(57)【要約】  エステル基、カルボン酸基、カルボニル基、及び／又はアルコール基を含む飽和又は不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物を含む原料から、直鎖型アルカンを生成する水素化脱酸素プロセスが開示される。このプロセスは、（ｉ）周期表のＩＢ族又はＶＩＩＩ族から選択される約０．１質量％〜１０質量％の金属と、（ｉｉ）約０．５質量％〜１５質量％のタングステン、レニウム、モリブデン、バナジウム、マンガン、亜鉛、クロミウム、ゲルマニウム、スズ、チタン、金、及び／又はジルコニウムと、を含む触媒と、原料を、約１５０℃〜２５０℃の温度、及び、少なくとも３００ｐｓｉｇの水素ガス圧で、接触させる工程を含む。これらの温度及び圧力条件で、原料を触媒と接触させることによって、Ｃ１０〜１８酸素化物は、Ｃ１０〜１８酸素化物と同一の炭素鎖長を有する直鎖型アルカンに水素化脱酸素される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エステル基、カルボン酸基、カルボニル基、及びアルコール基からなる群から選択される部位を含む飽和又は不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物を含む原料から、直鎖型アルカンを生成する水素化脱酸素プロセスであって、
ａ）（ｉ）周期表のＩＢ族又はＶＩＩＩ族から選択される約０．１質量％〜約１０質量％の第１の金属と、（ｉｉ）タングステン、レニウム、モリブデン、バナジウム、マンガン、亜鉛、クロミウム、ゲルマニウム、スズ、チタン、金、及びジルコニウムからなる群から選択される約０．５質量％〜約１５質量％の第２の金属と、を含む触媒と、前記原料を、約１５０℃〜約２５０℃の温度、及び、少なくとも約３００ｐｓｉｇの水素ガス圧で、接触させる工程であって、前記Ｃ１０〜１８酸素化物は、直鎖型アルカンに水素化脱酸素され、且つ、前記直鎖型アルカンは前記Ｃ１０〜１８酸素化物と同一の炭素鎖長を有する、接触させる工程と、
ｂ）場合により、工程（ａ）において生成する前記直鎖型アルカンを回収する工程と、
を含む水素化脱酸素プロセス。
【請求項２】
前記Ｃ１０〜１８酸素化物は、脂肪酸又はトリグリセリドである、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項３】
前記原料は、植物油又はその脂肪酸蒸留物を含む、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項４】
前記原料は、（ｉ）大豆油、パーム油、及びパーム核油からなる群から選択される植物油、又は（ｉｉ）パーム脂肪酸蒸留物を含む、請求項３に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項５】
前記Ｃ１０〜１８酸素化物は、パルミチン酸、ミリスチン酸、又はラウリン酸である、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項６】
前記触媒は、前記第１の金属として約１質量％〜約６質量％の白金と、前記第２の金属として１．５質量％〜約１５質量％のタングステンと、を含む、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項７】
前記触媒は、前記第１の金属として約４質量％〜約６質量％の白金と、前記第２の金属として約１．５質量％〜約２．５質量％のタングステンと、を含む、請求項６に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項８】
前記触媒は、前記第１の金属として約５質量％の白金と、前記第２の金属として約２質量％のタングステンと、を含む、請求項７に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項９】
前記触媒は、前記第１の金属として約２質量％の白金と、前記第２の金属として約５質量％〜約１０質量％のタングステンと、を含む、請求項６に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項１０】
前記触媒は、固体担体を更に含む、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項１１】
前記固体担体は、Ａｌ２Ｏ３を含む、請求項１０に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項１２】
前記温度は約２００℃であり、且つ、前記圧力は約４００ｐｓｉｇである、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項１３】
前記原料及び前記触媒は、有機溶媒において接触する、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項１４】
前記有機溶媒は、テトラデカン、ヘキサデカン、又はそれらの混合物を含む、請求項１３に記載の水素化脱酸素プロセス。
【請求項１５】
前記モル収率は、前記Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素鎖長より炭素原子が１つ以上短い炭素鎖長を有する反応生成物に対して１０％未満である、請求項１に記載の水素化脱酸素プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年９月２０日付けで出願された米国仮特許出願第６１／７０３３０６号明細書の利益を主張するものであり、当該出願のすべての開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、化学処理の分野に関する。より詳細には、本発明は、脂肪酸及びトリグリセリドなどのＣ１０〜１８酸素化物を含む原料から直鎖型の長鎖アルカンを生成するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
長鎖である、アルファ、オメガのジカルボン酸（長鎖二酸「ＬＣＤＡ」）は、様々な化学製品及びポリマー（例えば、長鎖ポリアミド）の合成における原材料として使用される。長鎖二酸の製造に使用される化学プロセスの種類は、これらのプロセスは再生可能ではない石油化学原料に基づいていることなどの、いくつかの制限及び不都合を受ける。又、長鎖二酸を調製するために使用される複反応変換プロセスは、収率の損失、重金属廃棄物、及び還元炉における分解が必要な窒素酸化物をもたらす不要な副生成物を生成する。
【０００４】
化石燃料による高コスト及び環境フットプリント（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）の増加、並びに世界の限られた石油貯蔵を考慮すると、長鎖二酸などの化学製品及びポリマーを製造するために、植物、動物、及び微生物から得られる油脂などの再生可能な供給源を使用することに対する関心が高まっている。
【０００５】
長鎖二酸は、長鎖アルカンから製造可能であり、一方、長鎖アルカンは、水素化脱酸素（ＨＤＯ）を介して、脂肪酸及びトリグリセリドを変換することによって製造可能である。この反応のアルカン生成物は、長鎖二酸を生成するために使用することができるだけでなく、それ自体による燃料、又は、石油原料から得られるディーゼルとの混合物における燃料としても有用である。
【０００６】
再生可能な原料を長鎖アルカンに変換する従来の脱酸素プロセスとしては、接触水素化脱酸素、接触脱炭酸又は熱脱炭酸、接触脱カルボニル、及び接触水素化分解が挙げられる。商業的に利用可能である脱酸素反応は、通常、水素ガスの存在下にて、高圧及び高温下で操作され、そのプロセスは非常に費用のかかるものとなる。いくつかの低圧での脱酸素プロセスの記載もあるが、こうしたプロセスには、低活性、不十分な触媒安定性、及び望ましくない副反応などのいくつかの不利な点がある。通常、これらのプロセスには、高温が必要であり、高い程度の脱炭酸及び脱カルボニルが生じ、長鎖アルカン生成物の鎖長が短くなる。
【０００７】
例えば、特許文献１では、脱炭酸を介して、パルミチン酸（Ｃ１６：０）及びオレイン酸（Ｃ１８：１）から、ペンタデカン（Ｃ１５：０）及びヘプタデカン（Ｃ１７：０）がそれぞれ生成する脱酸素プロセスを開示している。このプロセスにおいても、少なくとも３００℃の反応温度が必要であった。炭素損失を伴う生成物が生成することに加えて、又、脱酸素プロセスでは、ステアリン酸、オレイン酸の不飽和異性体、及び分岐型生成物などの、不完全な脱酸素された生成物が生成した。特許文献２及び特許文献３では開示されたプロセスを使用して、脱炭酸された生成物、並びに、分岐型生成物が形成することが認められた。
【０００８】
特許文献４では、少なくとも３００℃の反応温度を必要とする植物油及び動物油からディーゼル燃料を生成する水素化脱酸素プロセスを開示している。特許文献５によって開示された水素化脱酸素プロセスでは、少なくとも４００℃の反応温度が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００２９２５０号明細書
【特許文献２】米国特許第８１９３４００号明細書
【特許文献３】米国特許第７９９９１４２号明細書
【特許文献４】米国特許第８１４２５２７号明細書
【特許文献５】米国特許第８０２６４０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、低温及び低圧の条件にて実行可能であり、且つ、実質的な炭素損失を伴わず、再生可能な資源から得られる油脂の脂肪酸を、長鎖の直鎖型アルカンに確実に変換する、水素化脱酸素プロセスが継続して必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態においては、本発明は、エステル基、カルボン酸基、カルボニル基、及びアルコール基からなる群から選択される部位を含む飽和又は不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物を含む原料から、直鎖型アルカンを生成する水素化脱酸素プロセスに関する。このプロセスは、（ｉ）周期表のＩＢ族又はＶＩＩＩ族から選択される約０．１質量％〜約１０質量％の第１の金属と、（ｉｉ）タングステン、レニウム、モリブデン、バナジウム、マンガン、亜鉛、クロミウム、ゲルマニウム、スズ、チタン、金、及びジルコニウムからなる群から選択される約０．５質量％〜約１５質量％の第２の金属と、を含む触媒と、原料を、約１５０℃〜約２５０℃の温度、及び、少なくとも約３００ｐｓｉｇの水素ガス圧で、接触させる工程を含む。これらの温度及び圧力条件で、原料を触媒と接触させることによって、Ｃ１０〜１８酸素化物は、Ｃ１０〜１８酸素化物と同一の炭素鎖長を有する直鎖型アルカンに水素化脱酸素される。場合により、水素化脱酸素プロセスは、接触工程において生成する直鎖型アルカンを回収する工程を更に含む。
【００１２】
第２の実施態様においては、Ｃ１０〜１８酸素化物は、脂肪酸又はトリグリセリドである。
【００１３】
第３の実施態様においては、原料は、植物油又はその脂肪酸蒸留物を含む。第４の実施態様においては、原料は、（ｉ）大豆油、パーム油、及びパーム核油からなる群から選択される植物油、又は（ｉｉ）パーム脂肪酸蒸留物を含む。
【００１４】
第５の実施形態においては、Ｃ１０〜１８酸素化物は、パルミチン酸、ミリスチン酸、又はラウリン酸である。この実施形態における水素化脱酸素プロセスによって生成される直鎖型アルカンは、それぞれ、ヘキサデカン、テトラデカン、又はドデカンである。
【００１５】
第６の実施形態においては、触媒は、第１の金属として約１質量％〜約６質量％の白金と、第２の金属として１．５質量％〜約１５質量％のタングステンと、を含む。第７の実施形態においては、触媒は、第１の金属として約４質量％〜約６質量％の白金と、第２の金属として約１．５質量％〜約２．５質量％のタングステンと、を含む。第８の実施形態においては、触媒は、第１の金属として約５質量％の白金と、第２の金属として約２質量％のタングステンと、を含む。第９の実施形態においては、触媒は、第１の金属として約２質量％の白金と、第２の金属として約５質量％〜約１０質量％のタングステンと、を含む。
【００１６】
第１０の実施形態においては、触媒は、固体担体を更に含む。第１１の実施形態においては、固体担体は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含む。
【００１７】
第１２の実施形態においては、水素化脱酸素プロセスの温度は約２００℃であり、且つ、圧力は約４００ｐｓｉｇである。
【００１８】
第１３の実施形態においては、原料及び触媒は、有機溶媒において接触する。第１４の実施形態においては、有機溶媒は、テトラデカン、ヘキサデカン、又はそれらの混合物を含む。
【００１９】
第１５の実施形態においては、水素化脱酸素プロセスのモル収率は、Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素鎖長より炭素原子が１つ以上短い炭素鎖長を有する反応生成物に対して、１０％未満である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書において引用されるすべての特許文献及び非特許文献の開示は、全体として参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００２１】
本明細書において使用される場合、「発明」又は「開示された発明」という用語は、限定されることを意味するものではないが、特許請求の範囲において定義される、又は本明細書において記載される発明のいずれかに一般的に適用される。
【００２２】
「水素化脱酸素」（ＨＤＯ）、「水素化脱酸素プロセス又は反応」、「脱酸素プロセス又は反応」、及び「水素処理」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。本明細書において使用される場合、水素化脱酸素は、水素を使用して、エステル、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、又はアルコールなどの、酸素含有有機化合物の酸素含有量を低減する化学プロセスを意味する。このような化合物の完全な水素化脱酸素は、通常、アルカンを生成し、この場合に、酸素原子に前もって結合した炭素原子は、水素で飽和する（即ち、炭素原子は「水素化脱酸素」されている）。例えば、カルボン酸基又はアルデヒド基の水素化脱酸素は、メチル基（−ＣＨ３）を生成し、一方、ケトン基の水素化脱酸素は、分子内の炭素部位−ＣＨ２−を生成する。
【００２３】
又、本明細書において記載される水素化脱酸素プロセスは、アルケン（Ｃ＝Ｃ）及びアルキン（Ｃ≡Ｃ）基をＣ−Ｃ基に還元する。従って、この水素化脱酸素プロセスは、有機化合物における不飽和部位を還元するプロセスとも称することができる。
【００２４】
本明細書において使用される場合、水素化脱酸素は、カルボン酸基の除去（即ち、脱炭酸）、又は、カルボニル基の除去（即ち、脱カルボニル）により生じるなどの、炭素−炭素結合を切断することによって、炭化水素の酸素含有量を低減するプロセスを意味するものではない。本明細書においては、水素化脱酸素は、酸素化された炭素部位を不完全に還元するプロセス（例えば、カルボン酸基のカルボニル基又はアルコール基への還元）も意味するものではない。
【００２５】
「アルカン」、「パラフィン」、及び「飽和炭化水素」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。本明細書において使用される場合、アルカンは、水素及び炭素原子のみからなる化合物を意味し、この場合に、炭素原子は、単結合によってのみ結合される（即ち、飽和化合物である）。
【００２６】
「直鎖型アルカン」、「直鎖アルカン」、「ｎ−アルカン」、及び「ｎ−パラフィン」という用語は、本明細書において相互に交換して使用され、且つ、２つの末端メチル基のみを有し、且つ、それぞれの分子内（末端ではない）の炭素原子は、２つの水素と２つの炭素に結合するアルカンを意味する。直鎖型アルカンの略記した式は、ＣｎＨ２ｎ＋２である。直鎖型アルカンは、３つ以上の末端メチル基を有する分岐型アルカンとは異なる。
【００２７】
本明細書において使用される場合、「Ｃ１０〜１８酸素化物」という用語は、１つ以上の炭素原子が酸素原子と結合した（即ち、１つ以上の酸素化された炭素）１０〜１８の炭素原子の直鎖を意味する。このような酸素が結合した炭素原子は、１つ以上のアルコール、カルボニル、カルボン酸、エステル、及び／又はエーテル部位の形態で、Ｃ１０〜１８酸素化物に含まれる。当技術分野において理解されるように、存在する場合、カルボン酸、エステル、及び／又はエーテル部位は、Ｃ１０〜１８酸素化物の一方の又は両方の末端に位置することになる。
【００２８】
Ｃ１０〜１８酸素化物は、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、又は１８の炭素原子の長さであることができるが、通常は、１０、１２、１４、１６、又は１８の炭素原子の偶数の長さを有する。本明細書において言及されるＣ１０〜１８酸素化物の例としては、これらに限定されるものではないが、エステル、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、及びアルコールが挙げられる。
【００２９】
本明細書において使用される場合、「飽和Ｃ１０〜１８酸素化物」は、構成する炭素原子が、単結合（即ち、二重又は三重結合でない）によって互いに結合されるＣ１０〜１８酸素化物を意味する。飽和Ｃ１０〜１８酸素化物の例は、ステアリン酸（Ｃ１８：０）である。
【００３０】
本明細書において使用される場合、「不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物」は、１つ以上の二重（アルケン）又は三重（アルキン）結合が、Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素原子鎖に存在するＣ１０〜１８酸素化物を意味する。不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物の例は、オレイン酸（Ｃ１８：１）及びリノール酸（Ｃ１８：２）であり、それぞれ１つ及び２つの二重結合を含む。
【００３１】
本明細書において使用される場合、「エステル基」は、エーテル結合に隣接したカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）を有する有機部位（以下に定義される）を意味する。エステル基の一般式は、
【化１】
2015533812.tif 000002
である。本明細書における前述のエステルの式におけるＲは、９〜１７の炭素原子からなる直鎖を意味し、この方式では、Ｃ＝Ｏ炭素原子は、エステル基を含むＣ１０〜１８酸素化物の１０〜１８番目の炭素原子を表す。例えば、Ｒ’基は、アルキル又はアリール基を意味する。エステル基の例は、１つ、２つ、又は３つの脂肪酸をそれぞれ含み、グリセリンにエステル化されたモノグリセリド、ジグリセリド、及びトリグリセリドにおいて見られる。前述の式に対して、モノグリセリドのＲ’基は、分子のグリセリン部分を意味するものである。開示された水素化脱酸素プロセスによってエステルから生成される直鎖型アルカンは、Ｒ基及びＣ＝Ｏ基の炭素原子を含む。
【００３２】
本明細書において使用される場合、「カルボン酸基」又は「有機酸基」は、「カルボキシル」又は「カルボキシ」基（ＣＯＯＨ）を有する有機部位を意味する。カルボン酸基の一般式は、
【化２】
2015533812.tif 000003
である。前述のカルボン酸の式におけるＲは、９〜１７の炭素原子からなる直鎖を意味し、この方式では、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）炭素原子は、カルボン酸基を含むＣ１０〜１８酸素化物の１０〜１８番目の炭素原子を表す。開示された水素化脱酸素プロセスによって生成される直鎖型アルカンは、カルボキシル基炭素原子を保持する（即ち、生成物は、Ｃ１０〜１８酸素化物基質に対して脱炭酸されない）。
【００３３】
本明細書において使用される場合、「カルボニル基」は、酸素原子に二重結合で結合した炭素原子（Ｃ＝Ｏ）を意味する。カルボニル基は、Ｃ１０〜１８酸素化物のいずれかの又は両方の端部に位置することができ、このような分子は、アルデヒドと称されることができる。或いは、１つ以上のカルボニル基は、Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素原子鎖内に位置することができ、このような分子は、ケトンと称されることができる。
【００３４】
本明細書において使用される場合、「アルコール基」は、「ヒドロキシル」又は「ヒドロキシ」（ＯＨ）基に結合する炭素原子を意味する。１つ以上のアルコール基は、Ｃ１０〜１８酸素化物のいかなる炭素にも位置することができる（いずれかの又は両方の端部、及び／又はＣ１０〜１８酸素化物炭素鎖の１つ以上の分子内の炭素）。
【００３５】
「原料」及び「供給物」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。原料は、飽和及び／又は不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物を含む材料を意味する。原料は「再生可能な」又は「バイオ再生可能な」原料であることができ、生物学的供給源又は生物学的に誘導された供給源から得られる材料を意味する。
【００３６】
このような原料の例は、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、遊離脂肪酸、及び／又はそれらの組み合わせを含む材料であり、油脂などの脂質を含む。「油性の原料」とも称されることができる、これらの特定のタイプの、「油性の原料」とも呼ばれる原料としては、動物脂肪、動物油、鳥肉脂肪、鳥肉油、植物脂肪、植物油、酵母油（ｙｅａｓｔ  ｏｉｌ）、レンダー処理された脂肪（ｒｅｎｄｅｒｅｄ  ｆａｔ）、レンダー処理された油（ｒｅｎｄｅｒｅｄ  ｏｉｌ）、レストラン用グリース、茶色くなったグリース、廃棄する業務用揚げ油、魚油、魚脂肪、及びそれらの組み合わせが挙げられる。脂肪又は油を含む原料の場合、すべての又は大部分のＣ１０〜１８酸素化物は、エステルの形態（グリセリンにエステル化した脂肪酸）で、原料に含まれることは、当業者によって理解されているはずである。開示されたプロセスによるこのようなＣ１０〜１８酸素化物の水素化脱酸素は、エステルした脂肪酸のエステル基の完全な還元を伴い、脂肪酸及びグリセリン分子の間のエステル結合を切断することを部分的に引き起こす。
【００３７】
或いは、原料は、飽和又は不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物を含む石油由来の又は化石燃料由来の材料を意味することができる。
【００３８】
本明細書において使用される場合、「脂肪酸蒸留物」及び「油の脂肪酸蒸留物」という用語は、特定のタイプの油の脂肪酸を含む組成物を意味する。例えば、パーム脂肪酸蒸留物は、パーム油に存在する脂肪酸を含む。脂肪酸蒸留物は、通常、植物油精練プロセスの副生成物である。
【００３９】
「部位」、「化学的部位」、「官能部位」、及び「官能基」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。本明細書において使用される場合、部位は、酸素原子に結合した炭素原子を含む炭素基を意味する。本明細書において使用される場合、部位の例としては、エステル、カルボン酸、カルボニル、及びアルコール基が挙げられる。
【００４０】
「質量パーセント」、「質量％（ｗｔ％）」、及び「質量−質量％（％ｗ／ｗ）」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。質量パーセントは、組成物又は混合物に含まれるように、質量基準での材料のパーセンテージを意味する。例えば、質量パーセントは、本明細書において記載される触媒に存在する質量による金属のパーセンテージを意味する。特に注記がなければ、本明細書において開示される金属のすべてのパーセンテージ量は、触媒における金属の質量パーセントを意味する。
【００４１】
本明細書において使用される場合、「ｐｓｉｇ」（平方インチゲージ当たりのポンドフォース）は、海面での大気圧に対する圧力の単位を意味する。３０ｐｓｉｇは、例えば、４４．７ｐｓｉの絶対圧を表す（即ち、３０プラス１４．７の大気中のｐｓｉ）。
【００４２】
「触媒」及び「金属触媒」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。触媒は、それ自体が消費される又は化学的変化を受けることなく、Ｃ１０〜１８酸素化物水素化脱酸素の速度を上昇させる金属を含む。触媒は、一般的に、反応物の量に対して少量で存在する。
【００４３】
「周期表」及び「元素の周期表」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。
【００４４】
「固体担体」、「担体」、及び「触媒担体」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。固体担体は、活性金属が固定される材料を意味する。固体担体を含む本明細書において記載される触媒は、「担持金属触媒」の例である。
【００４５】
「比表面積」、「表面積」、及び「固体担体表面積」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。固体担体の比表面積は、固体担体のグラム当たりの平方メートル（ｍ２／ｇ）として、本明細書において表される。本明細書において開示される固体担体の比表面積は、例えば、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法（Ｂｒｕｎａｕｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．６０：３０９−３１９、参照により本明細に組み込まれる）を使用して、測定されることができる。
【００４６】
「含浸」及び「添加」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。含浸とは、固体担体において金属塩を微細化された形状又は層にするプロセスを意味する。一般的に、このプロセスは、固体担体及び金属塩溶液を含む混合物を乾燥させることを要する。乾燥した生成物は、「前触媒」と称されることができる。
【００４７】
本明細書において使用される場合、「焼成する」及び「焼成」という用語は、前触媒の乾燥した金属塩を金属的な又は酸化物の状態に変換する熱処理を意味する。熱処理は、不活性又は活性の大気中において実施可能である。
【００４８】
「モル収率」、「反応収率」、及び「収率」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。モル収率とは、モル基準で測定される、化学反応において得られた生成物の量を意味する。この量は、パーセンテージ、即ち、反応生成物のすべてにおける特定の生成物のパーセント量として表されることができる。
【００４９】
「反応混合体」、「反応混合物」、及び「反応組成物」という用語は、本明細書において相互に交換して使用される。反応混合体は、原料（基質）及び触媒を最小限に含むことができる。反応混合体は、溶媒を更に含むことができる。反応混合体は、水素化脱酸素の温度及び圧力条件を適用する前又は間に反応混合体が存在するものと特定することができる。
【００５０】
低温及び低圧の条件にて実行可能であり、且つ、実質的な炭素損失を伴わず、原料におけるＣ１０〜１８酸素化物を直鎖型アルカンに変換する、水素化脱酸素プロセスが、本明細書において開示される。従って、このプロセスは、より低温及び低圧条件にて実践可能であることから、このプロセスは、望ましくない副生成物の生成をより低減し、且つ、より経済的となる。
【００５１】
開示された発明の実施形態は、エステル基、カルボン酸基、カルボニル基、及びアルコール基からなる群から選択される部位を含む飽和又は不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物を含む原料から、直鎖型アルカンを生成する水素化脱酸素プロセスに関する。このプロセスは、（ｉ）周期表のＩＢ族又はＶＩＩＩ族から選択される約０．１質量％〜約１０質量％の第１の金属と、（ｉｉ）タングステン、レニウム、モリブデン、バナジウム、マンガン、亜鉛、クロミウム、ゲルマニウム、スズ、チタン、金、及びジルコニウム
からなる群から選択される約０．５質量％〜約１５質量％の第２の金属と、を含む触媒と、原料を、約１５０℃〜約２５０℃の温度、及び、少なくとも約３００ｐｓｉｇの水素ガス圧で、接触させる工程を含む。これらの温度及び圧力条件で、原料を触媒と接触させることによって、Ｃ１０〜１８酸素化物は、Ｃ１０〜１８酸素化物と同一の炭素鎖長を有する直鎖型アルカンに水素化脱酸素される。場合により、水素化脱酸素プロセスは、接触工程において生成する直鎖型アルカンを回収する工程を更に含む。
【００５２】
開示された発明の特定の実施形態において使用される原料は、１つ以上のモノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、遊離脂肪酸、及び／又はそれらの組み合わせを含む材料を含むことができ、且つ、油脂などの脂質を含むことができる。このような原料の例としては、動物、鳥、魚、植物、微生物、酵母、菌、細菌、藻、鞭毛生物、及び／又は黄色植物から得られる脂肪及び／又は油が挙げられる。植物油の例としては、カノーラ油、とうもろこし油、パーム核油、ｃｈｅｒｕ種子油（ｃｈｅｒｕ  ｓｅｅｄ  ｏｉｌ）、野生のアプリコット種子油、胡麻油、モロコシ油、大豆油、なたね油、大豆油、菜種油、トール油、ヒマワリ油、麻実油、オリーブ油、亜麻仁油、やし油、ヒマシ油、落花生油、パーム油、カラシ油、綿実油、カメリナ油、ジャトロファ油、及びハマナ油が挙げられる。その他の原料としては、例えば、レンダー処理された油脂、レストラン用グリース、黄色及び茶色くなったグリース、廃棄する業務用揚げ油、獣脂、ラード、鯨油、牛乳の脂肪、魚油、藻類の油、酵母油、微生物油、酵母バイオマス、微生物バイオマス、下水汚泥、及びソープストックが挙げられる。
【００５３】
脂肪酸蒸留物などの油の誘導体は、本発明の特定の実施形態において使用可能である原料のその他の例である。植物油蒸留物（例えば、パーム脂肪酸蒸留物）は、脂肪酸蒸留物の好適な例である。本明細書において開示される油脂のいずれかの脂肪酸蒸留物が、本発明において使用されることができる。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態においては、原料は、植物油又はその脂肪酸蒸留物を含む。別の好ましい実施形態においては、原料は、（ｉ）大豆油、パーム油、及びパーム核油からなる群から選択される植物油、又は（ｉｉ）パーム脂肪酸蒸留物を含む。パーム油は、アブラヤシの果物の中果皮（パルプ）から得られ、一方、パーム核油はアブラヤシの核から得られる。通常、パーム油に含まれる脂肪酸は、パルミチン酸（約４４％）、オレイン酸（約３７％）、リノール酸（約９％）、ステアリン酸及びミリスチン酸を含む。通常、パーム核油に含まれる脂肪酸は、ラウリン酸（約４８％）、ミリスチン酸（約１６％）、パルミチン酸（約８％）、オレイン酸（約１５％）、カプリン酸、カプリル酸、ステアリン酸、及びリノール酸を含む。通常、大豆油は、リノール酸（約５５％）、パルミチン酸（約１１％）、オレイン酸（約２３％）、リノレン酸及びステアリン酸を含む。
【００５５】
開示された発明の特定の実施形態において使用可能である化石燃料由来の原料及びその他のタイプの原料としては、石油系生成物、使用済みモーター油及び工業用潤滑油、使い古したパラフィンワックス、石炭由来の液体類、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、及び低密度ポリエチレンなどのプラスチックの解重合から得られる液体、並びに、石油化学プロセス及び化学プロセスから副生成物として生じるその他の合成油が挙げられる。
【００５６】
本明細書において使用可能であるその他の原料の例は、米国特許出願公開第２０１１／０３００５９４号明細書に記載されており、参照により本明細に組み込まれる。
【００５７】
原料に含まれるＣ１０〜１８酸素化物は、脂肪酸又はトリグリセリドであることができる。原料は、遊離の形態の（即ち、エステル化されていない）、又は、エステル化された１つ以上の脂肪酸を含むことができる。エステル化された脂肪酸は、例えば、グリセリド分子（即ち、脂肪又は油における）又は脂肪酸アルキルエステル（例えば、脂肪酸メチルエステル又は脂肪酸エチルエステル）の中に含まれるものであることができる。脂肪酸は、飽和型又は不飽和型であることができる。不飽和脂肪酸の例は、１つの二重結合のみが脂肪酸炭素鎖に存在する場合、モノ不飽和脂肪酸（ＭＵＦＡ）であり、且つ、脂肪酸炭素鎖が２つ以上の二重結合を有する場合、多不飽和脂肪酸（ＰＵＦＡ）である。原料における脂肪酸Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素鎖長は、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、又は１８の炭素原子であることができる。好ましくは、炭素鎖長は、１０、１２、１４、１６、又は１８の炭素原子である。別の好ましい脂肪酸長さは、１０〜１４の炭素原子である。更に別の好ましい脂肪酸長さは、１６〜１８の炭素原子である。原料中に存在することができる脂肪酸の例を、表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
開示された発明において使用される原料に含まれる酸素化物は、１０〜１８の炭素原子の長さを有するが、この範囲外の炭素長を有するその他の酸素化物が、原料に存在することもできる。例えば、原料として使用可能である油脂のグリセリド及び遊離脂肪酸は、約８〜２４の炭素原子の長さの炭素鎖を含むこともできる。換言すれば、原料は、Ｃ１０〜１８酸素化物のみを含む必要はない。
【００６０】
脂質及び遊離脂肪酸によって表されるＣ１０〜１８酸素化物は、エステル及びカルボン酸部位をそれぞれ含む。その他のタイプのＣ１０〜１８酸素化物は、１つ以上のカルボニル及び／又はアルコール部位を含むＣ１０〜１８酸素化物などの原料に含まれることができる。更にその他のタイプのＣ１０〜１８酸素化物は、前述の部位のいずれかのうちの２つ以上を含むことができる。例としては、２つ以上の、アルコール部位（例えば、ジオール）、カルボニル部位（例えば、ジケトン又はジアルデヒド）、カルボン酸部位（ジカルボン酸）、又はエステル部位（ジエステル）を含むＣ１０〜１８酸素化物が挙げられる。
アルコール及びカルボニル部位（例えば、ヒドロキシケトン及びヒドロキシアルデヒド）、アルコール及びカルボン酸部位（例えば、ヒドロキシカルボン酸）、アルコール及びエステル部位（例えば、ヒドロキシエステル）、カルボニル及びカルボン酸部位（例えば、ケト酸）、又はカルボニル及びエステル部位（例えば、ケトエステル）を含むＣ１０〜１８酸素化物は、開示された発明の実施形態において使用可能である原料のその他の例示の成分である。
【００６１】
原料は、２つ以上のエステル及び／又はエーテル結合によってともに結合された１つ以上のＣ１０〜１８酸素化物を含むことができる。こうしたＣ１０〜１８酸素化物は、開示された水素化脱酸素プロセスの間、互いに分離され、こうした分子から酸素を除去することによって、エステル及び／又はエーテル結合を壊す。同様に、脂肪酸エステル結合は、酸素を除去することによって壊されることから、グリセリド原料に含まれる脂肪酸Ｃ１０〜１８酸素化物は、開示された水素化脱酸素プロセスの間、グリセリドのグリセリン成分から分離される。従って、異なるタイプの直鎖型アルカンは、Ｃ１０〜１８酸素化物がエステル及び／又はエーテル結合によって結合される場合であっても、２つ以上の異なるＣ１０〜１８酸素化物を含む原料から生成可能である。こうしたタイプのＣ１０〜１８酸素化物はすべて、原料の構成成分であることができる。
【００６２】
Ｃ１０〜１８酸素化物の直鎖は、直鎖の炭素原子の１つから、炭素−炭素結合を介して、任意のアルキル又はアリールの分岐鎖に結合されることはない。例えば、特定の実施形態においては、ラウリン酸は、Ｃ１０〜１８酸素化物である一方、−ＣＨ２−部位の１つにおいてアルキル基置換を有するラウリン酸（例えば、１１−メチルラウリン酸）は、本明細書において記載されるタイプのＣ１０〜１８酸素化物ではない。開示された水素化脱酸素プロセスは、炭素−炭素結合を除去する及び／又は構築することを伴う異性化の事象を伴うことはない。従って、イソデカン、イソドデカン、イソテトラデカン、イソヘキサデカン、及びイソオクタデカンなどの分岐型アルカン生成物は生成されることはない。
【００６３】
開示された発明の特定の実施形態においては、Ｃ１０〜１８酸素化物は、原料自体を構成することができる。このような原料の例は、特定の脂肪酸の純粋な又は実質的に純粋な調製物である。或いは、原料は、複数の別個のＣ１０〜１８酸素化物（即ち、互いに結合されていない異なる分子）を含むことができる。前述の原料のいずれかの混合物が、開示された水素化脱酸素プロセスにおける共同供給物成分として使用されることができる。
【００６４】
直鎖型アルカンは、開示された水素化脱酸素プロセスにおいて飽和又は不飽和Ｃ１０〜１８酸素化物から生成される。特定の実施形態において生成される直鎖型アルカンとしては、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、及びオクタデカンが挙げられ、この場合に、偶数の炭素原子番号を有する直鎖型アルカンであるものが、好ましい実施形態において生成される。
【００６５】
前述で開示されたように、ドデカンは、開示された水素化脱酸素プロセスの特定の実施形態において生成される直鎖型アルカンである。ドデカノール、ドデシルアルデヒド、ドデシルケトン、ラウリン酸、ラウリン酸ラウリル、及び／又は、例えば、Ｃ１２鎖の１つ以上の炭素原子が酸素原子に結合した任意のその他のＣ１２酸素化物を含む様々なＣ１２酸素化物を原料として使用して、ドデカンを生成することができる。
【００６６】
ヘキサデカンは、開示された水素化脱酸素プロセスによって生成可能である直鎖型アルカンである。ヘキサデカノール（例えば、セチルアルコール）、ヘキサデシルアルデヒド、ヘキサデシルケトン、パルミチン酸、パルミチン酸パルミチル、及び／又は、例えば、Ｃ１６鎖の１つ以上の炭素原子が酸素原子に結合した任意のその他のＣ１６酸素化物を含む様々なＣ１６酸素化物を原料として使用して、ヘキサデカンを生成することができる。特定の実施形態における原料は、これらの様々なＣ１６酸素化物のいずれかを含むことができる。例えば、原料は、パルミチン酸（即ち、パルミトイル基を含む）又はパルミトレイン酸（即ち、９−ヘキサデセノイル基を含む）を含む油又は脂肪であることができる。
【００６７】
オクタデカンは、開示された水素化脱酸素プロセスによって生成可能である直鎖型アルカンである。オクタデカノール（例えば、ステアリルアルコール）、オクタデシルアルデヒド、オクタデシルケトン、ステアリン酸、ステアリン酸ステアリル、及び／又は、例えば、Ｃ１８鎖の１つ以上の炭素原子が酸素原子に結合した任意のその他のＣ１８酸素化物を含む様々なＣ１８酸素化物を原料として使用して、オクタデカンを生成することができる。特定の実施形態における原料は、これらの様々なＣ１８酸素化物のいずれかを含むことができる。例えば、原料は、ステアリン酸（即ち、ステアロイル基を含む）、オレイン酸（即ち、９−オクタデセノイル基を含む）、又はリノール酸、（即ち、９，１２−オクタデカジエノイル基）を含む油又は脂肪であることができる。
【００６８】
直鎖型アルカンのモル収率は、開示された発明の特定の実施形態において少なくとも約２５％である。その他の実施形態においては、直鎖型アルカンのモル収率は、少なくとも約１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、又は９５％である。例えば、ラウリン酸がこのプロセスに用いる原料に含まれるＣ１０〜１８酸素化物である場合、ドデカンのモル収率は、少なくとも約２５％である。
【００６９】
開示された水素化脱酸素プロセスの直鎖型アルカン生成物の炭素鎖長は、Ｃ１０〜１８酸素化物と同一の炭素鎖長である。例えば、Ｃ１０〜１８酸素化物がラウリン酸である場合、得られる直鎖型アルカンは、ドデカン（ラウリン酸及びドデカンはともに、１２の炭素原子からなる炭素鎖長を有する）である。別の例としては、Ｃ１０〜１８酸素化物がパルミチン酸である場合、得られる直鎖型アルカンは、ヘキサデカン（パルミチン酸及びヘキサデカンはともに、１６の炭素原子からなる炭素鎖長を有する）である。従って、開示されたプロセスにおいて生成される直鎖型アルカンは、原料におけるＣ１０〜１８酸素化物の完全に水素で飽和された還元形態を表している。例えば、開示された水素化脱酸素プロセスにより、カプリン酸からデカン、ラウリン酸からドデカン、ミリスチン酸及びミリストレイン酸からテトラデカン、パルミチン酸及びパルミトレイン酸からヘキサデカン、及び、ステアリン酸、オレイン酸、及びリノール酸からオクタデカンが生成する。脂肪酸が遊離である又はエステル化されているかに関わらず、これらの直鎖型アルカンが生成する。開示されたプロセスの際、エステル及び／又はエーテル結合を介して１つ以上のその他の成分に結合するＣ１０〜１８酸素化物は、Ｃ１０〜１８酸素化物の完全に水素で飽和された還元形態を表す直鎖型アルカンを生成する。
【００７０】
開示された発明の特定の実施形態においては、モル収率は、Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素鎖長より炭素原子が１つ以上短い炭素鎖長を有する反応生成物に対して、約１０％未満である。例えば、ラウリン酸がこのプロセスに用いる原料に含まれるＣ１０〜１８酸素化物である場合、１１の炭素原子からなる鎖長を有するウンデカンのモル収率は、約１０％未満である。その他の実施態様においては、モル収率は、Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素鎖長より炭素原子が１つ以上短い炭素鎖長を有する反応生成物に対して、約１％、２％、３
％、４％、５％、６％、７％、８％、又は９％未満である。開示された発明を用いたこのような副生成物の低いレベルは、水素化脱酸素反応の際、脱炭酸及び／又は脱カルボニルの事象によるＣ１０〜１８酸素化物の炭素損失は低いレベルであることを反映している。従って、開示されたプロセスによって、Ｃ１０〜１８酸素化物の炭素−炭素結合が著しく切断されることはない。
【００７１】
開示された発明の特定の実施形態におけるその他のタイプの副生成物のモル収率は、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、又は１５％未満である。このようなその他の副生成物としては、１つ以上の酸素化された炭素原子（例えば、アルコール基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基）、及び／又は、１つ以上の不飽和点を保持する、Ｃ１０〜１８酸素化物の不完全な還元形態を表す生成物が挙げられる。原料にラウリン酸を使用する場合、副生成物の例としては、ドデカノール及びラウリン酸ラウリルが挙げられる。
【００７２】
開示された水素化脱酸素プロセスは、例えば、ラウリン酸又はドデカノールをドデカンに変換する能力に関して試験されることができる。換言すれば、任意のＣ１０〜１８酸素化物をアルカンに変換する水素化脱酸素プロセスは、原料としてラウリン酸又はドデカノールを使用して試験されることができ、ラウリン酸又はドデカノールについて試験される際のこうようなプロセスは、直鎖型アルカンについて前述で列挙されたドデカンのモル収率を有することができる。同様に、ラウリン酸又はドデカノールについて試験される際のこのようなプロセスは、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、又は１５％未満の副生成物のモル収率を有することができる。
【００７３】
開示されたプロセスにおいて生成される直鎖型アルカンは、例えば、クロースカット（ｃｌｏｓｅ−ｃｕｔ）蒸留などの当技術分野において周知のいかなる手段によっても単離可能である。必要に応じて、モレキュラーシーブによる選択的吸着を使用して、直鎖型アルカンより大きい反応副生成物から、直鎖型アルカンを更に精製することができる。モレキュラーシーブは、孔によって相互接続される一連の中心腔を有する合成ゼオライトを含むことができる。孔は、直鎖型アルカンが通過できるのに十分な大きさの、しかし、分岐型副生成物が通過できるのに十分な大きさではない直径を有する。モレキュラーシーブを用いる商業的な単離プロセスとしては、例えば、ＩｓｏＳｉｖ（商標）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、Ｍｏｌｅｘ（商標）（ＵＯＰＬＬＣ）、及びＥｎｓｏｒｂ（商標）（Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が挙げられる。
【００７４】
開示された発明は、約１５０℃〜約２５０℃の温度、及び、少なくとも約３００ｐｓｉｇの水素ガス圧で、Ｃ１０〜１８酸素化物を含む原料を触媒と接触させる工程を含む。
【００７５】
原料を触媒と接触させる工程は、制御された温度及び圧力条件にて反応を実施することを可能にする当技術分野において周知の反応容器又は任意のその他の容器において、実施されることができる。例えば、接触工程は、押し出し流れ式の、管状の又はその他の固定層反応器などの、充填層反応器において実施される。充填層反応器は、単一の充填層であることができ、或いは、直列及び／又は平行で複数の層を含むことができることを理解すべきである。或いは、接触工程は、バッチ式反応器、連続撹拌槽型反応器、及び／又は気泡塔反応器を含む、スラリー反応器において実施されることができる。スラリー反応器においては、触媒は、濾過又は遠心作用によって反応混合物から除去されることができる。反応容器のサイズ／容量は、選択した量の原料及び触媒を取り扱うのに適していなければならない。
【００７６】
接触工程は、当技術分野において周知である任意の連続式又はバッチ式処理システムにおいて実施されることができる。連続式プロセスは、直列で一連の２つ以上の反応器を用いる多段式であることができる。新たな水素は、このタイプのシステムにおけるそれぞれの反応器の注入口で加えることができる。再循環流は、それぞれの反応器における所望の温度を維持する助けをするために使用することもできる。反応器の温度は、新たな原料温度及び再循環速度を制御することによって、制御されることもできる。
【００７７】
特定の実施形態においては、接触工程は、反応成分が、前述の温度及び水素ガス圧条件に供される前に、及び／又は、その間に、原料及び触媒を撹拌する又は混合する工程を含むことができる。撹拌は、例えば、メカニカルスターラーを用いて、又は、スラリー反応器システムにおいて実施可能である。
【００７８】
特定の実施形態における接触工程は、有機溶媒又は水などの溶媒において実施されることができる。溶媒は、純粋な又は実質的に純粋な（例えば、＞９９％又は＞９９．９％純粋な）１種類の溶媒からなることができ、或いは、ともに混合された２つ以上の異なる溶媒を含むことができる。溶媒は、均一であること（例えば、単相）ができ、或いは、異成分から成ること（例えば、２つ以上の相）ができる。好ましい実施形態においては、原料及び触媒は、有機溶媒において接触する。特定の実施形態において使用される有機溶媒は、無極性又は極性であることができる。別の実施形態においては、有機溶媒は、テトラデカン、ヘキサデカン、又はドデカンを含む。或いは、有機溶媒は、６〜１８の炭素原子からなる鎖長を有するものなどの別のアルカンであることができる。有機溶媒は、水素を溶解する能力に基づいて選択されることができる。例えば、水素ガス圧によりもたらされる実質的にすべての水素が、開示された水素化脱酸素プロセスの前に、及び／又は、その間に、溶液中に存在するように、溶媒は、水素に対して比較的高い溶解性を有することができる。質量に基づく（例えば、グラム）溶媒の原料基質に対する比は、約１：１〜１５：１、好ましくは約２：１〜１０：１であることができる。
【００７９】
溶媒は、例えば、テトラデカン、ヘキサデカン、又はそれらの混合物であることができる。本発明の特定の実施形態では、テトラデカン及びヘキサデカンを含む溶媒を使用する。このような溶媒の例は、約１５：１、１６：１、１７：１、１８：１、１９：１、又は２０：１のテトラデカンのヘキサデカンに対する比であり、この比は、質量に基づいて（例えば、グラム）決定される。テトラデカンのヘキサデカンに対する約１７：１の比が、特定の実施形態において好ましい。本明細書において開示される特定の水素化脱酸素反応において、テトラデカン及びヘキサデカンのこれらの相対量を有する溶媒は、生成物の収率を上げることができる。これらの比は、水素化脱酸素反応の当初の溶媒条件（例えば、すべての反応成分の添加直後の反応条件、及び／又は、上昇した温度及び圧力条件を適用する前の反応条件）の特性を決定することができる。
【００８０】
開示されたプロセスの接触工程は、約１５０℃〜約２５０℃の温度、及び、少なくとも約３００ｐｓｉｇの水素ガス圧で実施される。特定の実施形態における温度は、約１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃、又は２５０℃であることができる。或いは、温度は、約１５０℃〜約２００℃である。開示された発明のその他の実施形態においては、温度は約２００℃であり、且つ、圧力は、約４００ｐｓｉｇである。特定の実施形態における水素ガス圧は、約３００ｐｓｉｇ〜約１０００ｐｓｉｇ、約３００ｐｓｉｇ〜約５００ｐｓｉｇ、約３５０ｐｓｉｇ〜約４５０ｐｓｉｇ、又は約４００ｐｓｉｇであることができる。
【００８１】
原料及び触媒は、約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０時間、前述の温度及び水素圧条件のいずれかにおいて、接触することができる。或いは、原料及び触媒は、連続する期間の間、前述の温度及び水素圧条件のいずれかに供されることができる。
【００８２】
特定の実施形態においては、原料を触媒に接触させる前に、原料は水素と接触して、原料／水素混合物を形成する。その他の実施態様においては、原料を水素及び／又は触媒に接触させる前に、溶媒又は希釈液が原料に加えられる。例えば、原料／溶媒混合物を形成した後に、水素と接触して、原料／溶媒／水素混合物を形成することができ、次いで触媒と接触する。
【００８３】
広範囲の適切な触媒濃度が、開示されたプロセスにおいて使用されることができ、この場合に、反応器当たりの触媒の量は、一般的に、反応器のタイプに依存する。固定層反応器の場合、反応器当たりの触媒の量は高くなり、一方、スラリー反応器では、その量はより低くなる。通常、スラリー反応器では、触媒は、反応器容量の０．１〜約３０質量％を占める。
【００８４】
開示された発明は、（ｉ）周期表のＩＢ族又はＶＩＩＩ族から選択される約０．１質量％〜約１０質量％の第１の金属と、（ｉｉ）タングステン、レニウム、モリブデン、バナジウム、マンガン、亜鉛、クロミウム、ゲルマニウム、スズ、チタン、金、及びジルコニウムからなる群から選択される約０．５質量％〜約１５質量％の第２の金属と、を含む触媒と、Ｃ１０〜１８酸素化物を含む原料を接触させる工程を含む。従って、第１の金属は、ＩＢ族の金属である、銅、銀、又は金であることができ、又は、ＶＩＩＩ族の金属である、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、又は白金であることができる。特定の好ましい実施形態においては、第１の金属は、１つ以上の白金、銅、ニッケル、パラジウム、ロジウム、又はイリジウムである。
【００８５】
特定の実施形態における触媒は、質量％で、約０．１％、０．５％、１．０％、１．５％、２．０％、２．５％、３．０％、３．５％、４．０％、４．５％、５．０％、５．５％、６．０％、６．５％、７．０％、７．５％、８．０％、８．５％、９．０％、９．５％、又は１０％の、前述の第１の金属のいずれか１つ以上と、質量％で、約０．５％、１．０％、１．５％、２．０％、２．５％、３．０％、３．５％、４．０％、４．５％、５．０％、５．５％、６．０％、６．５％、７．０％、７．５％、８．０％、８．５％、９．０％、９．５％、１０．０％、１０．５％、１１．０％、１１．５％、１２．０％、１２．５％、１３．０％、１３．５％、１４．０．％、１４．５％、又は１５．０％の、前述の第２の金属のいずれか１つ以上と、を含むことができる。第１の金属及び第２の金属は、異なるものであり、そのため、触媒は、少なくとも２つの異なる金属を有する。特定の実施形態においては、触媒は、２つ以下又は３つ以下の異なる金属を含む。
【００８６】
触媒は、例えば、第１の金属として白金と、第２の金属としてタングステンと、を含むことができる。好ましい実施形態においては、触媒は、第１の金属として約４質量％〜約６質量％の白金と、第２の金属として約１．５質量％〜約２．５質量％のタングステンと、を含む。こうした触媒は、質量％で、約４．０％、４．２５％、４．５％、４．７５％、５．０％、５．２５％、５．５％、５．７５％、又は６．０％の白金と、質量％で、約１．５％、１．７５％、２．０％、２．２５％、又は２．５％のタングステンと、を含むことができる。別の好ましい実施形態における触媒は、第１の金属として約５質量％の白金と、第２の金属として約２質量％のタングステンと、を含む。
【００８７】
その他の実施態様においては、触媒は、第１の金属として約１質量％〜約６質量％の白金と、第２の金属として約１．５質量％〜約１５質量％のタングステンと、を含む。或いは、触媒は、第１の金属として約１．５質量％〜約２．５質量％の白金と、第２の金属として約２質量％〜約１０質量％のタングステンと、を含むことができる。更に或いは、触媒は、第１の金属として約２．０質量％の白金と、第２の金属として約２質量％〜約１０質量％のタングステンと、を含むことができる。従って、本発明の特定の実施形態においては、触媒は、第１の金属として約２．０質量％の白金と、第２の金属として、約２質量％、約５質量％、約７．５質量％、又は約１０質量％のタングステンと、を含む。
【００８８】
本発明のその他の実施形態においては、触媒は、第１の金属として白金と、第２の金属としてモリブデンと、を含む。こうした触媒の例は、約１．５質量％〜約２．５質量％の白金と、約１．５質量％〜約２．５質量％のモリブデンと、を含む。こうした触媒の別の例は、約２質量％の白金と、約２質量％のモリブデンと、を含む。
【００８９】
開示された発明の特定の実施形態においては、触媒は固体担体を更に含む。例えば、１つ以上のＷＯ３、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＴｉＯ２（チタニア）、ＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、タングステン酸ＺｒＯ２（ｔｕｎｇｓｔａｔｅｄ  ＺｒＯ２）、ＳｉＯ２、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＭｏＯ３、又は炭素を含む、当技術分野おいて周知である様々な固体担体は、触媒に含まれることができる。好ましい実施形態においては、固体担体は、Ａｌ２Ｏ３を含む。従って、固体担体は、無機酸化物、金属酸化物、又は炭素を含むことができる。使用されることができる固体担体のその他の例としては、粘土（例えば、モンモリロナイト）及びゼオライト（例えば、Ｈ−Ｙゼオライト）が挙げられる。前述のものなどの触媒において使用される担体材料は、塩基性（≧ｐＨ９．５）、中性、弱酸性（ｐＨ４．５〜７．０）、又は酸性（≦ｐＨ４．５）であることができる。開示された発明の特定の実施形態において使用されることができる固体担体の更なる例は、米国特許第７７４９３７３号明細書に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９０】
開示された発明の特定の実施形態において使用される固体担体は、多孔性であることができ、これにより、金属触媒が付着される表面積を増加させる。特定の好ましい実施形態においては、固体担体は、孔を含み、且つ、（ｉ）少なくとも１０ｍ２／ｇ、場合により２８０ｍ２／ｇ以下である比表面積であって、孔は５００オングストロームを超える直径を有し、且つ、固体担体の孔容積は少なくとも１０ｍｌ／１００ｇである比表面積、又は、（ｉｉ）少なくとも５０ｍ２／ｇ、場合により２８０ｍ２／ｇ以下である比表面積であって、孔は７０オングストロームを超える直径を有し、且つ、固体担体の孔容積は少なくとも３０ｍｌ／１００ｇである比表面積を有する。
【００９１】
従って、固体担体の比表面積は、約又は少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、又は２８０ｍ２／ｇであることができる。別の実施形態においては、固体担体は、約１５０ｍ２／ｇ〜約２００ｍ２／ｇの比表面積を有し、一方、その他の実施形態においては、比表面積は、約１７０〜１９０ｍ２／ｇ、又は約１７５〜１８５ｍ２／ｇである。特定の比表面積を有する多孔性固体担体を調製することは、当技術分野において周知である孔径及び孔容積を調節することで実施可能である（例えば、Ｔｒｉｍｍ  ａｎｄ  Ｓｔａｎｉｓｌａｕｓ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ２１：２１５−２３８、Ｋｉｍ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ．３９：２１０３−２１１２、Ｇｒａｎｔ  ａｎｄ  Ｊａｒｏｎｉｅｃ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．２２：８６−９２）。
【００９２】
特定の実施形態における固体担体は、約５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５ミクロンの平均粒径を有することができる。好ましい実施形態においては、平均粒径は、約１０ミクロンである。
【００９３】
開示された発明の特定の実施形態において使用される触媒の調製に用いる固体担体は、例えば、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ，Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔ  Ｄｅｐｔｆｏｒｄ，ＮＪ）、ＢＡＳＦ（Ｉｓｅｌｉｎ，ＮＪ）、Ｅｖｏｎｉｋ（Ｃａｌｖｅｒｔ  Ｃｉｔｙ，ＫＹ）、及びＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）を含む、いくつかの商用の供給元から入手可能である。Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ（ＪＭ）の担体材料に関しては、＃３２（ＪＭ３２）と示されるアルミナ粒子は、１０ミクロンの平均粒径及び３００ｍ２／ｇの表面積を有し、且つ、＃３３（ＪＭ３３）と示されるアルミナ粒子は、１５ミクロンの平均粒径及び１８０ｍ２／ｇの表面積を有する。
【００９４】
特定の実施形態における触媒は、成形された粒子などの粒子の形態であることができる。触媒粒子は、シリンダー、ペレット、球形、又は任意のその他の形状として成形可能である。１つ以上の補強リブの有無にかかわらず、シリンダー形状の触媒は、中空内部を有することができる。使用されることができるその他の粒子の形状としては、例えば、三葉、クローバー形、十字型、「Ｃ」型形状、長方形及び三角形の管が挙げられる。或いは、触媒は、粉体の形態、又は、より大きなサイズのシリンダー若しくは錠剤の形態であることができる。
【００９５】
開示された発明の特定の実施形態において使用されることができる金属触媒組成物のその他の例は、米国特許出願公開第２０１１／０３００５９４号明細書及び米国特許出願公開第２０１２／００２９２５０号明細書、並びに米国特許第８０８４６５５号明細書に記載されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。
【００９６】
触媒は、当技術分野において周知である様々な方法のいずれかを用いて調製されることができる（例えば、Ｐｉｎｎａ，１９９８，Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  Ｔｏｄａｙ  ４１：１２９−１３７、Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅｄ．Ｊｏｈｎ  Ｒｅｇａｌｂｕｔｏ，Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ，ＦＬ：ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，２００６、Ｍｕｌ  ａｎｄ  Ｍｏｕｌｉｊｎ，Ｃｈａｐｔｅｒ  １：Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｍｅｔａｌ  ｃａｔａｌｙｓｔｓ，Ｉｎ：Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  Ｍｅｔａｌｓ  ｉｎ  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｅｄｓ．Ｊ．Ａ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ  ａｎｄ  Ｍ．Ｆ．Ｇａｒｃｉａ，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ：Ｉｍｐｅｒｉａｌ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  Ｐｒｅｓｓ，２０１１、Ａｃｒｅｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｈｅ  ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｃａｔａｌｙｓｔｓ，Ｉｎ：Ｃａｔａｌｙｓｉｓ：Ａ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ，Ｅｄｓ．Ｄ．Ａ．Ｄｏｗｄｅｎ  ａｎｄ  Ｃ．Ｃ．Ｋｅｍｂｅｌｌ，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ：Ｔｈｅ  Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８１，ｖｏｌ．４，ｐｐ．１−３０）。選択された方法によって調製される触媒は、開示された水素化脱酸素プロセスの間、活性であり、選択的であり、再利用可能であり、且つ、機械的及び熱化学的に安定であることが望ましい。
【００９７】
開示された発明の特定の実施形態において使用される触媒は、本明細書において使用される金属（即ち、周期表の１つ以上のＩＢ族又はＶＩＩＩ族の金属、及び１つ以上のタングステン、レニウム、モリブデン、バナジウム、マンガン、亜鉛、クロミウム、ゲルマニウム、スズ、チタン、金、又はジルコニウム）との固体担体の連続的な含浸によって調製されることができる。例えば、白金及びタングステンを含む担持金属触媒を調製することにおいて、白金は、初めに固体担体に対して含浸されて、白金担持触媒を形成することができ、その後、タングステンで含浸される。別の例においては、タングステンは、初めに、固体担体に対して含浸されることができ、その後、白金が含浸される。場合により、還元及び不動態化工程は、第１の含浸の後、且つ、第２の含浸の前に適用されることができる。特定の実施形態においては、金属は、商用の供給元から得られる担持金属触媒に対して含浸されることができる。或いは、連続的な含浸をすることなく、選択された金属はそれぞれ、同時に固体担体に対して含浸されることができる。
【００９８】
開示されたプロセスに使用する特定の触媒を調製する際の、それぞれの金属の固体担体に対する含浸は、固体担体を金属塩溶液と混合し、適切な量の時間、適切な温度（例えば、１００〜１２０℃）でこの混合物を乾燥させて乾燥した生成物を得、次いで、適切な量の時間の間、適切な温度（例えば、３００〜４００℃）で乾燥した生成物を焼成することによって、実施されることができる。次いで、この手順によって調製された担持金属触媒は、別の金属で含浸されることができる。或いは、固体担体に対するそれぞれの金属の含浸は、固体担体を金属塩溶液と混合し、前述の通りこの混合物を乾燥させ、乾燥した生成物を別の金属塩溶液と混合し、前述の通りこの混合物を乾燥させ、次いで、前述の通り乾燥した生成物を焼成することによって実施されることができる。前述の手順のいずれかを採用し、これにより、固体担体に対して更なる金属を添加することができる。
【００９９】
担持金属触媒を調製するのに有用である当技術分野において周知の金属を含む塩を使用して、含浸−焼成手順に続いて、触媒を調製することができる。このような有用な塩の例としては、硝酸塩、ハライド（例えば、塩化物、臭化物）、酢酸塩、及び炭酸塩が挙げられる。タングステン酸アンモニウム五水和物［（ＮＨ４）１０Ｗ１２Ｏ４１・５Ｈ２Ｏ］及びテトラアミン白金硝酸塩［（ＮＨ３）４・Ｐｔ（ＮＯ３）２］（テトラアミン白金二硝酸塩としても通常称される）は、それぞれタングステン及び白金塩の例であり、開示されたプロセスの触媒を調製するために使用可能である。
【０１００】
開示された発明によって生成される直鎖型アルカンは、発酵による長鎖の二酸の生成に使用するのに適している。例えば、直鎖型アルカンは、個々に、又は、組み合わせて、長さにおいて、１０（デカン二酸）、１２（ドデカン二酸）、１４（テトラデカン二酸）、１６（ヘキサデカン二酸）、又は１８（オクタデカン二酸）の炭素からなる直鎖型ジカルボン酸に、発酵によって変えられることができる。直鎖型アルカンを直鎖型ジカルボン酸に発酵によって変える方法及び微生物は、例えば、米国特許第号５２５４４６６明細書、米国特許第５６２０８７８号明細書、米国特許第５６４８２４７号明細書、並びに、米国特許出願公開第２０１１／０３００５９４号明細書、米国特許出願公開第２００５／０１８１４９１号明細書、及び米国特許出願公開第２００４／０１４６９９９号明細書に記載されている（これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる）。前述の参考文献のいくつかにおいて、又、米国特許第６２８８２７５号明細書及び国際公開第２０００／０２０６２０号パンフレットにおいて開示されているように、発酵ブロスから直鎖型ジカルボン酸を回収する方法も周知である。
【実施例】
【０１０１】
開示された発明は、以下の実施例において更に定められる。本発明の好ましい態様を示すとともに、これらの実施例は、単に例示的なものであることを理解すべきである。前述の説明及びこれらの実施例から、当業者であれば、本発明の本質的な特徴を確認することができ、それらの本質及び範囲から逸脱することなく本発明の様々な変更及び改変を施し、本発明を様々な使用及び条件に適合させることができる。
【０１０２】
実施例１
触媒合成：Ａｌ２Ｏ３上の２％のタングステン／５％の白金
この実施例では、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）担持白金（Ｐｔ）触媒上のタングステン（Ｗ）の含浸について記載する。得られたアルミナ担持タングステン／白金触媒を、実施例２及び３に記載の低温／低圧水素化脱酸素プロセスにおいて使用した。
【０１０３】
２質量％のタングステンを、湿式の含浸法を使用して、５質量％のアルミナ担持白金触媒（Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３）に添加した。担体に対するタングステン含浸を実現するために、０．０８３ｇのタングステン酸アンモニウム五水和物（Ｓｔｒｅｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｎｅｗｂｕｒｙｐｏｒｔ，ＭＡ；ｌｏｔ  ｎｏ．１９４２４２００）を、２ｍＬの脱イオン水に溶解した。次いで、この溶液を、２．９２ｇの、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ，Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔ  Ｄｅｐｔｆｏｒｄ，ＮＪ；ＪＭ  ＃３３  アルミナ担体）の乾燥アルミナ担持５％白金触媒（Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３）粉末に加えた。このＰｔ／Ａｌ２Ｏ３粉末は、１％の含水量、均一な金属配置、１８０ｍ２／ｇの表面積、１５ミクロンの平均粒径、及び２００ｍＬＨ２／１５分のニトロベンゼン活性を有する。混合物−溶液を、約５分間ボルテックスした。次いで、試料を、２０ｍｍＨｇの真空下、１１０℃、真空オーブンにて、約１６時間、一晩乾燥させた。この乾燥プロセスの間、水蒸気の除去を助けるために、小さい窒素ブリードを使用した。次いで、試料を室温まで冷却した後、３５０℃で３時間、試料を焼成した。
【０１０４】
このようにして、２％のタングステン／５％の白金アルミナ担持触媒を得た。
【０１０５】
実施例２
６００ｃｃの反応器におけるラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、実施例１において調製したアルミナ担持タングステン／白金触媒（５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷ）を使用したラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。このプロセスを、２００℃の温度及び５００ｐｓｉｇ（平方インチゲージ当たりのポンドフォース）の圧力を含む条件にて実行した。
【０１０６】
３０．５ｇのラウリン酸（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ、＞９９％、ｌｏｔ．ｎｏ．ＭＫＢＧ４５５３Ｖ）、２５３．０ｇのテトラデカン（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ，Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ、９９＋％、ｌｏｔ．ｎｏ．Ｅ０９Ｙ００７）、１５．３ｇのヘキサデカン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，９９．９％、ｌｏｔ．ｎｏ．２６３９６ＪＭＶ）、及び実施例１で調製した３．１９ｇのアルミナ担持タングステン／白金触媒を、メカニカルスターラーを備えた６００ｃｃのＨａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｐａｒｒ（登録商標）圧力反応器に加えた。メカニカルスターラーを、７００ｒｐｍの回転速度に設定した。毎回、反応器を約４００ｐｓｉｇまで加圧し、次いで減圧することによって、反応器を、６回、窒素ガスで置換洗浄した。次いで、反応器を２００ｐｓｉｇまで加圧し、次いで減圧することによって、反応器を、６回、水素ガスで置換洗浄した。
【０１０７】
これらの置換洗浄のサイクルの後、反応器を約１００ｐｓｉｇ水素まで加圧し、２００℃まで加熱した。反応器が２００℃で平衡化されると、反応器の圧力は、５００ｐｓｉｇの実験的設定点まで上昇した。反応条件（２００℃及び５００ｐｓｉｇ）に到達した直後に、前述の投入材料（テトラデカン、ヘキサデカン、及びＷ／Ｐｔ触媒を伴ったラウリン酸）の試料を、試料ポートによって収集した。更なる試料を、次の５時間の間、毎時間収集した。２００℃で６時間後に、反応器を、５０℃まで冷却し、一晩この条件にて維持した。
【０１０８】
翌日、反応器を２００℃まで再度再加熱し、水素圧を５００ｐｓｉｇに調整した。再度、反応条件（２００℃及び５００ｐｓｉｇ）に到達した直後に、試料を収集し、次の６時間の間、毎時間、試料を収集した。６時間後に、反応器を、室温まで冷却し、周囲圧力まで減圧し、反応器を分解し反応混合物を収集した。
【０１０９】
すべての収集した試料を、テトラヒドロフランで希釈し、標準的な０．４５ミクロンのディスポーザブルフィルターによって濾過した。次いで、濾過した試料を、ＧＣ／ＦＩＤ（ガスクロマトグラフィー／水素炎イオン化検出器）によって分析し、この成分を同定し、反応物及び生成物の濃度を測定した。個々の成分を、成分の滞留時間を特定の較正標準の滞留時間と照合することによって同定した。反応に含まれたヘキサデカンを内部標準として使用して、個々の成分のそれぞれの濃度を決定した。
【０１１０】
反応の最終生産物に関しては、ラウリン酸の変換は、約９５％であることが認められ、一方、ドデカンのモル収率は約６５％であった。モル収率は、ドデカノールについては約１２％、ラウリン酸ラウリルについては約１１％、及びウンデカンについては約２％であった。
【０１１１】
これらの結果は、Ｃ１２酸素化物であるラウリン酸を含む原料を使用して、低温及び低圧の条件にて、Ｗ／Ｐｔ／アルミナ触媒を利用する水素化脱酸素プロセスを介して、直鎖型アルカンを生成することができることを実証している。水素化脱酸素プロセスでは、特定の副生成物は少量で、主として、完全に脱酸素化された生成物（ドデカン）を生成した。
【０１１２】
詳細には、ウンデカン（Ｃ１１）が少量生成したことは、ラウリン酸の脱炭酸による非常に低いレベルの炭素損失が、このプロセスの間に生じたに過ぎないことを実証している。比較的少量の副生成物であるドデカノール及びラウリン酸ラウリルとともに生成したドデカンの高いレベルは、このプロセスが、ラウリン酸原料のカルボン酸部位を効果的に脱酸素化したことを実証している。
【０１１３】
実施例３
２０ｃｃの複数反応器システムにおけるラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、実施例１において調製したアルミナ担持タングステン／白金触媒（５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷ）を使用したラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。このプロセスは、２００℃の温度及び４００ｐｓｉｇの圧力を含む条件にて実行した。
【０１１４】
水素化脱酸素反応を、８つのステンレス鋼反応容器を含むＥｎｄｅａｖｏｒ（登録商標）反応器システムにおいて実施した。それぞれの容器は、約２５ｍＬの容積を有し、且つ、メカニカルスターラーを備える。２０ｍＬのガラスバイアルが、このシステムにおけるそれぞれの反応器用のライナーとして使用される。
【０１１５】
０．２０ｇのラウリン酸（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９％，ｌｏｔ．ｎｏ．ＭＫＢＧ４５５３Ｖ）、１．７１ｇのテトラデカン（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ，９９＋％，ｌｏｔ．ｎｏ．Ｅ０９Ｙ００７）、０．１０ｇのヘキサデカン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，９９．９％，ｌｏｔ．ｎｏ．２６３９６ＪＭＶ）、及び実施例１において調製した０．１０ｇのアルミナ担持タングステン／白金触媒を、Ｅｎｄｅａｖｏｒ（登録商標）反応器システムにおける反応容器の１つに使用した２０ｍＬのガラスバイアルに加えた。このシステムを封止し、高圧ガス集合装置に接続した。反応器を毎回４００ｐｓｉｇまで加圧し、次いで減圧することによって、反応器を、４回、窒素ガスで置換洗浄した。次いで、反応器を４００ｐｓｉｇまで加圧し、次いで減圧することによって、反応器を、３回、水素ガスで置換洗浄した。
【０１１６】
置換洗浄のサイクルの後、反応器を１００ｐｓｉｇ水素まで加圧し、２００℃まで加熱した。反応器の温度が２００℃に到達すると、より多くの水素を反応器に加えて、４００ｐｓｉｇの実験的設定点まで圧力が上昇した。反応を４時間等温にて実行した後、熱を切り、反応器を５０℃未満まで冷却した。反応のすべての期間に渡り、圧力を、圧力が３９９ｐｓｉｇ未満に低下したときはいつでも、水素を加えることによって４００ｐｓｉｇの設定点に維持した。
【０１１７】
反応器を冷却した後、反応に用いたガラスバイアルを反応器から取り除き、５分間、２０００ｒｐｍで遠心分離した。得られた試料をデカンタして、反応混合物（液体試料）の残りから、触媒（固体試料）を分離した。液体試料を、テトラヒドロフランで更に希釈し、標準的な０．４５ミクロンのディスポーザブルフィルターによって濾過した。次いで、濾過した液体試料を、ＧＣ／ＦＩＤによって分析し、この成分を同定し、反応物及び生成物の濃度を測定した。個々の成分を、成分の滞留時間を特定の較正標準の滞留時間と照合することによって同定した。反応に含まれたヘキサデカンを内部標準として使用して、個々の成分のそれぞれの濃度を決定した。
【０１１８】
反応の最終生産物に関しては、ラウリン酸の変換は、約９９％であることが認められ、一方、ドデカンのモル収率は約７９％であった（表２、７番目の列）。モル収率は、ドデカノールについては約１％、ラウリン酸ラウリルについては約２％、及びウンデカンについては約３％であった。
【０１１９】
これらの結果は、低温及び低圧の条件にて、Ｗ／Ｐｔ／アルミナ触媒を利用する水素化脱酸素プロセスを使用して、Ｃ１２酸素化物であるラウリン酸から直鎖型アルカンを生成することができることを更に実証している。水素化脱酸素プロセスでは、副生成物は非常に少量で、主として、完全に脱酸素化された完全な長さの生成物であるドデカンを生成した。生成した低いレベルのウンデカンは、プロセスの間にほとんど炭素損失がなかったことを示しており、一方、低いレベルのドデカノール及びラウリン酸ラウリルは、ラウリン酸のカルボン酸部位は効果的に脱酸素化されたことを示している。
【０１２０】
実施例４
様々な触媒を用いた２０ｃｃの複数反応器システムにおけるラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、前述の５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷとは別に、様々なその他の触媒を使用したラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。白金及びタングステンを含むその他の触媒の場合、触媒は、その中に含まれる白金及びタングステンの量において、及び／又は、触媒調製の際、白金及びタングステンがアルミナ担体に適用された方法において、互いに異なるものであった。ニッケル、銅、ビスマス、モリブデン、パラジウム、マンガン、クロミウム、及びバナジウムなどのその他の金属を含む触媒も試験した。
【０１２１】
実施例３に記載の２０ｃｃの反応手順に従い、その他の触媒を調製し、ラウリン酸のドデカンへの脱酸素を触媒作用する能力について試験した。これらのその他の触媒を表２に列挙する。これらのその他の触媒は、５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷを調製するために、実施例１に記載のプロトコールと同様な方法で調製した。一般的に、タングステン及び白金を含む触媒は、アルミナ担持白金（「Ｐｔ／アルミナ」）に対してタングステンを含浸することによって、又は、アルミナに対してタングステン及び白金を含浸することによって調製された。その他の触媒の調製においては、アルミナを、その他の金属（バナジウム、パラジウム、マンガン、クロミウム、モリブデン）で含浸した。Ｐｔ／アルミナ（実施例１を参照）及びアルミナはともに、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ，Ｉｎｃ．から得られた。
【０１２２】
【表２】
2015533812.tif 000005
【０１２３】
【表３】
2015533812.tif 000006
【０１２４】
「１％のＰｔ／アルミナ上の０．４％のＷ」、「１％のＰｔ／アルミナ上の０．８％のＷ」、「１％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷ」、「２％のＰｔ／アルミナ上の０．４％のＷ」、「２％のＰｔ／アルミナ上の０．８％のＷ」、「２％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷ」、「１％のＰｔ／アルミナ上の５％のＷ」、「１％のＰｔ／アルミナ上の７．５％のＷ」、「１％のＰｔ／アルミナ上の１０％のＷ」、「２％のＰｔ／アルミナ上の５％のＷ」、「２％のＰｔ／アルミナ上の７．５％のＷ」、及び「２％のＰｔ／アルミナ上の１０％のＷ」として表２に列挙した触媒は、実施例１に記載の手順に従い調製した。しかしながら、異なる濃度のタングステン酸アンモニウム五水和物を使用し、これにより、１質量％又は２質量％の白金を含むＰｔ／アルミナに対してタングステンを添加した。
【０１２５】
「アルミナ上の２％のＷ上の２％のＰｔ」、「アルミナ上の５％のＷ上の２％のＰｔ」、「アルミナ上の２％のＰｔ上の２％のＷ」、及び「アルミナ上の２％のＰｔ上の５％のＷ」として表２に列挙した触媒は、アルミナに対して白金及びタングステンを連続して含浸することによって調製した。アルミナ上の２％のＷ上の２％のＰｔ及びアルミナ上の５％のＷ上の２％のＰｔの触媒は、初めにアルミナに対してタングステンを添加し（アルミナ担持タングステンを形成する）、その後、アルミナ担持タングステンに対して、白金を添加することで調製した。反対に、アルミナ上の２％のＰｔ上の２％のＷ及びアルミナ上の２％のＰｔ上の５％のＷの触媒は、初めにアルミナに対して白金を添加し（アルミナ担持白金を形成する）、その後、アルミナ担持白金に対して、タングステンを添加することで調製した。実施例１に記載のプロセスと同様な方法で、それぞれの金属を担体に対して添加した。簡潔には、タングステンの塩（タングステン酸アンモニウム五水和物）又は白金の塩（硝酸テトラアミン白金）を、脱イオン水に溶解し、次いでアルミナと混合した。混合物を、２０ｍｍＨｇの真空下にて１１０℃で約１６時間乾燥させ、冷却し、次いで、３５０℃で３時間、焼成させて、アルミナ担持タングステン又はアルミナ担持白金を生成した。次いで、次の金属（タングステン又は白金）の含浸を、添加目標として第１の工程から生成したアルミナ担持タングステン又はアルミナ担持白金を用いた以外は、この同一の手順を介して実施した。従って、これらの特定の触媒の生成には２つ焼成工程を要した。適切な金属塩を用いて、同様なプロセスを使用し、これにより、「アルミナ上の２％のＰｄ上の２％のＭｏ」、「アルミナ上の２％のＰｄ上の２％のＷ」、「アルミナ上の２％のＰｄ上の２％のＣｒ」、「アルミナ上の２％のＰｄ上の２％のＭｎ」、及び「アルミナ上の２％のＰｄ上の２％のＶ」として表２に列挙した触媒を調製した。
【０１２６】
「アルミナ上の２％のＷ及び２％のＰｔ」及び「アルミナ上の５％のＷ及び２％のＰｔ」として表２に列挙した触媒は、１つの焼成工程を使用して、以下の通り調製した。硝酸テトラアミン白金溶液を、アルミナと混合し、次いで、２０ｍｍＨｇの真空下にて１１０℃で約１６時間、乾燥させた。次いで、乾燥した生成物を、タングステン酸アンモニウム五水和物溶液と混合した後、前述の通り乾燥させた。次いで、アルミナとともに白金及びタングステンをともに含む乾燥した生成物を、３５０℃で３時間焼成した。担体として適切な金属塩及び炭素を用いて、同様なプロセスを使用し、これにより、「炭素上の１％のＰｔ及び０．１％のＣｕ」及び「炭素上の５％のＰｔ及び５％のＢｉ」として表２に列挙した触媒を調製した。
【０１２７】
表２に列挙した結果では、５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷに加えて、いくつかの触媒が、２００℃及び４００ｐｓｉｇで、ラウリン酸のドデカンへの水素化脱酸素を触媒作用することができることを示している。例えば、２％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷ（表２、６番目の列）及びアルミナ上の２％のＰｔ上の５％のＷ（表２、１１番目の列）の触媒を用いた反応の生成物は、ウンデカンのそれぞれのモル収率より２倍を超えるドデカンのモル収率を有した。又、表２のいくつかの触媒を用いた反応は、２５％を超えるドデカンのモル収率を有した。例えば、２％のＰｔ／アルミナ上の５％のＷの触媒の３つの別個の調製を用いた反応は、ウンデカンの収率は３％以下で、少なくとも５６％のドデカンの収率を有した。
【０１２８】
実施例５
様々なｐＨレベルのアルミナを含む触媒を用いた２０ｃｃの複数反応器システムにおけるラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、酸性、弱酸性、中性、又は塩基性のアルミナ固体担体に担持された５％のＷ及び２％のＰｔを含む触媒を用いたラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。
【０１２９】
この実施例における触媒は、「アルミナ上の２％のＰｔ上の５％のＷ」と示される触媒に用いた実施例４に記載の方法に従って、特定のタイプのアルミナ（酸性、弱酸性、中性、又は塩基性）を使用して調製した。次いで、これらの触媒を、実施例３に記載の条件にて、ラウリン酸水素化脱酸素反応において使用した。これらの反応の結果を表３に列挙する。
【０１３０】
【表４】
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【０１３１】
表３に列挙した結果では、酸性、弱酸性、中性、又は塩基性のアルミナに担持された５％のＷ及び２％のＰｔを含む触媒はすべて、２００℃及び４００ｐｓｉｇで、ラウリン酸のドデカンへの水素化脱酸素を触媒作用することができることを示している。すべての反応において、２２％〜３２％のドデカンが生成し、一方、ウンデカンの生成は３％以下であった。これらの結果は、様々なｐＨレベルからなるアルミナに担持された様々な量のタングステン及び白金を含む触媒は、Ｃ１０〜１８酸素化物水素化脱酸素を触媒作用することができることを示す。
【０１３２】
実施例６
６時間の反応期間を用いた２０ｃｃの複数反応器システムにおけるラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、２００℃及び４００ｐｓｉｇの条件を、４時間の代わりに６時間保持したこと以外は、実施例３に記載の反応手順に従い、様々な触媒を用いたラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。
【０１３３】
タングステン及びＰｔ／アルミナ（アルミナ担持白金）を含むこの実施例における触媒を、実施例４に記載の手順に従い調製した。同様な手順に従い、２％のＰｔ／アルミナ上の５％のＭｏの触媒を調製した。次いで、２００℃及び４００ｐｓｉｇの反応条件を、４時間の代わりに６時間保持したこと以外は、実施例３に記載の条件にて、これらの触媒を、ラウリン酸水素化脱酸素反応において使用した。これらの反応の結果を表４に列挙する。
【０１３４】
【表５】
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【０１３５】
表４に列挙した結果は、２００℃及び４００ｐｓｉｇで６時間の期間を用いた以外は、実施例３に記載の反応条件であり、これによって、ウンデカンの副生成物の生成は少量で、ラウリン酸のドデカンへの水素化脱酸素が可能になることを示している。具体的には、２％の白金、及び２％、５％、７．５％、又は１０％のタングステンを有する触媒は、ウンデカンの収率は４％以下で、４０％〜８２％のドデカンを生成することができた。
【０１３６】
又、表４は、アルミナに担持された５％のモリブデン及び２％の白金を含む触媒が、ウンデカンをほとんど生成することなく、ドデカンへのラウリン酸水素化脱酸素を効果的に触媒作用したことを示している。この結果は、白金及びモリブデンを含む触媒は、本明細書において記載される特定のＣ１０〜１８酸素化物水素化脱酸素プロセスを実行するのに有用であることを示している。
【０１３７】
実施例７
様々な溶媒条件を用いた２０ｃｃの複数反応器システムにおけるラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、異なる溶媒及び異なる量のラウリン酸基質を使用した以外は、実施例３に記載の反応手順に従い、タングステン及び白金を含む触媒を用いたラウリン酸のドデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。
【０１３８】
２％のタングステン及び５％の白金を含んだこの実施例に使用する触媒を、実施例１及び４に記載の手順に従い調製した。次いで、以下の例を除いて、実施例３に記載の条件にて、この触媒を、ラウリン酸水素化脱酸素反応において使用した。反応では、０．２０グラムのラウリン酸の代わりに、１又は２グラムのラウリン酸基質を使用した。又、溶媒としてテトラデカンとヘキサデカンの約１７：１の混合物を使用することとは対照的に、ヘキサデカン（１ｇ）のみ、水（１ｇ）、又は無溶媒を使用した。これらの反応の結果を表５に列挙する。
【０１３９】
【表６】
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【０１４０】
表５に列挙した結果は、ヘキサデカンなどの有機溶媒を利用する水素化脱酸素反応において、タングステン及び白金を含む触媒が、良好に機能することを示している。しかしながら、溶媒を含まない反応も機能する。溶媒非存在下の５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷの触媒は、ウンデカンの収率はわずか１％で、１５％のドデカンを生成した反応を触媒作用することができた。
【０１４１】
この実施例、並びに、５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷの触媒が、テトラデカン及びヘキサデカンを含む溶媒において使用された実施例３に基づいて、これらの及び同様な有機溶媒が、本明細書において記載される特定のＣ１０〜１８酸素化物水素化脱酸素プロセスにおいて使用可能であることは明白である。
【０１４２】
実施例８
２０ｃｃの複数反応器システムにおけるミリスチン酸のテトラデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、実施例１において調製したアルミナ担持タングステン／白金触媒（５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷ）を用いたミリスチン酸のテトラデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。このプロセスは、実施例３に記載の条件にて実行した。この反応は２回行い、その結果を表６に列挙する。
【０１４３】
【表７】
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【０１４４】
表６の結果は、低温及び低圧の条件にて、Ｗ／Ｐｔ／アルミナ触媒を利用した水素化脱酸素プロセスを使用して、Ｃ１４酸素化物であるミリスチン酸から、直鎖型アルカンを生成することができることを実証している。従って、開示されたプロセスを使用して、様々な炭素鎖長の酸素化物を水素化脱酸素することができる。
【０１４５】
実施例９
２０ｃｃの複数反応器システムにおけるパルミチン酸のヘキサデカンへの選択的水素化脱酸素
この実施例では、実施例１において調製したアルミナ担持タングステン／白金触媒（５％のＰｔ／アルミナ上の２％のＷ）を用いたパルミチン酸のヘキサデカンへの選択的水素化脱酸素について記載する。このプロセスは、実施例３に記載の条件にて実行した。この反応は２回行い、その結果を表７に列挙する。
【０１４６】
【表８】
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【０１４７】
表７の結果は、低温及び低圧の条件にて、Ｗ／Ｐｔ／アルミナ触媒を利用した水素化脱酸素プロセスを使用して、Ｃ１６酸素化物であるパルミチン酸から、直鎖型アルカンを生成することができることを実証している。この実施例は、開示されたプロセスを使用して、様々な炭素鎖長の酸素化物を水素化脱酸素することができることを更に実証している。
【国際調査報告】
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