジエンに変換する方法についての要望が存する。更に、シクロペンタジエンを高収率で豊富なC5供給原料からC4- 分解生成物の過度の生成なしに許容し得る触媒エージング特性でもって生成する、シクロペンタジエンの製造を目標とする触媒方法についての要望がある。更に、上記挑戦に取り組む、非環状C5炭化水素からの合目的的CPD 製造のための方法及びシステムについての要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの局面において、本発明は非環状C5炭化水素を反応器システム中でシクロペンタジエンに変換するための方法に関するものであり、その方法は反応器システムに非環状C5炭化水素を含む供給原料を与え、反応器システムに触媒物質を含む粒状物質を与え、供給原料及び粒状物質を反応条件下で少なくとも一つの反応ゾーン中で接触させて非環状C5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一流出物に変換することを含み、供給原料が粒状物質の流れの方向に向流で流れる。
別の局面において、本発明はまた非環状C5炭化水素をシクロペンタジエンに変換するための反応システムに関するものであり、その反応システムは非環状C5炭化水素を含む供給原料流、シクロペンタジエンを含む第一流出物流、触媒物質を含む粒状物質を含む少なくとも一つの触媒流、使用済み触媒物質を含む少なくとも一つの使用済み触媒流、反応条件下で非環状C5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンに変換するために操作される少なくとも一つの反応器を含み、その少なくとも一つの反応器は供給原料流を反応システムに与えるための供給原料入口、少なくとも一つの触媒流を反応システムに与えるための少なくとも一つの触媒入口、第一流出物流の除去のための流出物出口、及び少なくとも一つの使用済み触媒流の除去のための使用済み触媒出口を含み、反応器中の供給原料流は反応器中の少なくとも一つの触媒流の流れの方向に向流で流れる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施態様の反応器の線図である。
【図２】本発明の別の実施態様の再加熱装置を備えた反応器の線図である。
【図３】本発明の別の実施態様の再加熱装置及び再生装置を備えた反応器の線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
I.  定義
本発明の理解を促すために、幾つかの用語及び表現が以下に定義される。
本開示及び特許請求の範囲に使用される単数の形態“ａ”、“ａｎ”、及び“ｔｈｅ”は、状況がそれ以外を明らかに示さない限り複数の形態を含む。
本明細書中の“Ａ及び／又はＢ”の如き表現に使用される“及び／又は”という用語は“Ａ及びＢ”、“Ａ又はＢ”、“Ａ”、及び“Ｂ”を含むことが意図されている。
本明細書に使用される“約”という用語は特定された値のプラス又はマイナス10％の値の範囲を表す。例えば、“約200 ”という表現は200 のプラス又はマイナス10％、即ち、180 から220 までを含む。
“飽和物”という用語はアルカン及びシクロアルカンを含むが、これらに限定されない。
“非飽和物”という用語はアルケン、ジアルケン、アルキン、シクロアルケン及びシクロジアルケンを含むが、これらに限定されない。
“環状C5”又は“cC5 ”という用語はシクロぺンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、及びこれらの２種以上の混合物を含むが、これらに限定されない。“環状C5”又は“cC5 ”という用語はまた以上のいずれかのアルキル化類似体、例えば、メチルシクロぺンタン、メチルシクロペンテン、及びメチルシクロペンタジエンを含む。シクロペンタジエンは経時で自然に二量化して周囲温度及び圧力を含む、或る範囲の条件にわたってディールス−アルダー縮合によりジシクロペンタジエンを生成することが本発明の目的のために認められるべきである。
“非環状化合物”という用語は線状及び分枝の飽和物及び非飽和物を含むが、これらに限定されない。
“芳香族”という用語は共役二重結合を有する平面状環状ヒドロカルビル、例えば、ベンゼンを意味する。本明細書に使用される芳香族という用語は一つ以上の芳香族環を含む化合物を含み、ベンゼン、トルエン及びキシレン、並びに多核芳香族化合物 (PNA)（これらはナフタレン、アントラセン、クリセン、及びそれらのアルキル化変種を含む）を含むが、これらに限定されない。“C6+ 芳香族化合物”という用語は６個以上の環原子を有する芳香族環をベースとする化合物を含み、ベンゼン、トルエン及びキシレン、並びに多核芳香族化合物 (PNA)（これらはナフタレン、アントラセン、クリセン、及びそれらのアルキル化変種を含む）を含むが、これらに限定されない。
【００１１】
“ＢＴＸ”という用語はベンゼン、トルエン及びキシレン（オルト及び／又はメタ及び／又はパラ）の混合物を含むが、これに限定されない。
“コーク”という用語は触媒組成物に吸着される低水素含量炭化水素を含むが、これに限定されない。
“Cn”という用語は分子当りｎ個の炭素原子を有する一種以上の炭化水素を意味し、この場合、ｎは正の整数である。
“Ｃn+ ”という用語は分子当り少なくともｎ個の炭素原子を有する一種以上の炭化水素を意味する。
“Ｃn- ”という用語は分子当りｎ個以下の炭素原子を有する一種以上の炭化水素を意味する。
“炭化水素”という用語は炭素に結合された水素を含む化合物のクラスを意味し、(i)飽和炭化水素化合物、(ii)不飽和炭化水素化合物、及び(iii) ｎの異なる値を有する炭化水素化合物の混合物を含む、炭化水素化合物（飽和及び／又は不飽和）の混合物を含む。
“C5供給原料”という用語はn-ペンタンを含む供給原料、例えば、主としてノルマルペンタン及びイソペンタン（またメチルブタンと称される）である供給原料（小分率のシクロペンタン及びネオペンタン（また2,2-ジメチルプロパンと称される）を含む）を含む。
【００１２】
元素の周期律表についての全ての数及び言及は、特に明記されない限り、Chemical and Engineering News, 63(5), 27, (1985) に示された新しい表記法に基づく。
“10族金属”という用語は周期律表の10族中の元素を意味し、Ni、Pd、及びPtを含むが、これらに限定されない。
“11族金属”という用語は周期律表の11族中の元素を意味し、Cu、Ag、Au、及びこれらの２種以上の混合物を含むが、これらに限定されない。
“１族アルカリ金属”という用語は周期律表の１族中の元素を意味し、Li、Na、Ｋ、Rb、Cs、及びこれらの２種以上の混合物を含むが、これらに限定されず、水素を除く。
“２族アルカリ土類金属”という用語は周期律表の２族中の元素を意味し、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、及びこれらの２種以上の混合物を含むが、これらに限定されない。
“酸素”という用語は空気、O2、H2O 、CO、及びCO2 を含む。
“束縛指数(constraint index)”という用語は米国特許第3,972,832 号及び同第4,016,218 号に定義されており、これらの特許の両方が参考として本明細書に含まれる。
【００１３】
本明細書に使用される“MCM-22ファミリーのモレキュラーシーブ”（又は“MCM-22ファミリーの物質”又は“MCM-22ファミリー物質”又は“MCM-22ファミリーゼオライト”）という用語は
普通の第一級(first degree)の結晶性ビルディングブロック単位セルからつくられたモレキュラーシーブ（その単位セルはＭＷＷフレームワークトポロジーを有する）（単位セルは原子の空間配置であり、これは三次元空間中でタイリングされる(tiled)場合に結晶構造を記載する。このような結晶構造が“Atlas of Zeolite Framework Types ”第５編, 2011年（その全内容が参考として含まれる）に説明されている）、
このようなＭＷＷフレームワークトポロジー単位セルの２次元タイリング(tiling) である、普通の第二級のビルディングブロックからつくられたモレキュラーシーブ（１単位セル厚さ、好ましくは１c-単位セル厚さの単層を形成する）、
一つ又は一つより大きい単位セル厚さの層である、普通の第二級のビルディングブロックからつくられたモレキュラーシーブ（この場合、一つより大きい単位セル厚さの層が１単位セル厚さの少なくとも二つの単層を積み重ね、充填し、又は結合することからつくられる。このような第二級ビルディングブロックの積み重ねは規則的な様式、不規則の様式、ランダム様式、又はこれらのあらゆる組み合わせであってもよい）、及び
ＭＷＷフレームワークトポロジーを有する単位セルのあらゆる規則的又はランダムの２次元又は３次元の組み合わせによりつくられたモレキュラーシーブ
の一つ以上を含む。
【００１４】
MCM-22ファミリーは12.4±0.25Å、6.9 ±0.15Å、3.57±0.07Å、及び3.42±0.07Åにｄ間隔最大を含むＸ線回折パターンを有するこれらのモレキュラーシーブを含む。その物質を特性決定するのに使用されるＸ線回折データは入射放射線としての銅のK-アルファ二重線及びシンチレーションカウンター及び収集システムとしての関連コンピュータを備えたディフラクトメーターを使用して通常の技術により得られる。
本明細書に使用される“モレキュラーシーブ”という用語は“微孔性結晶性物質”又は“ゼオライト”と同義で使用される。
本明細書に使用される“炭素選択率”という用語は変換されたペンタン中の炭素の合計モル数により割られた生成されたそれぞれの環状C5、CPD 、C1、及びC2-4 中の炭素のモル数を意味する。“少なくとも30％の環状C5への炭素選択率“という表現は環状C5中の炭素の30モルが変換されたペンタン中の炭素の100 モル当り生成されることを意味する。
本明細書に使用される“転化率”という用語は生成物に変換される非環状C5供給原料中の炭素のモル数を意味する。“前記生成物への前記非環状C5供給原料の少なくとも70％の転化率”という表現は前記非環状C5供給原料のモル数の少なくとも70％が生成物に変換されたことを意味する。
本明細書に使用される“反応器システム”という用語は一つ以上の反応器並びにシクロペンタジエンの製造に使用される全ての必要な装置及び任意の装置を含むシステムを表す。
本明細書に使用される“反応器”という用語は化学反応が起こるあらゆる一つ以上の容器を表す。反応器は特有の反応器だけでなく、単一反応器装置内の反応ゾーン及び適用可能なものとして、複数の反応器を横切っての反応ゾーンの両方を含む。換言すれば、普通であるように、単一反応器は複数の反応ゾーンを有してもよい。記載が第一反応器及び第二反応器に言及する場合、当業者はこのような言及が二つの反応器だけでなく、第一の反応ゾーン及び第二の反応ゾーンを有する単一反応器を含むことを直ぐに認識するであろう。同様に、第一反応器流出物及び第二反応器流出物は単一反応器の第一反応ゾーン及び第二反応ゾーンからの流出物をそれぞれ含むと認識されるであろう。
【００１５】
本明細書に使用される“移動床”反応器という用語は表面ガス速度 (U)が95％より下の空隙率を有する固体床を維持するために固体粒子の希薄相空気運搬に必要とされる速度より下にあるように固体（例えば、触媒粒子）及びガス流の接触を有するゾーン又は容器を表す。移動床反応器中で、固体（例えば、触媒物質）が反応器中を遅く移動してもよく、反応器の底部から除去されてもよく、反応器の上部に加えられてもよい。移動床反応器は沈降又は移動充填床レジメ (U<Umf)、バブリングレジメ (Umf<U<Umb) 、スラッギングレジメ (Umb<U<Uc) 、遷移〜乱流流動化レジメ (Uc<U<Utr) 、及び迅速流動化レジメ (U>Utr) を含む幾つかの流れレジメのもとに運転してもよく、この場合、Umf は最小流動化速度であり、Umb は最小バブリング速度であり、Ucは圧力ピークで変動する速度であり、かつtrは輸送速度である。これらの異なる流動化レジメが、例えば、Kunii, D. 、Levenspiel, O.著Fluidization Engineering,第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991年の３章及びWalas, S.M.著Chemical Process Equipment, 改訂第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010年の６章（これらが参考として含まれる）に記載されていた。
【００１６】
本明細書に使用される“沈降床”反応器という用語は表面ガス速度 (U)が反応ゾーンの少なくとも一部中で、固体粒子（例えば、触媒粒子）を流動化するのに必要とされる最小速度、最小流動化速度 (Umf) より下にあるように（U<Umf）粒状物がガス流と接触し、かつ／又は反応器内部を使用してガス−固体逆混合を最小にすることにより反応器床を軸方向に上にガス及び／又は固体の性質（例えば、温度、ガス組成、又は固体組成等）の勾配を維持しつつ最小流動化速度より高い速度で運転するゾーン又は容器を表す。最小流動化速度の記載が、例えば、Kunii, D.、Levenspiel, O. 著Fluidization Engineering,第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991年の３章及びWalas, S.M. 著Chemical Process Equipment, 改訂第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010年の６章に示されている。沈降床反応器は“循環沈降床反応器”であってもよく、これは反応器中の固体（例えば、触媒物質）の移動及び固体（例えば、触媒物質）の少なくとも部分的な循環を有する沈降床を表す。例えば、固体（例えば、触媒物質）が反応器から除去され、再生され、再度加熱され、かつ／又は生成物流から分離され、次いで反応器に逆に戻されたかもしれない。
【００１７】
本明細書に使用される“流動床”反応器という用語は表面ガス速度 (U)が固体粒子を流動化するのに充分であり（即ち、最小流動化速度 Umfより上）、かつ95％より下の空隙率を有する固体床を維持するために固体粒子の希薄相空気輸送に必要とされる速度より下であるように固体（例えば、触媒粒子）及びガス流の接触を有するゾーン又は容器を表す。本明細書に使用される“カスケード流動床”という用語は固体又はガスが一つの流動床から別の床に滝のように落ちる際にガス及び／又は固体の性質（例えば、温度、ガス又は固体の組成、圧力等）の勾配があり得るような個々の流動床の一連の配置を意味する。最小流動化速度の軌跡が、例えば、Kunii, D., Levenspiel, O. 著Fluidization Engineering,第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991年の３章及びWalas, S.M. 著Chemical Process Equipment, 改訂第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010 年の６章に示されている。流動床反応器は移動流動床反応器、例えば、“循環流動床反応器”であってもよく、これは反応器中の固体（例えば、触媒物質）の移動及び固体（例えば、触媒物質）の少なくとも部分的な循環を有する流動床を表す。例えば、固体（例えば、触媒物質）が反応器から除去され、再生され、再度加熱され、かつ／又は生成物流から分離され、次いで反応器に逆に戻されたかもしれない。
本明細書に使用される“ライザー”反応器 (また輸送反応器として知られている) という用語は迅速流動化レジメ又は空気輸送流動化レジメで固体（例えば、触媒粒子）の正味の上向きの輸送に使用されるゾーン又は容器（例えば、垂直の円筒形パイプ）を表す。迅速流動化レジメ及び空気輸送流動化レジメは輸送速度 (Utr)より大きい表面ガス速度 (U)により特徴づけられる。迅速流動化レジメ及び空気輸送流動化レジメはまたKunii, D., Levenspiel, O. 著Fluidization Engineering,第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991年の３章及びWalas, S.M. 著Chemical Process Equipment, 改訂第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010 年の６章に記載されている。流動床反応器、例えば、循環流動床反応器は、ライザー反応器として運転されてもよい。
本明細書に使用される“並流”という用語は実質的に同じ方向の二つの流れ（例えば、流れ (a)、流れ (b)）の流れを表す。例えば、流れ (a)が少なくとも一つの反応ゾーンの上部から底部に流れ、かつ流れ (b)が少なくとも一つの反応ゾーンの上部から底部に流れる場合、流れ (a)の流れは流れ (b)の流れに並流と考えられるであろう。小規模で反応ゾーン内に、流れが並流ではないかもしれない領域があるかもしれない。
本明細書に使用される“向流”という用語は実質的に反対方向の二つの流れ（例えば、流れ (a)、流れ (b)）の流れを表す。例えば、流れ (a)が少なくとも一つの反応ゾーンの上部から底部に流れ、かつ流れ (b)が少なくとも一つの反応ゾーンの底部から上部に流れる場合、流れ (a)の流れは流れ (b)の流れに向流と考えられるであろう。小規模で反応ゾーン内に、流れが向流ではないかもしれない領域があるかもしれない。
【００１８】
更に、並流の流れ又は向流の流れを有する反応器 (即ち、並流反応器、向流反応器) は半径方向の流れを有する反応器 (即ち、半径方向の流れの反応器) を含まないと意図され、この場合、第一流の流れが半径方向（例えば、内向き又は外向き）であってもよく、第二流の流れが軸方向（例えば、上向き又は下向き）であってもよい。
１〜3500μｍの範囲の粒子についての“平均直径”はMalvern Instruments, Ltd., Worcestershire, Englandから入手し得るMastersizer TM 3000を使用して測定される。特にことわらない限り、粒子サイズはD50 で測定される。D50 は累積分布で50％にある粒子直径の値である。例えば、D50=5.8 umの場合、サンプル中の粒子の50％が5.8 um 以上であり、かつ50％が5.8 umより小さい（対照的に、D90=5.8 umの場合、サンプル中の粒子の10％が5.8 um より大きく、かつ90％が5.8 um より小さい）。３mm〜50mmの範囲の粒子についての“平均直径”は100 個の粒子の代表的なサンプルについてマイクロメーターを使用して測定される。
本発明の目的のために、１ psiは6.895 kPaに相当する。特に、１ psiaは１ kPa絶対圧（kPa-a）に相当する。同様に、１ psigは6.895 kPaゲージ圧(kPa-g)に相当する。
【００１９】
II. 非環状C5変換方法
本発明の第一の局面は環状C5化合物 (例えば、シクロペンタジエン) を含む生成物への非環状C5供給原料の変換方法である。その方法は前記供給原料及び任意の水素を非環状C5変換条件下で一種以上の触媒組成物（本明細書に記載された触媒組成物を含むが、これらに限定されない）の存在下で接触させて、前記生成物を生成する工程を含む。
一つ以上の実施態様において、非環状C5供給原料の変換のための方法の生成物が環状 C5化合物を含む。環状C5化合物はシクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエンの一種以上を含み、これらの混合物を含む。一つ以上の実施態様において、環状C5化合物が少なくとも約20質量％、又は30質量％、又は40質量％、又は70質量％、或いは約10質量％から約80質量％まで、また20質量％から70質量％までの範囲のシクロペンタジエンを含む。
一つ以上の実施態様において、非環状C5変換条件は少なくとも温度、n-ペンタン分圧、及び毎時質量空間速度速度(WHSV)を含む。温度は約400 ℃から約700 ℃までの範囲、又は約450 ℃から約650 ℃までの範囲、好ましくは、約500 ℃から約600 ℃までの範囲である。n-ペンタン分圧は反応器入口で約3 psia〜約100 psia（約0.21kg/cm2〜約7kg/cm2絶対圧）の範囲、又は約3 psia〜約50 psia （約0.21kg/cm2〜約3.5kg/cm2絶対圧）の範囲、好ましくは、約3 psia〜約20 psia （約0.21kg/cm2〜約1.4kg/cm2絶対圧）の範囲である。毎時質量空間速度は約1 hr-1から約50 hr-1 までの範囲、又は約1 hr-1から約20 hr-1 までの範囲である。このような条件は約０〜３の範囲、又は約１から約２までの範囲の任意の水素共供給原料対非環状C5供給原料のモル比を含む。このような条件はまた共供給原料C1-C4 炭化水素と非環状C5供給原料を含んでもよい。
一つ以上の実施態様において、本発明はn-ペンタン及び任意の水素（存在する場合、典型的にはH2が0.01〜3.0 のn-ペンタンに対する比で存在する）を400 ℃〜700 ℃の温度、反応器入口で3 psia〜約100 psia（0.21kg/cm2〜約7kg/cm2絶対圧）のn-ペンタン分圧、及び1 hr-1から約50 hr-1 までの毎時質量空間速度で一種以上の触媒組成物（本明細書に記載された触媒組成物を含むが、これらに限定されない）と接触させる工程を含むシクロペンタジエンへのn-ペンタンの変換方法に関する。
一つ以上の実施態様において、本発明は非環状C5炭化水素を反応器システム中でシクロペンタジエンに変換するための方法に関するものであり、その方法は反応器システムにC5炭化水素を含む供給原料を与え、その反応器システムに触媒物質を含む粒状物質を与え、供給原料及び粒状物質物質を少なくとも一つの反応ゾーン中で反応条件下で接触させてC5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一粒状物に変換することを含み、その供給原料が粒状物質の流れの方向に向流で流れる。
【００２０】
A.  供給原料
その方法では、C5炭化水素を含む供給原料、好ましくは非環状C5供給原料が触媒物質を含む粒状物質とともに反応システムに与えられる。本明細書で有益な非環状C5供給原料は原油又は天然ガス凝縮物から得られ、精製方法及び化学方法、例えば、流動接触クラッキング (FCC)、リフォーミング、ハイドロクラッキング、水素処理、コーキング、及びスチームクラッキングにより生成された分解C5（種々の程度の不飽和；アルケン、ジアルケン、アルキン）を含み得る。
一つ以上の実施態様において、本発明の方法に有益な非環状C5供給原料がペンタン、ペンテン、ペンタジエン、及びこれらの２種以上の混合物を含む。好ましくは、一つ以上の実施態様において、非環状C5供給原料が少なくとも約50質量％、又は60質量％、又は75質量％、又は90質量％のn-ペンタン、或いは約50質量％から約100 質量％までの範囲のn-ペンタンを含む。
非環状C5供給原料は必要によりC6芳香族化合物、例えば、ベンゼンを含まず、好ましくはC6芳香族化合物が５質量％未満、好ましくは１質量％未満で存在し、好ましくは0.01質量％未満、好ましくは０質量％で存在する。
非環状C5供給原料は必要によりベンゼン、トルエン、又はキシレン（オルト、メタ、又はパラ）を含まず、好ましくはベンゼン、トルエン、又はキシレン（オルト、メタ、又はパラ）化合物が５質量％未満、好ましくは１質量％未満で存在し、好ましくは0.01質量％未満、好ましくは０質量％で存在する。
【００２１】
非環状C5供給原料は必要によりC6+ 芳香族化合物を含まず、好ましくはC6+ 芳香族化合物が５質量％未満、好ましくは１質量％未満で存在し、好ましくは0.01質量％未満、好ましくは０質量％で存在する。
非環状C5供給原料は必要によりC6+ 化合物を含まず、好ましくはC6+ 化合物が５質量％未満、好ましくは１質量％未満で存在し、好ましくは0.01質量％未満、好ましくは０質量％で存在する。
好ましくは、シクロペンタジエンに変換される供給原料中のC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の量が約5.0 質量％以上、約10.0質量％以上、約20.0質量％以上、約30.0質量％以上、約40.0質量％以上、約50.0質量％以上、約60.0質量％以上、約70.0質量％以上、約80.0質量％以上、又は約90.0質量％以上である。好ましくは、C5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の少なくとも約30.0質量％又は少なくとも約60.0質量％がシクロペンタジエンに変換される。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約5.0 質量％〜約90.0質量％、約10.0質量％〜約80.0質量％、約20.0質量％〜約70.0質量％、約20.0質量％〜約60.0質量％等を含む。好ましくは、C5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の約20.0質量％〜約90.0質量％、更に好ましくは約30.0質量％〜約85.0質量％、更に好ましくは 約40.0質量％〜約80.0質量％、約45.0質量％〜約75.0質量％、約50.0質量％〜約 70.0質量％がシクロペンタジエンに変換される。
好ましくは、水素及び任意の軽質炭化水素、例えば、C1-C4 炭化水素を含む水素共供給原料がまた第一の反応器に供給される。好ましくは、水素共供給原料の少なくとも一部が第一反応器に供給される前にC5供給原料と添加混合される。入口位置（そこで供給原料が最初に触媒と接触する）における供給原料混合物中の水素の存在は、触媒粒子でのコークの生成を防止又は減少する。C1-C4 炭化水素がまたC5と同時供給されてもよい。
【００２２】
B.  反応ゾーン
供給原料が反応器システムに供給され、少なくとも一つの反応ゾーン中で反応条件下で触媒物質を含む粒状物質と接触させられてC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一流出物に変換する。少なくとも一つの反応ゾーンは循環流動床反応器又は循環沈降床反応器であってもよい。更に、循環流動床反応器はKunii, D., Levenspiel, O. 著Fluidization Engineering,第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991年の３章及びWalas, S.M. 著Chemical Process Equipment, 改訂第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010 年の６章に記載されているように、バブリングレジメ又は乱流流動化レジメで運転されてもよい。更に、又は別途、少なくとも一つの反応ゾーンが半径方向流れの反応器又は交差流れの反応器ではない。
更に、又は別途、少なくとも一つの反応ゾーンが少なくとも第一反応ゾーン、第二反応ゾーン、第三反応ゾーン、第四反応ゾーン、第五反応ゾーン、第六反応ゾーン、第七反応ゾーン、及び／又は第八反応ゾーン等を含んでいてもよい。本明細書で理解されるように、それぞれの反応ゾーンは個々の反応器であってもよく、又は反応器が一つ以上の反応ゾーンを含んでいてもよい。好ましくは、反応器システムが１〜20の反応ゾーン、更に好ましくは１〜15の反応ゾーン、更に好ましくは２〜10の反応ゾーン、更に好ましくは２〜８の反応ゾーンを含む。少なくとも一つの反応ゾーンが第一及び第二の反応ゾーンを含む場合、その反応ゾーンがあらゆる好適な構成で、好ましくは直列に配列されてもよい。それぞれの反応ゾーンは独立に循環流動床又は循環沈降床であってもよく、好ましくはそれぞれの反応ゾーンが循環流動床である。更に、又は別途、本明細書に記載された方法は部分的に変換された供給原料の本体を第一反応ゾーンから第二反応ゾーンに移動し、かつ／又は粒状物質の本体を第二反応ゾーンから第一反応ゾーンに移動することを更に含んでもよい。本明細書に使用される“本体”は部分的に変換された供給原料及び粒状物質の少なくとも過半部分、例えば、少なくとも約50.0質量％、少なくとも約60.0質量％、少なくとも約70.0質量％、少なくとも約80.0質量％、少なくとも約90.0質量％、少なくとも約95.0質量％、少なくとも約99.0質量％、及び100.0 質量％の部分を表す。
【００２３】
好ましくは、少なくとも一つの反応ゾーンが粒状物質の速度ベクトルに影響するために少なくとも一つの内部構造、好ましくは複数の内部構造（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、10、15、20、30、40、50等の数）を含んでいてもよい。更に、一つ以上の内部構造が逆混合の程度を最小にしつつ粒状物質の移動を保証し得る。特に、少なくとも一つの反応ゾーンが複数の内部構造を含んでいてもよい。好適な内部構造の例として、複数のじゃま板、開口部、トレー、チューブ、ロッド、及び／又はディストリビューターが挙げられる。
少なくとも一つの反応ゾーンは供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) をシクロペンタジエンに変換するのに充分な反応条件下で運転される。好ましくは、供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) が約1.0 から約1000.0 hr-1 までの範囲の毎時質量空間速度 (WHSV、非環状C5炭化水素の質量／触媒の質量／時間) で反応システムに供給されてもよい。WHSVが約1.0 hr-1〜約900.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約800.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約700.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約600.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約500.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約400.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約300.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約200.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約100.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約90.0 hr-1、約1.0 hr-1〜約80.0hr-1、約1.0 hr-1〜約70.0hr-1、約1.0 hr-1〜約60.0hr-1、約1.0 hr-1〜約50.0hr-1、約1.0 hr-1〜約40.0hr-1、約1.0 hr-1〜約30.0hr-1、約1.0 hr-1〜約20.0hr-1、約1.0 hr-1〜約10.0hr-1、約1.0 hr-1〜約5.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約1000.0hr-1、約2.0 hr-1〜約900.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約800.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約700.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約600.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約500.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約400.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約300.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約200.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約100.0 hr-1、約2.0 hr-1〜約90.0hr-1、約2.0 hr-1〜約80.0hr-1 、約2.0 hr-1〜約70.0hr-1、約2.0 hr-1〜約60.0hr-1、約2.0 hr-1〜約50.0hr-1、約2.0 hr-1〜約 40.0hr-1、約2.0 hr-1〜約30.0hr-1、約2.0 hr-1〜約20.0hr-1、約2.0 hr-1〜約10.0hr-1、及び約2.0 hr-1〜約5.0 hr-1であってもよい。好ましくは、WHSVが約1.0 hr-1〜約100.0 hr-1、更に好ましくは約1.0 hr-1〜約60.0hr-1、更に好ましくは約2.0 hr-1〜約40.0hr-1、更に好ましくは約2.0 hr-1〜約20.0hr-1である。
【００２４】
更に、逆の温度プロフィールが少なくとも一つの反応ゾーン中で維持されることが好ましいかもしれない。本明細書に使用される“逆の温度プロフィール”は反応器入口温度が反応器出口温度より低いことを意味する。好ましくは、管入口における反応器中心線温度が反応器出口における反応器中心線温度より低い。 “逆の温度プロフィール”は反応器管入口における温度が反応器管出口における温度より低い限り、温度が反応器中で変化するシステムを含む。“逆の温度プロフィール”は中心線温度T1を有する反応器を更に含み、反応器管に沿って或る長さで、その中心線温度が温度T2に低下し；反応器管に沿っての更なる長さで、中心線温度が温度T3に上昇し；最後に、反応器管出口における中心線温度が温度T4に低下し、この場合、T3>T4>T1>T2。供給原料が最初に反応器入口付近で触媒組成物と接触する場所で測定された温度は流出物が反応器出口付近で触媒組成物との接触を離れる場所で測定された温度よりも約０℃〜約200℃、好ましくは、約25℃〜約150 ℃、更に好ましくは約50℃〜約100 ℃低くてもよい。好ましくは、供給原料が最初に管入口付近で触媒組成物と接触する場所で測定された反応器中心線温度は流出物が反応器出口付近で触媒組成物との接触を離れる場所で測定された反応器中心線温度よりも約０℃〜約200℃、好ましくは、約25℃〜約150 ℃、更に好ましくは約50℃〜約100 ℃低くてもよい。好ましい実施態様において、少なくとも一つの反応ゾーンの逆の温度プロフィールは少なくとも一つの反応ゾーンの温度が供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) の入口から第一流出物の生成物出口へと上昇することを意味する。換言すれば、供給原料が上向きに流れている時に、少なくとも一つの反応ゾーンの温度が少なくとも一つの反応ゾーンの底部から上部へと上昇し、逆に少なくとも一つの反応の温度が少なくとも一つの反応ゾーンの上部から底部へと低下し得る。少なくとも一つの反応ゾーン中で逆の温度プロフィールを維持することは有利には炭素質物質生成（これは触媒組成物のコーキングに寄与し得る）を入口で最小にし得る。逆の温度プロフィールはまた出口温度よりも低い操作温度で、充分な量のH2を生成するのに十分な反応時間及び一つの反応ゾーン中の長さを与えるかもしれず、これは生成物出口における炭素質物質生成を最小にすることができる。
【００２５】
更に、等温又は実質的に等温の温度プロフィールが少なくとも一つの反応ゾーン中で維持されることが好ましいかもしれない。実質的に等温の温度プロフィールは触媒の有効利用を最大にし、望ましくないC4- 副生物の生成を最小にするという利点を有する。本明細書に使用される“等温の温度プロフィール”は反応器の管中心線に沿って測定される反応器入口と反応器出口の間のそれぞれの位置における温度が、例えば、同じ温度に、又は同じ狭い温度範囲内に、実質的に一定に保たれることを意味し、この場合、上の温度と一層低い温度の差が約40℃以下、更に好ましくは約20℃以下である。好ましくは、等温の温度プロフィールは反応器入口温度が反応器出口温度の約40℃以内、また約20℃以内、また約10℃以内、また約５℃以内であり、また反応器入口温度が反応器出口温度と同じであるものである。また、等温の温度プロフィールは反応器入口温度が反応器出口温度の約20％以内、また約10％以内、また約５％以内、また約１％以内であるものである。
好ましくは、等温の温度プロフィールは反応器内の一つ以上の反応ゾーンの長さに沿っての温度が反応器入口温度と較べて約40℃より大きく変化せず、また約20℃より大きく変化せず、また約10℃より大きく変化せず、また約５℃より大きく変化しないものである。また、等温の温度プロフィールは反応器内の一つ以上の反応ゾーンの長さに沿っての温度が反応器入口温度の約20％以内、また反応器入口温度の約10％以内、また約５％以内、また約１％以内であるものである。
【００２６】
こうして、供給原料入口で反応器システムに入る供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) の温度が約700 ℃以下、約675 ℃以下、約650 ℃以下、約625 ℃以下、約600 ℃以下、約575 ℃以下、約550 ℃以下、約525 ℃以下、約500 ℃以下、約475 ℃以下、約450 ℃以下、約425 ℃以下、約400 ℃以下、約375 ℃以下、約350 ℃以下、約325 ℃以下、約300 ℃以下、約275 ℃以下、約250 ℃以下、約225 ℃以下、又は約200 ℃以下であってもよい。好ましくは、反応器システムに入る供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) の温度が約575 ℃以下、更に好ましくは約550 ℃以下、更に好ましくは約525 ℃以下、更に好ましくは約500 ℃以下である。明らかに開示される温度の範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば約200 ℃〜約700 ℃、約250℃〜約600 ℃、約350 ℃〜約650 ℃、約375 ℃〜約500 ℃等を含む。好ましくは、反応システムに入る供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) の温度が約200 ℃〜約700℃、更に好ましくは約300 ℃〜約600 ℃、更に好ましくは約400 ℃〜約550 ℃、更に好ましくは約475 ℃〜約525 ℃である。上記温度で供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) を与えることは有利にはそれらが触媒物質の存在下で反応し得る前にC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の望ましくない分解を最小にし得る。
更に、流出物出口で少なくとも一つの反応ゾーンを出る第一流出物の温度が約400 ℃以上、約425 ℃以上、約450 ℃以上、約475 ℃以上、約500 ℃以上、約525 ℃以上、約550 ℃以上、約575 ℃以上、約600 ℃以上、約625 ℃以上、約650 ℃以上、約675℃以上、又は約700 ℃以上であってもよい。好ましくは、少なくとも一つの反応ゾーンを出る第一流出物の温度が約550 ℃以上、更に好ましくは約575 ℃以上、更に好ましくは約600 ℃以上である。明らかに開示される温度の範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約400 ℃〜約700 ℃、約475 ℃〜約675 ℃、約525 ℃〜約650 ℃、約550 ℃〜約600 ℃等を含む。好ましくは、少なくとも一つの反応ゾーンを出る第一流出物の温度が約475 ℃〜約700 ℃、更に好ましくは約500 ℃〜約650 ℃、更に好ましくは約550 ℃〜約625 ℃である。
【００２７】
更に、又は別途、少なくとも一つの反応ゾーン中の反応条件が約300 ℃以上、約325 ℃以上、約350 ℃以上、約375 ℃以上、約400 ℃以上、約425 ℃以上、約450 ℃以上、約475 ℃以上、約500 ℃以上、約525 ℃以上、約550 ℃以上、約575 ℃以上、約600 ℃以上、約625 ℃以上、約650 ℃以上、約675 ℃以上、又は約700 ℃以上の温度を含んでもよい。更に、又は別途、その温度が約300 ℃以下、約325 ℃以下、約350℃以下、約375 ℃以下、約400 ℃以下、約425 ℃以下、約450 ℃以下、約475 ℃以下、約500 ℃以下、約525 ℃以下、約550 ℃以下、約575 ℃以下、約600 ℃以下、約625 ℃以下、約650 ℃以下、約675 ℃以下、又は約700 ℃以下であってもよい。明らかに開示される温度の範囲は先に挙げられたいずれかの組み合わせ、例えば約300 ℃〜約700 ℃、約350 ℃〜約675 ℃、及び約400 ℃〜約600 ℃等を含む。好ましくは、その温度が約350 ℃〜約700 ℃、更に好ましくは約400 ℃〜約650 ℃、更に好ましくは約450 ℃〜約625 ℃であってもよい。必要により、少なくとも一つの反応ゾーンがその中の温度を維持するために一つ以上の加熱装置を含んでいてもよい。当業界で知られている好適な加熱装置の例として、加熱管、高温熱伝達流体を含む加熱コイル、電気ヒーター、及び／又はマイクロウェーブエミッターが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書に使用される“コイル”は熱伝達流体が流れて熱を容器内容物に伝達する容器内に置かれた構造を表す。コイルはあらゆる好適な断面形状を有してもよく、まっすぐであってもよく、u-ベンドを含み、ループ等を含む。
【００２８】
更に、又は別途、少なくとも一つの反応ゾーンの流出物出口における反応条件が約 1.0 psia（0.07kg/cm2絶対圧）以下、約2.0 psia（0.14 kg/cm2絶対圧）以下、約3.0 psia（0.21 kg/cm2絶対圧）以下、約4.0 psia（0.28 kg/cm2絶対圧）以下、約5.0 psia（0.35 kg/cm2絶対圧）以下、約10.0 psia （0.70 kg/cm2絶対圧）以下、約15.0 psia （1.05kg/cm2絶対圧）以下、約20.0 psia （1.40kg/cm2絶対圧）以下、約25.0 psia （1.75kg/cm2絶対圧）以下、約30.0 psia （2.10kg/cm2絶対圧）以下、約35.0 psia （2.45kg/cm2絶対圧）以下、約40.0 psia （2.80kg/cm2絶対圧）以下、約45.0 psia （3.15kg/cm2絶対圧）以下、約50.0 psia （3.50kg/cm2絶対圧）以下、約55.0 psia （3.85kg/cm2絶対圧）以下、約60.0 psia （4.20kg/cm2絶対圧）以下、約65.0 psia （4.55kg/cm2絶対圧）以下、約70.0 psia （4.90kg/cm2絶対圧）以下、約75.0 psia （5.25kg/cm2絶対圧）以下、約80.0 psia （5.60kg/cm2絶対圧）以下、約85.0 psia （5.95kg/cm2絶対圧）以下、約90.0 psia （6.30kg/cm2絶対圧）以下、約95.0 psia （6.65kg/cm2絶対圧）以下、約100.0 psia（7.00kg/cm2絶対圧）以下、約125.0 psia（8.75kg/cm2絶対圧）以下、約150.0 psia（10.5kg/cm2絶対圧）以下、約175.0 psia（12.3kg/cm2絶対圧）以下、又は約200.0 psia（14.0kg/cm2絶対圧）以下の圧力を含んでもよい。更に、又は別途、その圧力が約1.0 psia（0.07kg/cm2絶対圧）以上、約2.0 psia（0.14 kg/cm2絶対圧）以上、約3.0 psia（0.21 kg/cm2絶対圧）以上、約4.0 psia（0.28 kg/cm2絶対圧）以上、約5.0 psia（0.35 kg/cm2絶対圧）以上、約10.0 psia （0.70 kg/cm2絶対圧）以上、約15.0 psia （1.05kg/cm2絶対圧）以上、約20.0 psia （1.40kg/cm2絶対圧）以上、約25.0 psia （1.75kg/cm2絶対圧）以上、約30.0 psia （2.10kg/cm2絶対圧）以上、約35.0 psia （2.45kg/cm2絶対圧）以上、約 40.0 psia （2.80kg/cm2絶対圧）以上、約45.0 psia （3.15kg/cm2絶対圧）以上、約50.0 psia （2.50kg/cm2絶対圧）以上、約55.0 psia （3.85kg/cm2絶対圧）以上、約60.0 psia （4.20kg/cm2絶対圧）以上、約65.0 psia （4.55kg/cm2絶対圧）以上、約70.0 psia （4.90kg/cm2絶対圧）以上、約75.0 psia （5.25kg/cm2絶対圧）以上、約80.0 psia （5.60kg/cm2絶対圧）以上、約85.0 psia （5.95kg/cm2絶対圧）以上、約90.0 psia （6.30kg/cm2絶対圧）以上、約95.0 psia （6.65kg/cm2絶対圧）以上、約100.0 psia（7.00kg/cm2絶対圧）以上、約125.0 psia（8.75kg/cm2絶対圧）以上、又は約150.0 psia（10.5kg/cm2絶対圧）以上であってもよい。明らかに開示される温度及び圧力の範囲及び組み合わせは先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約1.0 psia〜約200.0 psia（約0.07kg/cm2絶対圧〜約14.0kg/cm2絶対圧）、約2.0 psia〜約175.0 psia（約0.14 kg/cm2絶対圧〜約12.3kg/cm2絶対圧）、約5.0 psia〜約95.0 psia （約0.35 kg/cm2絶対圧〜約6.65kg/cm2絶対圧）等を含む。好ましくは、その圧力が約1.0 psia 〜約100.0 psia（約0.07kg/cm2絶対圧〜約7.00kg/cm2絶対圧）、更に好ましくは約2.0 psia 〜約50.0 psia （約0.14 kg/cm2絶対圧〜約3.50kg/cm2絶対圧）、更に好ましくは約3.0 psia〜約20.0 psia（約0.21 kg/cm2絶対圧〜約1.40kg/cm2絶対圧）であってもよい。
【００２９】
更に、又は別途、少なくとも一つの反応ゾーンにわたるデルタ圧力 (供給原料入口における圧力マイナス流出物出口における圧力)が約0.5 psia（0.04kg/cm2絶対圧）以上、約1.0 psia（0.07kg/cm2絶対圧）以上、約2.0 psia（0.14 kg/cm2絶対圧）以上、約3.0 psia（0.21 kg/cm2絶対圧）以上、約4.0 psia（0.28 kg/cm2絶対圧）以上、約5.0 psia（0.35 kg/cm2絶対圧）以上、約10.0 psia （0.70 kg/cm2絶対圧）以上、約14.0 psia （0.98 kg/cm2絶対圧）以上、約15.0 psia （1.05kg/cm2絶対圧）以上、約20.0 psia （1.40kg/cm2絶対圧）以上、約24.0 psia （1.68kg/cm2絶対圧）以上、約25.0 psia （1.75kg/cm2絶対圧）以上、約30.0 psia （2.10kg/cm2絶対圧）以上、約35.0 psia （2.45kg/cm2絶対圧）以上、約40.0 psia （2.80kg/cm2絶対圧）以上、約45.0 psia （3.15kg/cm2絶対圧）以上、約50.0 psia （3.50kg/cm2絶対圧）以上、約55.0 psia （3.85kg/cm2絶対圧）以上、約60.0 psia （4.20kg/cm2絶対圧）以上、約65.0 psia （4.55kg/cm2絶対圧）以上、約70.0 psia （4.90kg/cm2絶対圧）以上、約75.0 psia （5.25kg/cm2絶対圧）以上、約80.0 psia （5.60kg/cm2絶対圧）以上、約85.0 psia （5.95kg/cm2絶対圧）以上、約90.0 psia （6.30kg/cm2絶対圧）以上、約95.0 psia （6.65kg/cm2絶対圧）以上、約100.0 psia （7.00kg/cm2絶対圧）以上、約125.0 psia （8.75kg/cm2絶対圧）以上、又は約150.0 psia （0.07kg/cm2絶対圧）以上であってもよい。本明細書で理解されるように、“供給原料入口における”、“入口における”、“流出物出口における”及び“出口における”は入口及び／又は出口中の空間及び実質的にその付近の空間を含む。更に、又は別途、少なくとも一つの反応ゾーンにわたるデルタ圧力（又は圧力低下）(供給原料入口における圧力マイナス流出物出口における圧力)が約2.0 psia（約0.14kg/cm2絶対圧）以下、約3.0 psia（約0.21 kg/cm2絶対圧）以下、約4.0 psia（約0.28 kg/cm2絶対圧）以下、約5.0 psia（約0.35 kg/cm2絶対圧）以下、約10.0 psia （約0.70 kg/cm2絶対圧）以下、約14.0 psia （約0.98 kg/cm2絶対圧）以下、約15.0 psia （約1.05kg/cm2絶対圧）以下、約20.0 psia （約1.40kg/cm2絶対圧）以下、約24.0 psia （約1.68kg/cm2絶対圧）以下、約25.0 psia （約1.75kg/cm2絶対圧）以下、約30.0 psia （約2.10kg/cm2絶対圧）以下、約35.0 psia （約2.45kg/cm2絶対圧）以下、約40.0 psia （約2.80kg/cm2絶対圧）以下、約45.0 psia （約3.15kg/cm2絶対圧）以下、約50.0 psia（約3.50kg/cm2絶対圧）以下、約55.0 psia （約3.85kg/cm2絶対圧）以下、約60.0 psia（約4.20kg/cm2絶対圧）以下、約65.0 psia （約4.45kg/cm2絶対圧）以下、約70.0 psia （約4.90kg/cm2絶対圧）以下、約75.0psia （約5.25kg/cm2絶対圧）以下、約80.0 psia （約5.60kg/cm2絶対圧）以下、約85.0 psia （約5.95kg/cm2絶対圧）以下、約90.0 psia （約6.30kg/cm2絶対圧）以下、約95.0 psia （約6.65kg/cm2絶対圧）以下、約100.0 psia（約7.00kg/cm2絶対圧）以下、約125.0 psia（約8.75kg/cm2絶対圧）以下、約150.0 psia（約10.5kg/cm2絶対圧）以下、約175.0 psia（約12.3kg/cm2絶対圧）以下、又は約200.0 psia（約14.0kg/cm2絶対圧）以下であってもよい。明らかに開示されるデルタ圧力の範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約10 psia 〜約70.0 psia （約0.70kg/cm2絶対圧〜約4.90kg/cm2絶対圧）、約20.0 psia 〜約60.0 psia, （約1.40kg/cm2絶対圧〜約4.20kg/cm2絶対圧）、約30.0 psia〜約50.0 psia （約2.10kg/cm2絶対圧〜約3.50kg/cm2絶対圧）等を含む。特に、供給原料 (例えば、非環状C5炭化水素) の実質的に入口での圧力は約10.0psia〜約70.0 psia （約0.70 kg/cm2絶対圧〜約4.90kg/cm2絶対圧）、好ましくは約20.0 psia 〜約60.0 psia （約1.40kg/cm2絶対圧〜約4.20kg/cm2絶対圧）、更に好ましくは約30.0 psia 〜約50.0 psia （約2.10kg/cm2絶対圧〜約3.50kg/cm2絶対圧）であってもよい。更に、少なくとも第一流出物の実質的に出口での圧力は約1.0 psia〜約20.0 psia （約0.07kg/cm2絶対圧〜約1.40kg/cm2絶対圧）、好ましくは約4.0 psia〜約15.0 psia （約0.28kg/cm2絶対圧〜約1.05kg/cm2絶対圧）、更に好ましくは約4.0 psia 〜約10.0 psia （約0.28kg/cm2絶対圧〜約0.70kg/cm2絶対圧）であってもよい。
【００３０】
更に、又は別途、水素を含む流れが少なくとも一つの反応ゾーンに供給されてもよい。水素を含むこのような流れが粒状物質のコーク物質の生成を最小にし、かつ／又は少なくとも一つの反応ゾーン中で粒状物質を流動化するために少なくとも一つの反応ゾーンに導入されてもよい。水素を含むこのような流れが軽質炭化水素 (例えば、C1-C4)を含んでいてもよく、好ましくは軽質炭化水素の含量が約50モル％未満、約40モル％未満、約30モル％未満、約20モル％未満、約10モル％未満、約５モル％未満、約１モル％未満である。好ましくは、水素を含む流れが酸素を実質的に含まず、例えば、約1.0 質量％未満、約0.1 質量％未満、約0.01質量％未満、約0.001 質量％未満、約0.0001質量％未満、約0.00001 質量％未満等である。
【００３１】
C.  粒状物質
触媒物質 (例えば、触媒組成物) を含む粒状物質はシクロペンタジエンへのC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の変換を促進するために反応システムに与えられる。好ましくは、供給原料が粒状物質の流れの方向に向流の方向に流れる。
本明細書で有益な触媒組成物は微孔質結晶性メタロシリケート、例えば、結晶性アルミノシリケート、結晶性フェロシリケート、又はその他の金属含有結晶性シリケート（例えば、金属又は金属含有化合物が結晶性シリケート構造内に分散され、結晶性フレームワークの一部であってもよく、又はそうでなくてもよいもの）を含む。本明細書の触媒組成物として有益な微孔質結晶性メタロシリケートフレームワーク型として、MWW 、MFI 、LTL 、MOR 、BEA 、TON 、MTW 、MTT 、FER 、MRE 、MFS 、MEL 、DDR 、EUO 、及びFAU が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書における使用に特に適した微孔質メタロシリケートとして、フレームワーク型MWW 、MFI 、LTL 、MOR 、BEA 、TON 、MTW 、MTT 、FER 、MRE 、MFS 、MEL 、DDR、EUO 、及びFAU のもの（例えば、ゼオライトベータ、モルデナイト、フォージャサイト、ゼオライト L、ZSM-5 、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50、ZSM-57、ZSM-58、及びMCM-22ファミリー物質）が挙げられ、この場合、元素の周期律表の８族、11族、及び13族からの一種以上の金属（好ましくはFe、Cu、Ag、Au、Ｂ、Al、Ga、及び／又はInの一種以上）が合成中に結晶構造にとり込まれ、又は結晶化後に含浸される。メタロシリケートは存在する一種以上の金属を有してもよいことが認められ、例えば、物質がフェロシリケートと称されてもよいが、それは殆どおそらく少量のアルミニウムを依然として含むであろう。
【００３２】
微孔質結晶性メタロシリケートは12未満、また１から12まで、また３から12までの束縛指数を有することが好ましい。本明細書で有益なアルミノシリケートは12未満、例えば、１〜12、また３〜12の束縛指数を有し、ゼオライトベータ、モルデナイト、フォージャサイト、ゼオライト L、ZSM-5 、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50、ZSM-57、ZSM-58、MCM-22ファミリー物質、及びこれらの２種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい実施態様において、結晶性アルミノシリケートが約３〜約12の束縛指数を有し、ZSM-5 である。
ZSM-5 は米国特許第3,702,886 号に記載されている。ZSM-11は米国特許第3,709,979号に記載されている。ZSM-22は米国特許第5,336,478 号に記載されている。ZSM-23は米国特許第4,076,842 号に記載されている。ZSM-35は米国特許第4,016,245 号に記載されている。ZSM-48は米国特許第4,375,573 号に記載されている。ZSM-50は米国特許第4,640,829 号に記載されている。ZSM-57は米国特許第4,873,067 号に記載されている。ZSM-58は米国特許第4,698,217 号に記載されている。束縛指数及びその測定方法が米国特許第4,016,218 号に記載されている。上記特許のそれぞれの全内容が参考として本明細書に含まれる。
【００３３】
MCM-22ファミリー物質はMCM-22、PSH-3 、SSZ-25、MCM-36、MCM-49、MCM-56、ERB-1 、EMM-10、EMM-10-P、EMM-12、EMM-13、UZM-8 、UZM-8HS 、ITQ-1 、ITQ-2 、ITQ-30 、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれる。
MCM-22ファミリーの物質として、MCM-22 (米国特許第4,954,325 号に記載されている) 、PSH-3 (米国特許第4,439,409 号に記載されている) 、SSZ-25 (米国特許第4,826,667 号に記載されている) 、ERB-1 (欧州特許第0 293 032 号に記載されている) 、ITQ-1 (米国特許6,077,498 号に記載されている) 、及びITQ-2 (WO 97/17290に記載されている) 、MCM-36 (米国特許第5,250,277号に記載されている) 、MCM-49 (米国特許第5,236,575号に記載されている) 、MCM-56 (米国特許第5,362,697号に記載されている) 、及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。MCM-22ファミリーに含まれる関連ゼオライトはUZM-8 (米国特許第6,756,030号に記載されている) 及びUZM-8HS (米国特許第7,713,513号に記載されている) であり、これらの両方がまたMCM-22ファミリーのモレキュラーシーブとしての使用に適している。
一つ以上の実施態様において、結晶性メタロシリケートが約３より大きく、又は約25より大きく、又は約50より大きく、又は約100 より大きく、又は約400 より大きく、或いは約100 から約2,000 まで、又は約100 から約1,500 まで、又は約50から約2,000 まで、又は約50から約1,200 までの範囲のSi/M モル比（この場合、Ｍは８族、11族、又は13族の金属である）を有する。
一つ以上の実施態様において、結晶性アルミノシリケートが約３より大きく、又は約25より大きく、又は約50より大きく、又は約100 より大きく、又は約400 より大きく、或いは約100 から約400 まで、又は約100 から約500 まで、又は約25から約2,000 まで、又は約50から約1,500 まで、又は約100 から約1,200 まで、又は約100 から約1000までの範囲のSiO2/Al2O3モル比を有する。
【００３４】
本発明の別の実施態様において、微孔質結晶性メタロシリケート (例えば、アルミノシリケート) が10族の金属又は金属化合物、及び任意の１種、２種、３種、又はそれ以上の１族、２族、又は11族の金属又は金属化合物と合わされる。
一つ以上の実施態様において、10族金属はNi、Pd、及びPt、好ましくはPtを含み、又はこれらからなる群から選ばれる。前記触媒組成物の10族金属含量は触媒組成物の質量を基準として、少なくとも0.005 質量％である。一つ以上の実施態様において、10族金属含量が触媒組成物の質量を基準として、約0.005質量％から約10質量％まで、又は約0.005 質量％から約1.5 質量％までの範囲である。
一つ以上の実施態様において、１族アルカリ金属はLi、Na、Ｋ、Rb、Cs、及びこれらの２種以上の混合物、好ましくはNaを含み、又はこれらからなる群から選ばれる。
一つ以上の実施態様において、２族アルカリ土類金属がBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれる。
一つ以上の実施態様において、１族アルカリ金属が酸化物として存在し、その金属がLi 、Na、Ｋ、Rb、Cs、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれる。一つ以上の実施態様において、２族アルカリ土類金属が酸化物として存在し、その金属がBe、マグネシウム、カルシウム、Sr、Ba、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれる。一つ以上の実施態様において、１族アルカリ金属が酸化物として存在し、その金属がLi、Na、Ｋ、Rb、Cs、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれ、また２族アルカリ土類金属が酸化物として存在し、その金属がBe、マグネシウム、カルシウム、Sr、Ba、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれる。
一つ以上の実施態様において、11族金属が銀、金、銅、好ましくは銀又は銅を含み、又はこれらからなる群から選ばれる。前記触媒組成物の11族金属含量は触媒組成物の質量を基準として少なくとも0.005 質量％である。一つ以上の実施態様において、11族含量が触媒組成物の質量を基準として、約0.005 質量％から約10質量％まで、又は約0.005質量％から約1.5 質量％までの範囲である。
【００３５】
一つ以上の実施態様において、触媒組成物が25未満、また15未満、また１から25まで、また1,1 から15までのアルファ値（10族金属、好ましくは白金の添加の前に測定して）を有する。アルファ値はThe Journal of Catalysis, 61巻, 395頁に詳しく記載されたような538 ℃の一定温度及び可変流量を使用して米国特許第3,354,078 号; The Journal of Catalysis, 4巻, 527頁 (1965); 6巻, 278頁 (1966); 及び61巻, 395頁 (1980) に記載されたように測定される。
アルミノシリケートの一つ以上の実施態様において、前記１族アルカリ金属対Alのモル比が少なくとも約0.5 、又は少なくとも約0.5 から約３まで、好ましくは少なくとも約１、更に好ましくは少なくとも約２である。
アルミノシリケートの一つ以上の実施態様において、前記２族アルカリ土類金属対Alのモル比が少なくとも約0.5 、又は少なくとも約0.5 から約３まで、好ましくは少なくとも約１、更に好ましくは少なくとも約２である。
一つ以上の実施態様において、前記11族金属対10族金属のモル比が少なくとも約0.1 、又は少なくとも約0.1 から約10まで、好ましくは少なくとも約0.5 、更に好ましくは少なくとも約１である。一つ以上の実施態様において、11族アルカリ土類金属が酸化物として存在し、その金属が金、銀、及び銅、並びにこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれる。
【００３６】
一つ以上の実施態様において、本発明の触媒組成物の使用が等モルのH2を含むn-ペンタン含有供給原料の非環状C5変換条件下で、約550 ℃〜約600 ℃の範囲の温度、3 psia〜10 psia（0.2kg/cm2〜0.7kg/cm2絶対圧）のn-ペンタン分圧、及び10〜20hr-1の毎時n-ペンタン質量空間速度で前記非環状C5供給原料の少なくとも約70％、又は少なくとも約75％、又は少なくとも約80％、又は約60％から約80％までの範囲の転化率を与える。
一つ以上の実施態様において、本発明の触媒組成物のいずれか一種の使用が等モルのH2を含むn-ペンタン供給原料を含む非環状C5変換条件下で、約550 ℃〜約600 ℃の範囲の温度、3 psia〜10 psia（0.2kg/cm2〜0.7kg/cm2絶対圧）のn-ペンタン分圧、及び10〜20hr-1の毎時n-ペンタン質量空間速度で少なくとも約30％、又は少なくとも約40％、又は少なくとも約50％、又は約30％から約80％までの範囲の環状C5化合物への炭素選択率を与える。
一つ以上の実施態様において、本発明の触媒組成物のいずれか一種の使用が等モルのH2を含むn-ペンタン供給原料を含む非環状C5変換条件下で、約550 ℃〜約600 ℃の範囲の温度、3 psia〜10 psia（0.2kg/cm2〜0.7kg/cm2絶対圧）のn-ペンタン分圧、及び10〜20hr-1の毎時n-ペンタン質量空間速度で少なくとも約30％、又は少なくとも約40％、又は少なくとも約50％、又は約30％から約80％までの範囲のシクロペンタジエンへの炭素選択率を与える。
本発明の触媒組成物はマトリックス又はバインダー物質と合わされてそれらを耐摩擦性にし、かつそれらが炭化水素変換適用における使用中に暴露される条件の苛酷さに対して一層耐性にし得る。合わされた組成物はマトリックス（バインダー）及び本発明の物質の合計質量を基準として１〜99質量％の本発明の物質を含み得る。微結晶性物質及びマトリックスの相対比率は広く変化してもよく、結晶含量が約１質量％から約90質量％までの範囲であり、更に通常、特にその複合材料がビーズ、押出物、ピル、油滴形成粒子、噴霧乾燥粒子等の形態で調製される場合には、複合材料の約２質量％〜約80質量％の範囲である。
【００３７】
本発明の方法における触媒組成物の使用中に、コークが触媒組成物に付着されるかもしれず、それによりこのような触媒組成物がその触媒活性の一部を失い、失活されるようになる。失活された触媒組成物は高圧水素処理及び酸素含有ガスによる触媒組成物のコークの燃焼を含む、通常の技術により再生されてもよい。
有益な触媒組成物は結晶性アルミノシリケート又はフェロシリケートを含み、これは必要により１種、２種、又はそれより多くの付加的な金属又は金属化合物と合わされてもよい。好ましい組み合わせとして、
1)10族金属（例えば、Pt）、１族アルカリ金属（例えば、ナトリウム又はカリウム）、及び／又は２族アルカリ土類金属と合わされた結晶性アルミノシリケート (例えば、ZSM-5 又はゼオライト L);
2)10族金属（例えば、Pt）及び１族アルカリ金属（例えば、ナトリウム又はカリウム）と合わされた結晶性アルミノシリケート (例えば、ZSM-5 又はゼオライト L);
3)10族金属（例えば、Pt）及び１族アルカリ金属（例えば、ナトリウム又はカリウム）と合わされた結晶性アルミノシリケート (例えば、フェロシリケート又は鉄処理ZSM-5); 
4)10族金属（例えば、Pt）及び１族アルカリ金属（例えば、カリウム）と合わされた結晶性アルミノシリケート (ゼオライト L); 及び 
5)10族金属（例えば、Pt）、１族アルカリ金属（例えば、ナトリウム）、及び11族金属（例えば、銀又は銅）と合わされた結晶性アルミノシリケート (例えば、ZSM-5) 
が挙げられる。
【００３８】
別の有益な触媒組成物は１族アルカリ金属シリケート（例えば、Li、Na、Ｋ、Rb、及び／又はCsのケイ酸塩） 及び／又は２族アルカリ土類金属シリケート（例えば、Mg、Ca、Sr、及び／又はBaのケイ酸塩）、好ましくはケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カルシウム、及び／又はケイ酸マグネシウム、好ましくはケイ酸カリウム及び／又はケイ酸ナトリウムにより変性されたシリカ（例えば、二酸化ケイ素）で担持された10族金属 (例えば、Ni、Pd、及びPt、好ましくはPt) である。その触媒組成物の10族金属含量は触媒組成物の質量を基準として、少なくとも0.005 質量％、好ましくは、触媒組成物の質量を基準として、約0.005 質量％から約10質量％まで、又は約0.005 質量％から約1.5 質量％までの範囲である。シリカ (SiO2) は触媒担体として典型的に使用されるあらゆるシリカ、例えば、DAVISIL 646 (Sigma Aldrich) 、Davison 952 、DAVISON 948又はDavison 955 (W.R.Grace and Companyのデビソン・ケミカル部門) のトレードマークで市販されるものであってもよい。
触媒組成物形状及びデザインは圧力低下を最小にし、熱伝達を増大し、かつ物質輸送現象を最小にするように構成されることが好ましい。好適な触媒形状及びデザインがWO 2014/053553に記載されており、これが参考としてそのまま含まれる。触媒組成物は2 mm〜20 mm の直径を有する押出物であってもよい。必要により、触媒組成物断面が一つ以上のローブ及び／又は凹形断面で成形されてもよい。更に、触媒組成物ローブ及び／又は凹形断面がらせん状にされてもよい。触媒組成物が2 mm〜20 mm の直径を有する押出物であってもよく、触媒組成物断面が一つ以上のローブ及び／又は凹形断面で成形されてもよく、かつ触媒組成物ローブ及び／又は凹形断面がらせん状にされてもよい。固定床反応器（加熱管、対流管、及びサイクル式）につき、ローブ状、凹形、らせん形等の粒子形状が特に有益であり、流動床反応器につき、球形の粒子形状が特に有益である。好ましくは、固定床（例えば、サイクル式固定床反応器、加熱管型反応器、対流加熱管型反応器等）のための粒子が典型的には2 mm〜20 mm の直径を有する押出物であり、触媒組成物断面が一つ以上のローブ及び／又は凹形断面で成形されてもよく、かつ触媒組成物ローブ及び／又は凹形断面がらせん状にされてもよい。
有益な触媒組成物の更なる情報につき、下記の出願を参照のこと： 
1)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,675号;
2)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,681号;
3)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,688号;
4)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,695号; 及び
5)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,689号（これらが参考として本明細書に含まれる）。
【００３９】
好ましくは、触媒物質が白金担持ZSM-5 、白金担持ゼオライトＬ、及び／又は白金担持シリカを含む。
粒状物質中の触媒物質の好適な量は約1.0 質量％以下、約5.0質量％以下、約10.0質量％以下、約15.0質量％以下、約20.0質量％以下、約25.0質量％以下、約30.0質量％以下、約35.0質量％以下、約40.0質量％以下、約45.0質量％以下、約50.0質量％以下、55.0質量％以下、約60.0質量％以下、約65.0質量％以下、約70.0質量％以下、約75.0質量％以下、約80.0質量％以下、約85.0質量％以下、約90.0質量％以下、約95.0質量％以下、約99.0質量％以下又は約100.0質量％であってもよい。好ましくは、粒状物質が約30.0質量％以下の触媒物質を含んでいてもよい。更に、又は別途、粒状物質が約1.0 質量％以上、約5.0質量％以上、約10.0質量％以上、約15.0質量％以上、約20.0質量％以上、約25.0質量％以上、約30.0質量％以上、約35.0質量％以上、約40.0質量％以上、約45.0質量％以上、約50.0質量％以上、約55.0質量％以上、約60.0質量％以上、約65.0質量％以上、約70.0質量％以上、約75.0質量％以上、約80.0質量％以上、約85.0質量％以上、約90.0質量％以上、又は約95.0質量％以上の量の触媒物質を含んでいてもよい。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約1.0 質量％〜約100.0 質量％、約5.0 質量％〜約 100.0 質量％、約10.0質量％〜約90.0質量％、約20.0質量％〜約80.0質量％等を含む。好ましくは、粒状物質が約5.0 質量％〜約90.0質量％、更に好ましくは約10.0質量％〜約80.0質量％、更に好ましくは約20.0質量％〜約70.0質量％、更に好ましくは約25.0質量％〜約60.0質量％、更に好ましくは約30.0質量％〜約50.0質量％の量の触媒物質を含んでいてもよい。
【００４０】
種々の局面において、粒状物質が一種以上の不活性物質を更に含んでいてもよい。本明細書に言及される不活性物質は本明細書に記載された反応条件下のわずかな量（例えば、約３％以下、約２％以下、約１％以下等）の供給原料の変換を促進する物質、中間体生成物、又は最終生成物を含むと理解される。触媒物質及び不活性物質は同じ粒子の部分として合わされてもよく、かつ／又は別々の粒子であってもよい。更に、触媒物質及び／又は不活性物質は実質的に球形（即ち、約20％未満、約30％未満、約40％未満、又は約50％未満の直径の収差）であってもよい。
粒状物質中の不活性物質の好適な量は約0.0 質量％、約1.0 質量％以上、約5.0質量％以上、約10.0質量％以上、約15.0質量％以上、約20.0質量％以上、約25.0質量％以上、約30.0質量％以上、約35.0質量％以上、約40.0質量％以上、約45.0質量％以上、約50.0質量％以上、約55.0質量％以上、約60.0質量％以上、約65.0質量％以上、約70.0質量％以上、約75.0質量％以上、約80.0質量％以上、約85.0質量％以上、約90.0質量％以上、約95.0質量％以上、又は約99.0質量％以上であってもよい。好ましくは、粒状物質が約30.0質量％以上の不活性物質を含んでいてもよい。更に、又は別途、粒状物質が約1.0 質量％以下、約5.0質量％以下、約10.0質量％以下、約15.0質量％以下、約20.0質量％以下、約25.0質量％以下、約30.0質量％以下、約35.0質量％以下、約40.0質量％以下、約45.0質量％以下、約50.0質量％以下、約55.0質量％以下、約60.0質量％以下、約65.0質量％以下、約70.0質量％以下、約75.0質量％以下、約80.0質量％以下、約85.0質量％以下、約90.0質量％以下、約95.0質量％以下、又は約99.0質量％以下の量の不活性物質を含んでいてもよい。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約0.0 質量％〜約99.0質量％、約0.0 質量％〜約95.0質量％、約10.0質量％〜約90.0質量％、約20.0 質量％〜約80.0質量％等を含む。好ましくは、粒状物質が約0.0 質量％〜約95.0質量％、更に好ましくは約0.0 質量％〜約90.0質量％、更に好ましくは約30.0質量％〜約85.0質量％の量の不活性物質を含んでいてもよい。
【００４１】
種々の局面において、触媒物質及び／又は不活性物質 (別々の粒子として、又は同じ粒子の合わされた部分として) が約50μｍ以上、約100μｍ以上、約200μｍ以上、約 300μｍ以上、約400μｍ以上、約500μｍ以上、約600μｍ以上、約700μｍ以上、約 800μｍ以上、約900μｍ以上、約1000μｍ以上、約1100μｍ以上、約1200μｍ以上、約1300μｍ以上、約1400μｍ以上、約1500μｍ以上、約1600μｍ以上、約1700μｍ以上、約1800μｍ以上、約1900μｍ以上、約2000μｍ以上、約2100μｍ以上、約2200μｍ以上、約2300μｍ以上、約2400μｍ以上、約2500μｍ以上、約2600μｍ以上、約2700μｍ以上、約2800μｍ以上、約2900μｍ以上、約3000μｍ以上、約3100μｍ以上、約3200μｍ以上、約3300μｍ以上、約3400μｍ以上、約3500μｍ以上、約3600μｍ以上、約3700μｍ以上、約3800μｍ以上、約3900μｍ以上、約4000μｍ以上、約4100μｍ以上、約4200μｍ以上、約4300μｍ以上、約4400μｍ以上、約4500μｍ以上、約5000μｍ以上、約5500μｍ以上、約6000μｍ以上、約6500μｍ以上、約7000μｍ以上、約7500μｍ以上、約8000μｍ以上、約8500μｍ以上、約9000μｍ以上、約9500μｍ以上、又は約10,000μｍ以上の平均直径を有してもよい。更に、又は別途、触媒物質及び／又は不活性物質 (別々の粒子として、又は同じ粒子の合わされた部分として) が約50μｍ以下、約100μｍ以下、約200μｍ以下、約300μｍ以下、約400μｍ以下、約500μｍ以下、約600μｍ以下、約700μｍ以下、約800μｍ以下、約900μｍ以下、約1000μｍ以下、約1100μｍ以下、約1200μｍ以下、約1300μｍ以下、約1400μｍ以下、約1500μｍ以下、約1600μｍ以下、約1700μｍ以下、約1800μｍ以下、約1900μｍ以下、約2000μｍ以下、約2100μｍ以下、約2200μｍ以下、約2300μｍ以下、約240μｍ以下、約2500μｍ以下、約2600μｍ以下、約2700μｍ以下、約2800μｍ以下、約2900μｍ以下、約3000μｍ以下、約3100μｍ以下、約3200μｍ以下、約3300μｍ以下、約3400μｍ以下、約3500μｍ以下、約3600μｍ以下、約3700μｍ以下、約3800μｍ以下、約3900μｍ以下、約4000μｍ以下、約4100μｍ以下、約4200μｍ以下、約4300μｍ以下、約4400μｍ以下、約4500μｍ以下、約5000μｍ以下、約5500μｍ以下、約6000μｍ以下、約6500μｍ以下、約7000μｍ以下、約7500μｍ以下、約8000μｍ以下、約8500μｍ以下、約9000μｍ以下、約9500μｍ以下、又は約10,000μｍ以下の平均直径を有してもよい。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約50μｍ〜約10,000μｍ、約100μｍ〜約9000μｍ、約200μｍ〜約7500μｍ、約200μｍ〜約5500μｍ、約100μｍ〜約4000μｍ、約100μｍ〜約700 μｍ等を含む。好ましくは、循環流動床中で、触媒物質及び／又は不活性物質 (別々の粒子として、又は同じ粒子の合わされた部分として) が約100μｍ〜約4000μｍ、更に好ましくは約100μｍ〜約700 μｍ、更に好ましくは約100μｍ〜約600μｍ、更に好ましくは約100μｍ〜約500 μｍの平均直径を有してもよい。好ましくは、循環沈降床中で、触媒物質及び／又は不活性物質 (別々の粒子として、又は同じ粒子の合わされた部分として) が約1000μｍ〜約10,000μｍ、更に好ましくは約2000μｍ〜約8000μｍ、更に好ましくは約3000μｍ〜約6000μｍ、更に好ましくは約3500μｍ〜約4500μｍの平均直径を有してもよい。
【００４２】
好ましくは、粒状物質が供給原料の感知し得る熱を増大し、かつ／又は非環状C5 炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一流出物に変換するのに必要とされる熱の少なくとも一部を与える。例えば、粒状物質が必要とされる熱の約30％以上、約35％以上、約40％以上、約45％以上、約50％以上、約55％以上、約60％以上、約65％以上、約70％以上、約75％以上、約80％以上、約85％以上、約90％以上、約95％以上、又は100 ％を与える。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約30％〜約100 ％、約40％〜約95％、約50％〜約90％等を含む。好ましくは、粒状物質が必要とされる熱の約30％〜約100 ％を与え、更に好ましくは必要とされる熱の50％〜約100 ％を与え、更に好ましくは必要とされる熱の70％〜約100 ％を与え得る。
【００４３】
D.  流出物
少なくとも一つの反応ゾーンを出る流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) は少なくとも一つの反応ゾーン中のC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の反応から生成された種々の炭化水素組成物を含み得る。炭化水素組成物は典型的には１個から30個までの炭素原子を有する炭化水素化合物 (C1-C30炭化水素) 、１個から24個までの炭素原子を有する炭化水素化合物 (C1-C24炭化水素) 、１個から18個までの炭素原子を有する炭化水素化合物 (C1-C18炭化水素) 、１個から10個までの炭素原子を有する炭化水素化合物 (C1-C10炭化水素) 、１個から８個までの炭素原子を有する炭化水素化合物 (C1-C8 炭化水素) 、及び１個から６個までの炭素原子を有する炭化水素化合物 (C1-C6 炭化水素) の混合物を有する。特に、第一流出物がシクロペンタジエンを含む。シクロペンタジエンは流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約20.0質量％以上、約25.0質量％以上、約30.0質量％以上、約35.0質量％以上、約40.0質量％以上、約45.0質量％以上、約50.0質量％以上、約55.0質量％以上、約60.0質量％以上、約65.0質量％以上、約70.0質量％以上、約75.0質量％以上、又は約80.0質量％以上の量で存在していてもよい。更に、又は別途、シクロペンタジエンが流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約20.0質量％以下、約25.0質量％以下、約30.0質量％以下、約35.0質量％以下、約40.0質量％以下、約45.0質量％以下、約50.0質量％以下、約55.0質量％以下、約60.0質量％以下、約65.0質量％以下、約70.0質量％以下、約75.0質量％以下、約80.0質量％以下、又は約85.0質量％以下の量で存在していてもよい。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約20.0質量％〜約85.0質量％、約30.0質量％〜約75.0質量％、約40.0質量％〜約85.0質量％、約50.0質量％〜約85.0質量％等を含む。好ましくは、シクロペンタジエンが流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約10.0質量％〜約85.0質量％、更に好ましくは約25.0質量％〜約80.0質量％、更に好ましくは約40.0質量％〜約75.0質量％の量で存在していてもよい。
【００４４】
その他の局面において、流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) がシクロペンタジエンに加えて一種以上のその他のC5炭化水素を含んでいてもよい。その他のC5炭化水素の例として、シクロペンタン及びシクロペンテンが挙げられるが、これらに限定されない。一種以上のその他のC5炭化水素が流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約10.0質量％以上、約15.0質量％以上、約20.0質量％以上、約25.0質量％以上、約30.0質量％以上、約35.0質量％以上、約40.0質量％以上、約45.0質量％以上、約50.0質量％以上、約55.0質量％以上、約60.0質量％以上、約65.0質量％以上、又は約70.0質量％以上の量で存在していてもよい。更に、又は別途、一種以上のその他のC5炭化水素が流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約15.0質量％以下、約20.0質量％以下、約25.0質量％以下、約30.0質量％以下、約35.0質量％以下、約40.0質量％以下、約45.0質量％以下、約50.0質量％以下、約55.0質量％以下、約60.0質量％以下、約65.0質量％以下、又は約70.0質量％以下の量で存在していてもよい。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約10.0質量％〜約70.0質量％、約10.0質量％〜約55.0質量％、約15.0質量％〜約60.0質量％、約25.0質量％〜約65.0質量％等を含む。好ましくは、一種以上のその他のC5炭化水素が流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約30.0質量％〜約65.0質量％、更に好ましくは約20.0質量％〜約40.0質量％、更に好ましくは約10.0質量％〜約25.0質量％の量で存在していてもよい。
【００４５】
その他の局面において、流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) がまた、例えば、６〜30個の炭素原子、特に６〜18個の炭素原子を有する、一種以上の芳香族化合物を含んでいてもよい。一種以上の芳香族化合物が流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約1.0 質量％以上、約5.0質量％以上、約10.0質量％以上、約15.0質量％以上、約20.0質量％以上、約25.0質量％以上、約30.0質量％以上、約35.0質量％以上、約40.0質量％以上、約45.0質量％以上、約50.0質量％以上、約55.0質量％以上、約60.0質量％以上、又は約65.0質量％以上の量で存在していてもよい。更に、又は別途、一種以上の芳香族化合物が流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約1.0質量％以下、約5.0質量％以下、約10.0質量％以下、約15.0質量％以下、約20.0質量％以下、約25.0質量％以下、約30.0質量％以下、約35.0質量％以下、約40.0質量％以下、約45.0質量％以下、約50.0質量％以下、約55.0質量％以下、約60.0質量％以下、又は約65.0質量％以下の量で存在していてもよい。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約1.0質量％〜約65.0質量％、約10.0質量％〜約50.0質量％、約15.0質量％〜約60.0質量％、約25.0質量％〜約40.0質量％等を含む。好ましくは、一種以上の芳香族化合物が流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素部分中に約1.0 質量％〜約15.0質量％、更に好ましくは約1.0 質量％〜約10質量％、更に好ましくは約1.0 質量％〜約5.0 質量％の量で存在していてもよい。
流出物の可能な配列についての更なる情報につき、下記の出願を参照のこと： 
1)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,678号;
2)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,692号;
3)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,702号;及び
4)  2015年11月４日に出願された、米国特許出願第62/250,708号（これらが参考として本明細書に含まれる）。
【００４６】
E.  流出物のストリッピング／分離
種々の局面において、流出物が少なくとも一つの反応ゾーン中を移動し、かつ／又はそこを出る際に、粒状物質が流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) 中の炭化水素 (例えば、シクロペンタジエン) と連行されるようになる。こうして、その方法は粒状物質（これは流出物 (例えば、第一流出物、第二流出物) の炭化水素 (例えば、シクロペンタジエン) と連行されているかもしれない）を分離することを更に含む。この分離はあらゆる好適な手段、例えば、サイクロン、フィルター、静電気沈澱装置、重質液体接触、及び／又はその他のガス固体分離装置（これらは少なくとも一つの反応ゾーンの内部及び／又は外部にあってもよい）（これらに限定されない）による炭化水素 (例えば、シクロペンタジエン) からの粒状物質の除去を含んでもよい。次いで粒状物質を含まない流出物が生成物回収システムに移動してもよい。更に、除去された粒状物質がその後に既知の方法を使用して少なくとも一つの反応ゾーン、例えば、少なくとも一つの反応ゾーンの実質的に上部に逆に供給されてもよい。
種々の局面において、粒状物質が少なくとも一つの反応ゾーン中を移動し、かつ／又はそこを出る際に、炭化水素 (例えば、シクロペンタジエン) が粒状物質と連行されるようになる。炭化水素が粒子の上及び／又は中だけでなく、粒子間の間隙領域に吸着し得る。こうして、その方法は炭化水素を流出物中の粒状物質からストリッピング及び／又は分離することを更に含んでもよい。このストリッピング及び／又は分離はあらゆる好適な手段、例えば、H2又はメタンの如きガスによるストリッピング、及び／又はその他のガス固体分離装置（これらは少なくとも一つの反応ゾーンの内部及び／又は外部にあってもよい）（これらに限定されない）による粒状物質からの炭化水素（例えば、シクロペンタジエン及び／又は非環状C5）の除去を含んでもよい。次いで炭化水素の減少されたレベルを含む粒状物質が再加熱ゾーン、復活ゾーン、及び／又は再生ゾーンに移動してもよく、粒状物質からストリッピングされた炭化水素が生成物回収システム又は反応器システムに送られてもよい。
【００４７】
F.  再加熱／復活ゾーン
反応が少なくとも一つの反応ゾーン中で起こる際に、コーク物質が粒状物質、特に触媒物質の上に生成することがあり、これが触媒物質の活性を低下し得る。更に、又は別途、反応が起こる際に粒状物質が冷たいかもしれない。少なくとも一つの反応ゾーンを出る触媒物質が“使用済み触媒物質”と称される。この使用済み触媒物質は必ずしも粒子の均一な混合物ではないかもしれない。何とならば、個々の粒子がシステム中の全エージングの分布、最後の再生以降の時間、及び／又は再加熱／復活ゾーン中に対して反応ゾーン中で費やされた時間の比を有していたかもしれないからである。
こうして、粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) の少なくとも一部が少なくとも一つの反応ゾーンから再加熱ゾーンに移されてもよい。粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) を少なくとも一つの反応ゾーンから再加熱ゾーンに移すことは粒状物質が少なくとも一つの反応ゾーンを出た後に炭化水素からストリッピングされ、かつ／又は分離された後に起こってもよい。再加熱ゾーンはもう一つの加熱装置、例えば、直接接触、加熱コイル、及び／又は加熱管（これらに限定されない）を含んでもよい。
【００４８】
種々の局面において、再加熱ゾーン中で、粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) が水素流と接触させられて触媒物質に増分付着されたコーク物質の少なくとも一部を除去し、それにより復活触媒物質及び揮発性炭化水素、例えば、メタン（これに限定されない）を生成してもよい。本明細書に使用される“増分付着された”コーク物質という用語は少なくとも一つの反応ゾーン中の複数回の通過中に触媒物質に付着されたコーク物質の累積量とは反対に少なくとも一つの反応ゾーン中の触媒物質のそれぞれの通過中に触媒物質に付着されるコーク物質の量を表す。好ましくは、水素流が実質的に酸素（これは触媒物質を損傷し、かつ／又はその活性を低下し得る）を含まない。次いで復活された触媒物質が少なくとも一つの反応ゾーンに戻されてもよい。
再加熱ゾーン (即ち、粒状物質が暴露される温度) は約400 ℃以上、約450 ℃以上、約500 ℃以上、約550 ℃以上、約600 ℃以上、約650 ℃以上、約700 ℃以上、約750 ℃以上又は約800 ℃以上の温度で運転されてもよい。更に、又は別途、再加熱ゾーンが約400 ℃以下、約450 ℃以下、約500 ℃以下、約550 ℃以下、約600 ℃以下、約650 ℃以下、約700 ℃以下、約750 ℃以下、約800 ℃以下、又は約850 ℃以下の温度で運転されてもよい。明らかに開示される温度の範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約 400 ℃〜約600 ℃、約450 ℃〜約850 ℃、約500 ℃〜約800 ℃等を含む。好ましくは、再加熱ゾーンが約400 ℃〜約800 ℃、更に好ましくは約600 ℃〜約750 ℃、更に好ましくは約550 ℃〜約700 ℃の温度で運転されてもよい。
【００４９】
更に、又は別途、再加熱ゾーンは約1.0 psia（0.07kg/cm2絶対圧）以上、約5.0 psia（0.35 kg/cm2絶対圧）以上、約25.0 psia （1.75kg/cm2絶対圧）以上、約50.0 psia （3.50kg/cm2絶対圧）以上、約75.0 psia （5.25kg/cm2絶対圧）以上、約100.0psia（7.00kg/cm2絶対圧）以上、約125.0 psia（8.75kg/cm2絶対圧）以上、約150.0psia（10.5kg/cm2絶対圧）以上、約175.0 psia（12.3kg/cm2絶対圧）以上、約200.0psia（14.0kg/cm2絶対圧）以上、約225.0 psia（15.8kg/cm2絶対圧）以上、約250.0psia（17.5kg/cm2絶対圧）以上、約275.0 psia（19.3kg/cm2絶対圧）以上、又は約300.0 psia（21.0kg/cm2絶対圧）以上の圧力で運転されてもよい。更に、又は別途、再加熱ゾーンが約1.0 psia（0.07kg/cm2絶対圧）以下、約5.0 psia（0.35 kg/cm2絶対圧）以下、約25.0 psia （1.75kg/cm2絶対圧）以下、約50.0 psia （3.50kg/cm2絶対圧）以下、約75.0 psia （5.25kg/cm2絶対圧）以下、約100.0 psia（7.00kg/cm2絶対圧）以下、約125.0 psia（8.75kg/cm2絶対圧）以下、約150.0 psia（10.5kg/cm2絶対圧）以下、約175.0 psia（12.3kg/cm2絶対圧）以下、約200.0 psia（14.0kg/cm2絶対圧）以下、約225.0 psia（15.8kg/cm2絶対圧）以下、約250.0 psia（17.5kg/cm2絶対圧）以下、約275.0 psia（19.3kg/cm2絶対圧）以下、又は約300.0 psia（21.0kg/cm2絶対圧）以下の圧力で運転されてもよい。明らかに開示される圧力の範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約1.0 psia〜約300.0 psia（約0.07kg/cm2絶対圧〜約21.0kg/cm2絶対圧）、約5.0 psia〜約275.0 psia（約0.35 kg/cm2絶対圧〜約19.3kg/cm2絶対圧）、約25.0 psia 〜約250.0 psia（約1.75kg/cm2絶対圧〜約17.5kg/cm2絶対圧）、等を含む。特に、再加熱ゾーンが約1 psia〜約300 psia（約0.07kg/cm2絶対圧〜約21.0kg/cm2絶対圧）、更に好ましくは約5 psia〜約250 psia（約0.35 kg/cm2絶対圧〜約17.5kg/cm2絶対圧）、更に好ましくは約25 psia 〜約250 psia（約1.75kg/cm2絶対圧〜約17.5kg/cm2絶対圧）の圧力で運転されてもよい。
好ましくは、再加熱ゾーン中で、増分付着されたコーク物質が触媒物質から約1.0 質量％以上、約5.0質量％以上、約10.0質量％以上、約15.0質量％以上、約20.0質量％以上、約25.0質量％以上、約30.0質量％以上、約35.0質量％以上、約40.0質量％以上、約45.0質量％以上、約50.0質量％以上、約55.0質量％以上、約60.0質量％以上、約65.0質量％以上、約70.0質量％以上、約75.0質量％以上、約80.0質量％以上、約85.0質量％以上、約90.0質量％以上、約95.0質量％以上、又は約100.0 質量％の量で除去される。好ましくは、増分付着されたコーク物質の少なくとも約10質量％、少なくとも約20質量％、少なくとも約50質量％、少なくとも約70質量％、又は少なくとも約90質量％が触媒物質から除去される。更に、又は別途、増分付着されたコーク物質が触媒物質から約1.0 質量％以下、約5.0質量％以下、約10.0質量％以下、約15.0質量％以下、約20.0質量％以下、約25.0質量％以下、約30.0質量％以下、約35.0質量％以下、約40.0質量％以下、約45.0質量％以下、約50.0質量％以下、約55.0質量％以下、約60.0質量％以下、約65.0質量％以下、約70.0質量％以下、約75.0質量％以下、約80.0質量％以下、約85.0質量％以下、約90.0質量％以下、約95.0質量％以下、又は約100.0 質量％の量で除去される。明らかに開示される範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約1.0 質量％〜約100.0 質量％、約5.0 質量％〜約95.0質量％、約10.0質量％〜約90.0質量％、約30.0質量％〜約90.0質量％等を含む。好ましくは、増分付着されたコーク物質が触媒物質から約1.0 質量％〜約100.0 質量％、更に好ましくは約10.0質量％〜約100.0 質量％、更に好ましくは約60.0質量％〜約100.0 質量％、更に好ましくは約90.0質量％〜約100.0 質量％の量で除去される。
【００５０】
種々の局面において、復活された触媒物質の温度が約400 ℃以上、約450 ℃以上、約500 ℃以上、約550 ℃以上、約600 ℃以上、約650 ℃以上、約700 ℃以上、約750℃以上、又は約800 ℃以上であってもよい。更に、又は別途、復活された触媒物質の温度が約400 ℃以下、約450 ℃以下、約500 ℃以下、約550 ℃以下、約600 ℃以下、約650 ℃以下、約700 ℃以下、約750℃以下、約800 ℃以下、又は約850 ℃以下であってもよい。明らかに開示される温度の範囲は先に挙げられた値のいずれかの組み合わせ、例えば、約400 ℃〜約800 ℃、約450 ℃〜約850 ℃、約500 ℃〜約800 ℃等を含む。好ましくは、復活された触媒物質の温度が約400 ℃〜約700 ℃、更に好ましくは約500℃〜約750 ℃、更に好ましくは約550 ℃〜約700 ℃であってもよい。
一実施態様において、再加熱ゾーンがファイヤ・ボックス (又は炉) の内部に置かれた複数の流動床管を含んでいてもよい。ファイヤ・ボックスは放射部分、シールド、及び対流部分を含んでいてもよい。燃料（これはH2、CO、軽質炭化水素 (C1-C4)、液体炭化水素 (C5-C25) 、及び／又は重質液体炭化水素 (C25+) を含んでいてもよい）及び空気が一つ以上のバーナーに導入され、燃やされてもよい。ファイヤ・ボックス中で生成された放射熱がその後に管の壁に伝達されてもよく、それにより循環粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質)を加熱するのに必要とされる熱を与えてもよい。対流部分は供給原料予熱、ガス予熱のため、及び／又はスチームをつくるために使用されてもよい。ファイヤ・ボックスは上部又は底部から加熱されてもよい。煙道ガスは複数の流動床管の内部を循環している粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) の流れの方向に対して交差流、並流、又は向流の方向に流れてもよい。更に、水素ガスが複数の流動床管の内部を循環している粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) を持ち上げ、流動化するのに使用されてもよい。水素ガスが粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) の流れの方向に並流又は向流の方向に流れてもよい。
【００５１】
別の実施態様において、再加熱ゾーンが囲いの内部に配置された複数の流動床管を含んでいてもよく、この場合、管が熱燃焼ガスと接触させられてもよく、その結果、管が炉、ガスタービン、又は接触燃焼からの燃焼の生成物である熱ガスで対流加熱されてもよい。対流加熱の使用は粒状物質が暴露されるフィルム温度を下げ、それにより過熱のための触媒損傷の可能性を低減し得る。熱燃焼ガスは複数の流動床管の内部を循環している粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) の流れの方向に対して交差流、並流、又は向流の方向に流れてもよい。更に、水素ガスが複数の流動床管の内部を循環している粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) を持ち上げ、流動化するのに使用されてもよい。水素ガスが粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) の流れの方向に並流又は向流の方向に流れてもよい。
【００５２】
別の実施態様において、再加熱ゾーンが複数の加熱管又はコイルを備えた流動床を含んでいてもよい。それぞれのコイル又は加熱管は燃料及び空気で個々に、又は共通して加熱されて壁を通って流動床に伝達し得る放射熱を与えてもよい。こうして、流動床内を循環する粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) が流動床の熱伝達特性のために再加熱されてもよい。流動床内を循環する粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) が加熱管中のガスの流れの方向に対して交差流、並流、又は向流の方向に流れてもよい。更に、加熱管のそれぞれ中の煙道ガスが再加熱ゾーンを出て、対流ボックス（これは供給原料を加熱し、再加熱ゾーン中で予熱し (例えば、水素流を予熱し) 、かつスチームをつくるのに使用されてもよい）にダクトで導かれ得る共通のヒーターに接続してもよい。コイルが熱燃焼ガスを含んでもよく、その結果、管が炉、ガスタービン、又は接触燃焼からの燃焼の生成物である熱ガスで対流加熱され、別途、コイルが他のどこかで、例えば、炉中で加熱されていた熱伝達媒体（例えば、融解又は気化された金属又は塩）を含んでもよい。
再加熱ゾーン内のレジメは、以下のとおりであってもよい：
1.  バブリングレジメ、この場合、表面ガス速度が最小バブリング速度より大きいが、最小スラッギング速度より下である;
2.   スラッギングレジメ、この場合、表面ガス速度が最小スラッギング速度より大きいが、スラッギングの開始についての基準、例えば、Stewart 基準 (Kunii, D., Levenspiel, O. 著, Fluidization Engineering, 第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991年の３章及びWalas, S.M. 著, Chemical Process Equipment, 改訂第２編, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010年の６章) 内の管直径及び長さにおける乱流流動化速度への遷移の下である；
3.  乱流流動化への遷移レジメ、この場合、表面ガス速度が乱流流動化速度への遷移より大きいが、迅速流動化速度より下である；又は
4.  迅速流動化レジメ、この場合、表面ガス速度が迅速流動化速度より大きい。
【００５３】
好ましくは、再加熱ゾーンがレジメ１又は２で運転され、これが流動床中の水素使用を最小にし、コーク除去のために触媒物質滞留時間を最大にし、かつ／又は熱伝達特性を改善し得る。
別の実施態様において、粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) が別の装置、例えば、炉中で加熱されており、コーク除去（即ち、H2） に有効であり、又は少なくとも付加的なコーク付着（例えば、メタン）をもたらさない熱ガス流との直接の接触により再加熱されてもよい。
更に、又は別途、復活された触媒物質が一つ又は複数の分離工程で再加熱ゾーンの内部又は外部であらゆる好適な手段、例えば、サイクロン（これらに限定されない）により水素ガス及び／又は揮発性炭化水素から分離されてもよい。
更に、又は別途、新しい粒状物質が少なくとも一つの反応ゾーンに入る前に少なくとも一つの反応ゾーン及び／又は再加熱ゾーンに直接与えられてもよい。
【００５４】
G.  再生ゾーン
その方法はその反応中の触媒物質のコーク物質の蓄積及び／又は金属の凝集のために失われた触媒活性を再度獲得するための再生工程を更に含んでもよい。この再生工程は再加熱ゾーン中の粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) からのコーク物質の充分な除去がなかった時に行なわれてもよい。有利には、再生工程が実質的に一定の除去及び少なくとも一つの反応ゾーンへの粒状物質の添加を可能にし、それにより高触媒活性による連続の運転を維持する。例えば、少なくとも一つの反応ゾーン中の触媒活性が新しい触媒活性の約10％より上、好ましくは新しい触媒活性の約30％より上、最も好ましくは新しい触媒活性の約60％より上、かつ約99.9％より下に維持し得る。
【００５５】
好ましくは、再生工程中に、少なくとも一つの反応ゾーン又は再加熱ゾーンからの粒状物質の少なくとも一部が再生ゾーンに移され、当業界で知られている方法により再生されてもよい。
触媒が反応ゾーンから連続的に取り出され、反応ゾーン及び／又は再加熱／復活ゾーンに戻されてもよく、又は反応ゾーンから周期的に取り出され、反応ゾーン及び／又は再加熱／復活ゾーンに戻されてもよい。周期的方法につき、典型的には、取り出しがコーク燃焼、パージのためになされ、還元が起こる時の間の再生時間は約24時間 (約１日) 〜約240時間 (約10日) 、好ましくは約36時間 (約1.5 日) 〜約120 時間 (約５日) である。また連続モードにつき、粒状物質の除去／添加の率は粒状物質インベントリーの１日当り約0.0 質量％〜約100 質量％ (例えば、約0.01質量％〜約100 質量％)、好ましくは粒状物質インベントリーの１日当り約0.25質量％〜約30.0質量％の間で変化してもよく、この場合、粒状物質の釣り合いのとれた添加／除去がある。触媒物質の再生は連続方法として起こってもよく、又はバッチ式で行なわれてもよく、両方の場合に、インベントリー蓄積及び／又はインベントリー排出のための中間の容器が必要とされるかもしれない。
粒状物質 (例えば、使用済み触媒、新しい粒状物質、再生された触媒物質) の除去及び添加は反応器システム中の同じ又は異なる位置で起こってもよい。粒状物質 (例えば、新しい粒状物質、再生された触媒物質) が再加熱ゾーンの後又は前に添加されてもよく、一方、粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) の除去は粒状物質 (例えば、使用済み触媒物質) が再加熱ゾーン中に通される前又は後に行なわれてもよい。再生された触媒物質の少なくとも一部が少なくとも一つの反応ゾーン又は少なくとも一つの再加熱ゾーンに循環されてもよい。好ましくは、再生された触媒物質及び／又は新しい粒状物質が再加熱ゾーンに与えられて入熱の損失を最小にし、かつ再生ゾーンからの再生された触媒物質により運ばれ得る残っている種を除去する。更に、又は別途、再生ゾーンの内部又は外部のセパレーターが再生の前に不活性物質を触媒物質から分離するのに使用されてもよく、その結果、丁度触媒物質が再生される。この分離があらゆる好適な手段を使用して不活性物質と再生された触媒物質の間のサイズ、磁気特性、及び／又は密度特性の差に基づいて行なわれてもよい。
上記方法につき、上記された粒子サイズ及び運転条件とともに当業者に公知の、スタンドパイプが、粒状物質を少なくとも一つの反応ゾーン、再加熱ゾーン、及び／又は再生ゾーンの間で輸送する手段を与えるのに使用されてもよい。当業者により知られている、スライドバルブ及びリフティングガスがまた、粒状物質を循環させ、かつ／又は再生ゾーン内で必要な圧力プロフィールを構築することを助けるのに使用されてもよい。リフティングガスは再加熱ゾーン中で使用される流動化ガス、例えば、反応システム中の水素使用を最小にするとともに、またコーク物質生成を減少するのに寄与し得る水素流と同じであってもよい。
【００５６】
III. 非環状C5の変換のための反応システム
別の実施態様において、C5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) をシクロペンタジエンに変換するための反応システムが図１に示されるように提供される。その反応システムは上記されたC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) を含む供給原料流２、シクロペンタジエンを含む第一流出物流３、上記された触媒物質を含む粒状物質を含む少なくとも一つの触媒流４、上記された使用済み触媒物質を含む少なくとも一つの使用済み触媒流５、及び上記された少なくとも一つの反応器６を含んでもよい。少なくとも一つの反応器６は供給原料流２を反応システムに与えるための供給原料入口 (示されていない) ; 少なくとも一つの触媒流４を反応システムに与えるための少なくとも一つの触媒入口 (示されていない) ；第一流出物流３の除去のための流出物出口 (示されていない) ；及び少なくとも一つの使用済み触媒流５の除去のための使用済み触媒出口 (示されていない)を含んでもよい。更に、又は別途、反応システムが触媒ストリッピングゾーン (示されていない) に供給される水素流７を更に含んでもよく、そのガス流出物 (例えば、水素 及び／又は触媒物質からストリッピングされて除かれた炭化水素) が少なくとも一つの反応器６に流れる。
【００５７】
少なくとも一つの反応器６が循環流動床反応器又は循環沈降床反応器、好ましくは循環流動床反応器であってもよい。更に、又は別途、少なくとも一つの反応器が半径方向流反応器又は交差流反応器ではない。
更に、又は別途、少なくとも一つの反応器６が少なくとも第一反応器、第二反応器、第三反応器、第四反応器、第五反応器、第六反応器、第七反応器等を含んでもよい。本明細書に使用される、それぞれの“反応器”は個々の容器又は単一容器内の個々の反応ゾーンであってもよい。好ましくは、反応システムが１〜20個の反応器、更に好ましくは１〜15個の反応器、更に好ましくは２〜10個の反応器、更に好ましくは３〜８個の反応器を含んでもよい。特に、循環沈降床反応器が少なくとも約2:1 の比の床高さ対直径を有する容器であってもよい。循環流動床反応器が単一容器又は複数の容器（例えば、3-8 個）内の複数の反応ゾーン (例えば、3-8 個) を含んでもよい。少なくとも一つの反応器６が第一反応器及び第二反応器を含む場合、反応器があらゆる好適な構成、好ましくは直列に配列されてもよく、この場合、供給原料の本体が第一反応器から第二反応器に移動し、かつ／又は粒状物質の本体が第二反応器から第一反応器に移動する。それぞれの反応器が、独立に、循環流動床反応器又は循環沈降床反応器であってもよい。
好ましくは、少なくとも一つの反応器６が上記されたように少なくとも一つ又はそれより多い内部構造８を含んでもよい。特に、少なくとも一つの反応器６が複数の内部構造（例えば、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、10個、15個、20個、30個、40個、50個等）、例えば、じゃま板、開口部、トレー、チューブ、ロッド、及び／又はディストリビューターを含んでもよい。
【００５８】
少なくとも一つの反応器６が上記された反応条件下で運転されてC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) の少なくとも一部をシクロペンタジエンに変換する。好ましくは、反応器６中の供給原料流２が反応器中の少なくとも一つの触媒流４の流れの方向に対して向流で流れる。更に、少なくとも一つの反応器６が上記されたように逆の温度プロフィールを有することが好ましい。特に、供給原料入口における供給原料流２が約500 ℃未満の温度を有し、かつ／又は流出物出口における第一流出物流３が少なくとも約550 ℃の温度を有する。更に、反応条件が約400 ℃〜約700 ℃の温度及び／又は約3 psia〜約100 psia （約0.21kg/m2絶対圧〜約7.00kg/cm2絶対圧） の圧力を含んでもよい。好ましくは、非環状C5炭化水素の少なくとも約30質量％がシクロペンタジエンに変換される。必要により、少なくとも一つの反応器６がその中の温度を維持するために一つ以上の加熱装置 (例えば、加熱管、加熱コイル) (示されていない) を含んでもよい。
特に、粒状物質が上記されたように約30.0質量％未満の触媒物質を含み、上記された不活性物質（例えば、少なくとも約30質量％）を更に含む。触媒物質及び／又は不活性物質が上記された平均直径（例えば、約100 μｍ〜約4,000 μｍ）を有してもよい。好ましくは、触媒物質が白金担持ZSM-5 、白金担持ゼオライトＬ、及び／又は白金担持シリカ、好ましくは白金担持ZSM-5 を含む。更に、粒状物質が供給原料流２の温度を上昇させ、かつ／又はC5炭化水素 (例えば、非環状C5炭化水素) をシクロペンタジエンに変換するのに必要とされる熱の少なくとも一部（例えば、少なくとも約50％）を与えてもよい。
更に、反応システムが粒状物質（これは第一流出物流３中に炭化水素（例えば、シクロペンタジエン）とともに連行され得る）を分離するためのサイクロン９（一つが示されているが、直列に運転する二つ以上が平行に運転する一つ以上とともに存在してもよい）を更に含んでもよい。次いで実質的に粒状物質を含まない、第二流出物流11が生成物回収システムに移動してもよい。更に、除去された粒状物質10がその後に少なくとも一つの反応器６に逆に供給されてもよい (その物質が反応器の上部に戻されてもよいが、更に好ましくは、反応器の底部近くに戻されてもよい)。
【００５９】
別の実施態様において、図２に示される、反応システムが使用済み触媒物質を再加熱し、かつ／又はその活性を回復するための再加熱装置12を更に含んでもよく、この場合、再加熱装置12が少なくとも一つの反応器６と流体連結している。再加熱装置12が上記された一つ以上の加熱装置、少なくとも一つの使用済み触媒流５のための再加熱入口 (示されていない) 、少なくとも一つの使用済み触媒流５を水素と接触させて使用済み触媒物質の増分付着コーク物質の少なくとも一部を除去し、それにより上記された復活された触媒物質及び揮発性炭化水素（例えば、メタン）を生成するための手段13、及び復活された触媒物質流14を少なくとも一つの反応器６に戻すための復活出口（示されていない）を含んでもよい。少なくとも一つの使用済み触媒流５を加熱された水素流15と接触させるための手段13は当業界で知られているあらゆる好適な手段、例えば、上記されたファイヤ・ボックス又は炉の内部に置かれた複数の流動床管、複数の加熱管又はコイルを備えた流動床、又は囲い内に置かれた複数の流動床管を含んでもよく、この場合、管が上記された熱燃焼ガスと接触されてもよい。
更に、又は別途、復活された触媒物質流14が、復活された触媒物質を水素ガス及び／又は揮発性炭化水素から分離して分離された復活された触媒物質流4a、別の水素流7a、及び／又は過剰の水素流18を生成するためのセパレーター、例えば、サイクロン16に供給されてもよい。分離された復活された触媒物質流4a及び／又は別の水素流7aが少なくとも一つの反応器６に与えられてもよい。別の水素流7aは水素流７と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。過剰の水素流18がコンプレッサー23中で圧縮されてもよく、軽質炭化水素に富む流れ26及び軽質炭化水素枯渇流25（これは再加熱装置12に逆に循環されてもよい）を生成するための過剰の水素流18からの軽質炭化水素 (C1-C4)の一部の分離のための分離装置24に送られてもよい。更に、補給水素流27が流れ25と合わされて消費された水素を補給してコークを触媒から除去してもよい。分離装置24は膜システム、吸着システム、又は軽質炭化水素からのH2の分離のためのその他の既知のシステムであってもよい。
【００６０】
特に、再加熱装置12は上記された条件下で運転し、好ましくは再加熱装置12が約600 ℃〜約800 ℃の温度を有する。更に、復活された触媒物質が上記された使用済み触媒物質よりも少ない増分付着コーク物質、好ましくは使用済み触媒物質よりも少なくとも 約10質量％未満の増分付着コーク物質を含む。
更に、再加熱装置12はスチーム流20を生成し得る。供給原料流２はまた対流部分 (示されていない) 又は別の炉 (示されていない) 中で加熱されてもよい。また、第一水素リフトガス流21及び／又は第二水素リフトガス流22が反応システム１に与えられて再加熱装置12への使用済み触媒流５及び／又は少なくとも一つの反応器６への分離され復活された触媒物流4aの輸送を助けてもよい。水素リフトガス流21及び／又は第二水素リフトガス流22が加熱された水素流15の部分として生じ得る。
別の実施態様において、反応システムが再生された触媒物質を生成するために、図３に示されるような、少なくとも一つの反応器６と流体連結している、当業界で知られているような、再生装置19を更に含んでもよい。
更に、又は別途、反応システムが少なくとも一つの反応器６と流体連結し、かつ／又は再加熱装置12と流体連結している新しい粒状物質流（示されていない）を更に含んでもよい。
【００６１】
IV. 更なる実施態様
実施態様1.  非環状C5炭化水素を反応器システム中でシクロペンタジエンに変換するための方法であって、その方法が反応器システムに非環状C5炭化水素を含む供給原料を与え、反応器システムに触媒物質（例えば、白金担持ZSM-5 、白金担持ゼオライトＬ、及び／又は白金担持シリカ）を含む粒状物質を与え、供給原料及び粒状物質を反応条件下で少なくとも一つの反応ゾーン（例えば、循環流動床、循環沈降床）中で接触させて非環状C5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一の流出物に変換することを含み、供給原料が粒状物質の流れの方向に向流で流れる、前記方法。
実施態様2.  逆の温度プロフィールが少なくとも一つの反応ゾーン中で維持される、実施態様１の方法。
実施態様3.  供給原料が約500 ℃以下の温度で用意され、かつ／又は少なくとも一つの反応ゾーンを出る第一流出物が少なくとも約550 ℃の温度を有する、実施態様１又は２の方法。
実施態様4.  少なくとも一つの反応ゾーンが複数の内部構造及び／又は少なくとも一つの加熱装置を更に含む、先の実施態様のいずれか一つの方法。
実施態様5.  反応条件が約400 ℃〜約700 ℃の温度及び約3 psia〜約100 psia（約0.21kg/cm2絶対圧〜約7.00kg/cm2絶対圧）の圧力を含み、かつ／又は非環状C5炭化水素の少なくとも約30質量％がシクロペンタジエンに変換される、先の実施態様のいずれか一つの方法。
実施態様6.  粒状物質が不活性物質 (例えば、少なくとも約30質量％) 及び／又は約30 質量％未満の触媒物質を更に含む、先の実施態様のいずれか一つの方法。
実施態様7.  触媒物質及び／又は不活性物質が約100 μｍ〜約10,000μｍの平均直径を有する、先の実施態様のいずれか一つの方法。
実施態様8.  粒状物質が非環状C5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一流出物に変換するのに必要とされる熱の少なくとも50％を与える、先の実施態様のいずれか一つの方法。
実施態様9.  少なくとも一つの反応ゾーンが少なくとも第一反応ゾーン (例えば、循環流動床) 及び直列に連結された第二反応ゾーン (例えば、循環流動床) を含み、かつ／又は供給原料の本体を第一反応ゾーンから第二反応ゾーンに移動し、かつ粒状物質の本体を第二反応ゾーンから第一反応ゾーンに移動することを更に含む、先の実施態様のいずれか一つの方法。
【００６２】
実施態様10. 下記のいずれか一つ以上：粒状物質の少なくとも一部を少なくとも一つの 反応ゾーンから再加熱ゾーン (例えば、炉及び／又は一つ以上の加熱装置を有する流動床内の複数の流動床管) に移動すること（この場合、再加熱ゾーンが一つ以上の加熱装置を含む）; 粒状物質を水素と接触させて触媒物質の増分付着コーク物質の少なくとも一部を除去し、それにより復活された触媒物質及び揮発性炭化水素を生成すること；及び復活された触媒物質を少なくとも一つの反応ゾーンに戻すことを更に含む、先の実施態様のいずれか一つの方法。
実施態様11. 再加熱ゾーンが約600 ℃〜約800 ℃の温度で運転され、かつ／又は増分付着コーク物質の少なくとも10質量％が触媒物質から除去される、実施態様10の方法。
実施態様12. 下記のいずれか一つ以上：粒状物質の少なくとも一部を少なくとも一つの反応ゾーンから再生ゾーンに移動すること（この場合、粒状物質が再生条件下で再生ガスと接触させられて触媒物質に付着されたコーク物質の少なくとも一部を酸化により除去し、それにより再生された触媒物質を生成する）; 及び再生された触媒物質の少なくとも一部を少なくとも一つの反応ゾーン又は少なくとも一つの再加熱ゾーンに循環することを更に含む、先の実施態様のいずれか一つの方法。
実施態様13. 水素を少なくとも一つの反応ゾーンに供給すること及び／又は新しい粒状物質を(i) 直接に少なくとも一つの反応ゾーン及び／又は (ii) 少なくとも一つの反応ゾーンに入る前に再加熱ゾーンに与えることを更に含む、先の実施態様のいずれか一つの方法。
【００６３】
実施態様14. 非環状C5炭化水素をシクロペンタジエンに変換するための反応システムであって、その反応システムが非環状C5炭化水素を含む供給原料流、シクロペンタジエンを含む第一の流出物流、触媒物質 (例えば、白金担持ZSM-5 、白金担持ゼオライトＬ、及び／又は白金担持シリカ) を含む粒状物質を含む少なくとも一つの触媒流、使用済み触媒物質を含む少なくとも一つの使用済み触媒流、反応条件下で非環状C5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンに変換するために操作される少なくとも一つの反応器（例えば、循環流動床反応器、循環沈降床反応器） を含み、その少なくとも一つの反応器が供給原料流を反応システムに与えるための供給原料入口、少なくとも一つの触媒流を反応システムに与えるための少なくとも一つの触媒入口、第一流出物流の除去のための流出物出口、及び少なくとも一つの使用済み触媒流の除去のための使用済み触媒出口を含み、反応器中の供給原料流が反応器中の少なくとも一つの触媒流の流れの方向に向流で流れる、前記反応システム。
実施態様15. 少なくとも一つの反応器が逆の温度プロフィールを有する、実施態様14の反応システム。
実施態様16. 供給原料入口における供給原料流が約500 ℃未満の温度を有し、かつ／又は流出物出口における第一流出物流が少なくとも約550 ℃の温度を有する、実施態様14又は15のいずれか一つの反応システム。
【００６４】
実施態様17. 少なくとも一つの反応器が複数の内部構造及び／又少なくとも一つの加熱装置を更に含む、実施態様14、15、又は16のいずれか一つの反応システム。
実施態様18. 反応条件が約400 ℃〜約700 ℃の温度、約3 psia〜約100 psia（約0.21kg/cm2絶対圧〜約7.00kg/cm2絶対圧）の圧力を含み、かつ／又は非環状C5炭化水素の少なくとも約30質量％がシクロペンタジエンに変換される、実施態様14、15、16、又は17のいずれか一つの反応システム。
実施態様19. 粒状物質が不活性物質 (少なくとも約30質量％) 及び／又は約30質量％未満の触媒物質を更に含む、実施態様14、15、16、17、又は18のいずれか一つの反応システム。
実施態様20. 触媒物質及び／又は不活性物質が約100 μｍ〜約10,000μｍの平均直径を有する、実施態様14、15、16、17、18、又は19のいずれか一つの反応システム。
実施態様21. 粒状物質が非環状C5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンを含む第一流出物に変換するのに必要とされる熱の少なくとも50％を与える、実施態様14、15、16、17、18、19、又は20のいずれか一つの反応システム。
実施態様22. 少なくとも一つの反応器が少なくとも第一反応器 (例えば、循環流動床) 及び直列に連結された第二反応器 (例えば、循環流動床) を含み、供給原料の本体が第一反応器から第二反応器に移動し、かつ粒状物質の本体が第二反応器から第一反応器に移動する、実施態様14、15、16、17、18、19、20、又は21のいずれか一つの反応システム。
実施態様23. 少なくとも一つの反応器と流体連結している再加熱装置 (例えば、炉及び／又は一つ以上の装置を有する流動床内の複数の流動床管) を更に含み、その再加熱装置が一つ以上の加熱装置; 少なくとも一つの使用済み触媒流のための再加熱入口; 少なくとも一つの使用済み触媒流を水素と接触させて使用済み触媒物質の増分付着コーク物質の少なくとも一部を除去し、それにより復活された触媒物質及び揮発性炭化水素を生成するための手段; 及び復活された触媒物質流を少なくとも一つの反応器に戻すための復活出口を含む、実施態様14、15、16、17、18、19、20、21、22、又は23のいずれか一つの反応システム。
実施態様24. 再加熱装置が約600 ℃〜約800 ℃の温度を有し、かつ／又は復活された触媒物質が使用済み触媒物質よりも少なくとも10質量％少ない増分付着コーク物質を含む、実施態様23の反応システム。
実施態様25. 再生された触媒物質を生成するための少なくとも一つの反応器と流体連結されている再生装置を更に含む、実施態様14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、又は24のいずれか一つの反応システム。
実施態様26. 少なくとも一つの反応器と流体連結している水素流及び／又は少なくとも一つの反応器と流体連結しており、かつ／又は再加熱装置と流体連結している新しい粒状物質流を更に含む、実施態様14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又は25のいずれか一つの反応システム。
【００６５】
本発明は更に下記の実施態様に関する。
実施態様27. 非環状C5炭化水素をシクロペンタジエンに変換するための反応システムであって、その反応システムが
非環状C5炭化水素を含む供給原料流;
シクロペンタジエンを含む第一流出物流;
触媒物質を含む粒状物質を含む少なくとも一つの触媒流;
使用済み触媒物質を含む少なくとも一つの使用済み触媒流;
反応条件下で運転されて非環状C5炭化水素の少なくとも一部をシクロペンタジエンに変換する少なくとも一つの反応器を含み、かつその少なくとも一つの反応器が
供給原料流を反応システムに与えるための供給原料入口;
少なくとも一つの触媒流を反応システムに与えるための少なくとも一つの触媒入口；
第一流出物流の除去のための流出物出口; 及び
少なくとも一つの使用済み触媒流の除去のための使用済み触媒出口を含み;
反応器中の供給原料流が反応器中の少なくとも一つの触媒流の流れの方向に対して向流で流れる、前記反応システム。
実施態様28. 少なくとも一つの反応器が逆の温度プロフィールを有する、実施態様27の反応システム。
実施態様29. 少なくとも一つの反応器が循環流動床反応器又は循環沈降床反応器である、実施態様27の反応システム。
実施態様30. 供給原料入口における供給原料流が約500 ℃未満の温度を有する、実施態様27の反応システム。
実施態様31. 流出物出口における第一流出物流が少なくとも約550 ℃の温度を有する、実施態様27の反応システム。
【００６６】
実施態様32. 少なくとも一つの反応器と流体連結している再加熱装置を更に含み、その再加熱装置が
一つ以上の加熱装置;
少なくとも一つの使用済み触媒流のための再加熱入口;
少なくとも一つの使用済み触媒流を水素と接触させて使用済み触媒物質の増分付着コーク物質の少なくとも一部を除去し、それにより復活された触媒物質及び揮発性炭化水素を生成するための手段; 及び
復活された触媒物質流を少なくとも一つの反応器に戻すための復活出口を含む、実施態様27の反応システム。
実施態様33. 再加熱装置が約600 ℃〜約800 ℃の温度を有する、実施態様32の反応システム。
実施態様34. 復活された触媒物質が使用済み触媒物質よりも少なくとも約10質量％少ない増分付着コーク物質を含む、実施態様32の反応システム。
実施態様35. 再加熱装置が炉及び／又は一つ以上の加熱装置を有する流動床内に複数の流動床管を含む、実施態様32の反応システム。
【００６７】
実施態様36. 復活された触媒物質を生成するための少なくとも一つの反応器と流体連結している再生装置を更に含む、実施態様27の反応システム。
実施態様37. 少なくとも一つの反応器と流体連結している水素流を更に含む、実施態様27の反応システム。
実施態様38. 少なくとも一つの反応器が複数の内部構造を更に含む、実施態様27の反応システム。
実施態様39. 少なくとも一つの反応器が少なくとも一つの加熱装置を更に含む、実施態様27の反応システム。
実施態様40. 反応条件が約400 ℃〜約700 ℃の温度及び約3 psia〜約100 psia（約0.21kg/cm2絶対圧〜約7.00kg/cm2絶対圧）の圧力を含む、実施態様27の反応システム。
実施態様41. 非環状C5炭化水素の少なくとも約30質量％がシクロペンタジエンに変換される、実施態様27の反応システム。
実施態様42. 粒状物質が不活性物質を更に含む、実施態様27の反応システム。
実施態様43. 触媒物質が約100 μｍ〜約10,000μｍの平均直径を有し、かつ不活性物質が約100 μｍ〜約10,000μｍの平均直径を有する、実施態様42の反応システム。
実施態様44. 粒状物質が少なくとも約30質量％の不活性物質を含む、実施態様42の反応システム。
実施態様45. 粒状物質が約30質量％未満の触媒物質を含む、実施態様27の反応システム。
実施態様46. 触媒物質が白金担持ZSM-5 を含む、実施態様27の反応システム。
実施態様47. 粒状物質が非環状C5炭化水素をシクロペンタジエンに変換するのに必要とされる熱の少なくとも約50％を与える、実施態様27の反応システム。
実施態様48. 少なくとも一つの反応器が少なくとも第一反応器及び直列に連結された第二反応器を含み、
供給原料の本体が第一反応器から第二反応器に移動し; かつ
粒状物質の本体が第二反応器から第一反応器に移動する、実施態様27の反応システム。
実施態様49. 第一反応器及び第二反応器がそれぞれ循環流動床反応器である、実施態様48の反応システム。
実施態様50. 少なくとも一つの反応器と流体連結しており、かつ／又は再加熱装置と流体連結している新しい粒状物質流を更に含む、実施態様32の反応システム。
【００６８】
工業上の適用可能性
環状、分枝、及び線状C5炭化水素を含み、必要により水素、C4及び一層軽質の副生物、又はC6及び一層重質の副生物の組み合わせを含んでもよい非環状C5変換方法中に得られた第一の炭化水素反応器流出物はそれ自体で有益な製品である。好ましくは、CPD 及び／又はDCPDが反応器流出物から分離されて精製された生成物流を得てもよく、これらは種々の高価な製品の製造に有益である。
例えば、50質量％以上、又は好ましくは60質量％以上のDCPDを含む精製された生成物流は炭化水素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、及びエポキシ材料を製造するのに有益である。80質量％以上、又は好ましくは90質量％以上のCPD を含む精製された生成物流は下記の反応スキーム (I)に従って生成されるディールス−アルダー反応生成物を製造するのに有益である。:
【化１】
0006602975.tif 000002
【００６９】
式中、Ｒはヘテロ原子又は置換ヘテロ原子、置換又は未置換C1-C50ヒドロカルビル基（しばしば二重結合を含むヒドロカルビル基）、芳香族基、又はこれらのあらゆる組み合わせである。置換基が13-17 族、好ましくは15又は16族からの１個以上の元素、更に好ましくは窒素、酸素又は硫黄を含むことが好ましい。スキーム (I)に示されたモノオレフィンディールス−アルダー反応生成物に加えて、80質量％以上、又は好ましくは90質量％以上CPD を含む精製された生成物流がCPD と下記の一つ以上のディールス−アルダー反応生成物を生成するのに使用し得る：別のCPD 分子、共役ジエン、アセチレン、アレン、二置換オレフィン、三置換オレフィン、環状オレフィン、及び以上の置換別型。好ましいディールス−アルダー反応生成物として、下記の構造に示されるような、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、置換ノルボルネン（酸素含有ノルボルネンを含む）、ノルボルナジエン、及びテトラシクロドデセンが挙げられる。
【化２】
0006602975.tif 000003
【００７０】
以上のディールス−アルダー反応生成物はエチレンの如きオレフィンと共重合された環状オレフィンのポリマー及びコポリマーを製造するのに有益である。得られる環状オレフィンコポリマー及び環状オレフィンポリマー製品は種々の適用、例えば、包装フィルムに有益である。
99質量％以上のDCPDを含む精製された生成物流は、例えば、開環複分解重合 (ROMP)触媒を使用してDCPDポリマーを製造するのに有益である。DCPDポリマー製品は物品、特に成型部品、例えば、風力タービンブレード及び自動車部品を成形するのに有益である。
付加的な成分がまた反応器流出物から分離され、高価な製品の生成に使用されてもよい。例えば、分離されたシクロペンテンはスキーム(II)に示されるように、ポリペンテナマーとしてまた知られている、ポリシクロペンテンを製造するのに有益である。
【化３】
0006602975.tif 000004
【００７１】
分離されたシクロペンタンは発泡剤及び溶媒として有益である。線状及び分枝C5生成物は高級オレフィン及びアルコールへの変換に有益である。環状及び非環状C5製品は、必要により水素化後に、オクタンエンハンサー及び輸送燃料ブレンド成分として有益である。
優先権書類及び／又はそれらがこの明細書と不一致ではない程度についての試験手続を含む、本明細書に記載された全ての書類が参考として本明細書に含まれる。以上の全般の記載及び特別な実施態様から明らかであるように、本発明の形態が説明され、記載されたが、種々の変更が本発明の精神及び範囲から逸脱しないでなし得る。従って、本発明はそれにより限定されないことが意図される。同様に、“含むこと（comprising）”という用語は“含むこと（including）”と同義と考えられる。同様に、組成物、要素又は要素の群が“含むこと”という移行句で先行される時はいつでも、本発明者らは組成物、要素、又は要素の言及に先行する“実質的に・・からなる”、“・・からなる”、“・・からなる群から選ばれる”、又は“・・である”という移行句で同じ組成物又は要素の群をまた意図しており、その逆もまた真であることが理解される。
【符号の説明】
【００７２】
１−反応システム
２−供給原料流
３−第一流出物流
４−触媒流
５−使用済み触媒流
６−反応器
７−水素流
８−内部構造
９、１６−サイクロン
１１−第二流出物流
１２−再加熱装置
１４−復活された触媒物質流
１５−加熱された水素流
１９−再生装置
２０−スチーム流
２４−分離装置
【図１】
0006602975.tif 000005
【図２】
0006602975.tif 000006
【図３】
0006602975.tif 000007