(57)【要約】本発明は、炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、（Ａ）炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、炭化水素反応物を生成物に転化させることを含み、炭化水素反応物が、マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、さらに、（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること、および（Ｃ）ステップ（Ａ）による生成物をクエンチすることを含む方法に関する。
2006525334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、
（Ａ）前記炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、前記炭化水素反応物を前記生成物に転化させること
を含み、前記炭化水素反応物が、前記マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、さらに、
（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、前記マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること、および
（Ｃ）ステップ（Ａ）による前記生成物をクエンチすること
からなる方法。
【請求項２】
前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む少なくとも１つのプロセスマイクロチャネルを備え、前記熱交換器が前記プロセスマイクロチャネルに隣接する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む複数のプロセスマイクロチャネルを備え、前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルに入り、前記生成物が前記プロセスマイクロチャネルから出ていき、前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の温度が、前記プロセスマイクロチャネルから出ていく前記生成物の温度の約２００℃以内である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（Ａ）の前に前記反応物組成物が予熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（Ａ）の前に、前記反応物組成物と前記酸素または酸素源が混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（Ａ）の最中に、前記反応物組成物と前記酸素または酸素源が混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む複数のプロセスマイクロチャネルと、流体が前記プロセスマイクロチャネルに入る流れ通路を提供するヘッダと、流体が前記プロセスマイクロチャネルを出ていく流れ通路を提供するフッタとを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
それぞれのプロセスマイクロチャネルの幅および高さのうち一方の内部寸法が最大約１０ｍｍである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセスマイクロチャネルがそれぞれ、入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に延びる細長い部分とを有し、前記プロセスマイクロチャネルがさらに、前記細長い部分に少なくとも１つの追加の入口を備え、前記少なくとも１つの追加の入口を通して少なくとも１種の反応物が前記プロセスマイクロチャネルに入る、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスマイクロチャネルが、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー、セラミックス、ガラス、ポリマーとガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む材料から作られている、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱交換器が、前記プロセスマイクロチャネルと熱接触した熱交換チャネルを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記熱交換チャネルがマイクロチャネルを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
それぞれの熱交換マイクロチャネルの幅および高さのうち一方の内部寸法が最大約１０ｍｍである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱交換チャネルが、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー、セラミックス、ガラス、ポリマーとガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む材料から作られている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの追加の入口を通して前記プロセスマイクロチャネルに入る前記少なくとも１種の反応物が、前記酸素または酸素源を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記マイクロチャネル反応器を出ていく前記生成物の温度が約１００から約１０００℃であり、ステップ（Ｃ）の間に、前記生成物が、約５から約１００ミリ秒のうちに約５０から約３００℃まで冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記マイクロチャネル反応器が入口および出口を有し、前記生成物が前記出口から前記マイクロチャネル反応器を出ていき、前記マイクロチャネル反応器を出ていく前記生成物の少なくとも一部が、前記マイクロチャネル反応器の前記入口に再循環される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記炭化水素反応物が、飽和脂肪族化合物、不飽和脂肪族化合物、アルデヒド、アルキルまたはアルキレン置換芳香族化合物、あるいはこれらのうちの２種以上の化合物の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記炭化水素反応物が、１分子あたり１から約２０個の炭素原子を含むアルカンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記炭化水素反応物が、メタン、エタン、プロパン、イソプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記炭化水素反応物が、２から約２０個の炭素原子を含むアルケンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記炭化水素反応物が、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、１−ヘキセン、２，３−ジメチル−２−ブテン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノナン、１−デセン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記炭化水素反応物が、３から約２０個の炭素原子を含むポリエンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記炭化水素反応物が、１，２−プロパジエン、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、２，４−ヘキサジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記炭化水素反応物が、１から約２０個の炭素原子を含むアルデヒドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記炭化水素反応物が、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール、ヘキサデコナール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記炭化水素反応物が、アルキルまたはアルキレン置換芳香族化合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記炭化水素反応物が、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ヘミメリテン、プソイドクメン、メシチレン、プレニテン、イソズレン、ズレン、ペンタメチルベンゼン、ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、クメン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、ｐ−シメン、スチレン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記反応物組成物がアンモニアを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記酸素源が空気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記反応物組成物が希釈材をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記プロセスマイクロチャネルが、前記熱交換チャネルの中を流れる熱交換流体を使用して冷却される、請求項１１に記載の方法。
【請求項３３】
前記熱交換チャネルの中を流れるときに前記熱交換流体が相変化を受ける、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記熱交換チャネル内で実施される吸熱化学反応によって前記プロセスマイクロチャネルが冷却される、請求項１１に記載の方法。
【請求項３５】
前記吸熱化学反応が水蒸気改質反応または脱水素反応を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換チャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して十字流である、請求項１１に記載の方法。
【請求項３７】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換チャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して並流である、請求項１１に記載の方法。
【請求項３８】
前記炭化水素反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換チャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して向流である、請求項１１に記載の方法。
【請求項３９】
前記熱交換チャネルの中を熱交換流体が流れ、前記熱交換流体が、空気、水蒸気、液体水、二酸化炭素、気体窒素、液体窒素、気体炭化水素または液体炭化水素を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項４０】
前記触媒がフローバイ構造またはフロースルー構造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４１】
前記プロセスマイクロチャネルが内部表面を有し、前記触媒が、前記プロセスマイクロチャネルの前記内部表面にコーティングされる、請求項７に記載の方法。
【請求項４２】
前記触媒が、微粒子固体、発泡体、フェルト、ワッド、ハニカム、挿入可能なフィンまたはこれらのうちの２種以上の構造の組合せの形態をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項４３】
前記触媒が蛇行構成を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４４】
前記触媒が、隣接する空隙を有するフローバイ構造、隣接する空隙を有する発泡体、空隙を有するフィン構造、挿入された基板上のウォッシュコート、または流れのための対応する空隙を有する流れの方向に平行なガーゼの形態をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項４５】
前記触媒が、多孔質担体、界面層および触媒材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
前記触媒が、多孔質担体、緩衝層、界面層および触媒材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４７】
前記触媒が、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、およびこれらのうちの２種以上の金属の混合物からなるグループから選択された少なくとも１種の金属、金属酸化物または混合金属酸化物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４８】
前記触媒がさらに、アルカリまたはアルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、ランタニド、あるいはこれらのうちの２種以上の金属の混合物の金属、酸化物または混合金属酸化物を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記触媒がさらにＰ、Ｂｉまたはこれらの混合物を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記触媒が、金属酸化物、シリカ、メソ細孔質材料、耐火材料またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む担体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記反応物組成物および／または生成物の前記触媒との前記接触時間が約０．１ミリ秒から約１００秒である、請求項１に記載の方法。
【請求項５２】
前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の温度が約１５０℃から約１０００℃である、請求項７に記載の方法。
【請求項５３】
前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の圧力が約０．５から約１００気圧である、請求項７に記載の方法。
【請求項５４】
前記プロセスマイクロチャネル内の前記反応物組成物および生成物の流れの空間速度が少なくとも約１００ｈｒ−１である、請求項７に記載の方法。
【請求項５５】
前記生成物が一価アルコールまたは多価アルコールを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５６】
前記生成物が、メタノール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンチルアルコール、シクロペンチルアルコール、クロチルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキシルアルコール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、グルセロール、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５７】
前記生成物がエポキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５８】
前記生成物が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５９】
前記生成物がアルデヒドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６０】
前記生成物が、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール、ヘキサデコナール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６１】
前記生成物がカルボン酸、無水カルボン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６２】
前記生成物が、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、安息香酸、トルイル酸、フタル酸、サリチル酸、無水酢酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６３】
前記生成物がエステルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６４】
前記生成物が、酢酸メチル、酢酸ビニル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸ベンジル、酢酸フェニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６５】
前記生成物がニトリルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６６】
前記生成物が、ホルモニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６７】
前記流体炭化水素反応物がメタンを含み、前記生成物が、メタノール、ホルムアルデヒド、ホルモニトリル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６８】
前記流体炭化水素反応物がエタンを含み、前記生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６９】
前記流体炭化水素反応物がエチレンを含み、前記生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７０】
前記流体炭化水素反応物がプロパンを含み、前記生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７１】
前記流体炭化水素反応物がプロピレンを含み、前記生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７２】
前記流体炭化水素反応物がｎ−ブタンを含み、前記生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７３】
前記流体炭化水素反応物がｎ−ブテンを含み、前記生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７４】
前記流体炭化水素反応物がイソブタンを含み、前記生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７５】
前記流体炭化水素反応物がイソブチレンを含み、前記生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７６】
前記流体炭化水素反応物がトルエンを含み、前記生成物が、ベンジルアルコール、安息香酸、ベンズアルデヒド、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７７】
前記流体炭化水素反応物がキシレンを含み、前記生成物が、トルイル酸、フタル酸、無水フタル酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７８】
前記流体炭化水素反応物がシクロペンテンを含み、前記生成物がシクロペンテンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７９】
前記流体炭化水素反応物がシクロヘキセンを含み、前記生成物がシクロヘキセンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８０】
前記流体炭化水素反応物がスチレンを含み、前記生成物がスチレンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８１】
前記流体炭化水素反応物がアクロレインを含み、前記生成物がアクリル酸を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８２】
前記熱交換チャネルの中を熱交換流体が流れ、前記熱交換チャネルの中を流れる前記熱交換流体の全圧力降下が最大約１０気圧である、請求項１１に記載の方法。
【請求項８３】
請求項１に記載の方法によって作られたオキシジェネート。
【請求項８４】
請求項１に記載の方法によって作られたニトリル。
【請求項８５】
炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、
（Ａ）前記炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、前記炭化水素反応物を前記生成物に転化させること
を含み、前記炭化水素反応物が、前記マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む複数のプロセスマイクロチャネルを備え、前記プロセスマイクロチャネルがそれぞれ、入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に延びる細長い部分とを有し、それぞれの前記プロセスマイクロチャネルがさらに、前記細長い部分に少なくとも１つの追加の入口を備え、前記酸素または酸素源が、前記少なくとも１つの追加の入口を通して前記プロセスマイクロチャネルに入り、さらに、
（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、前記マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること
を含み、前記熱交換器が熱交換チャネルを備え、前記熱交換チャネルが前記プロセスマイクロチャネルに隣接し、さらに、
（Ｃ）ステップ（Ａ）による前記生成物をクエンチすること
からなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチャネルプロセス技術を使用して炭化水素反応物をオキシジェネート（ｏｘｙｇｅｎａｔｅ）またはニトリルに転化させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化反応は一般に、触媒の存在下で炭化水素を酸素と反応させて、オキシジェネートを生成することを含む。例としては、メタンのメタノールまたはホルムアルデヒドへの転化、エタンまたはエチレンのエタノール、エチレンオキシド、酢酸または酢酸ビニルへの転化、プロピレンのアクリル酸またはアクロレインへの転化などがある。アンモ酸化反応は一般に、触媒の存在下で炭化水素を酸素およびアンモニアと反応させて、ニトリルを生成することを含む。例としては、プロパンまたはプロピレンのアクリロニトリルへの転化、イソブタンまたはイソブチレンのメタクリロニトリルへの転化などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの反応の問題点は、これらの反応が発熱反応であり、一般に、ホットスポットが生じやすい固定層型反応器内で実施されることである。ホットスポットの形成は、酸化炭素（すなわちＣＯ、ＣＯ２）などの望まれていない生成物を生成する並発反応に有利に働いて、所望の主要生成物の選択率（ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）を低下させる。本発明は、ホットスポットを形成する傾向が低減され、所望の生成物の選択率が増大されるマイクロチャネル反応器内でこの反応を実施することによって、この問題の解決法を提供する。本発明の方法における選択率の増大は、少なくとも一つには、マイクロチャネル反応器が、高い熱移動特性および滞留時間のより正確な制御を提供することによると考えられる。さらに、マイクロチャネル反応器の内部寸法を、求められていない反応のクエンチ直径（ｑｕｅｎｃｈ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）以下のレベルに設定することができる。
【０００４】
本発明の方法を用いると、マイクロチャネル反応器を使用しない従来技術の方法に比べて、より高い熱移動および物質移動速度、ならびにより短い接触時間を得ることができる。本発明の方法は、このような従来技術に比べてより正確な温度制御を提供する。正確な温度制御は、ピーク温度の低下および望まれていない副生物の生成の低減につながる。この方法を用いると、このような従来技術に比べて、炭化水素反応物のより高いレベルの転化率（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）、および所望の生成物のより高いレベルの選択率を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、
（Ａ）炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、炭化水素反応物を生成物に転化させること
を含み、炭化水素反応物が、マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、さらに、
（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること、および
（Ｃ）ステップ（Ａ）による生成物をクエンチすること
からなる方法に関する。
【０００６】
添付図面では同様の部分および特徴が同様の符号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
用語「マイクロチャネル」は、高さおよび幅のうち少なくとも一方の内部寸法（壁から壁まで。触媒を含めない）が最大約１０ミリメートル（ｍｍ）、一実施形態では最大約５ｍｍ、一実施形態では最大約２ｍｍ、一実施形態では最大約１ｍｍであるチャネルを指す。一実施形態ではこの高さまたは幅が、約０．０５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約２ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１．５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約０．７５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約０．５ｍｍである。この高さおよび幅はともに、マイクロチャネル内の流れの方向に垂直である。
【０００８】
用語「隣接する」は、１本のチャネルの位置を別の１本チャネルの位置に関して言うときに、これらの２本のチャネルを１枚の壁が分離するような直接的な隣接を意味する。この壁の厚さはさまざまでよい。しかし、「隣接する」チャネルは、これらのチャネル間の熱の移動を妨害するであろう介在チャネルによって分離されない。
【０００９】
用語「流体」は、気体、液体、あるいは分散した固体を含む気体または液体、あるいはこれらの混合物を指す。流体は、分散した小液滴を含む気体の形態でもよい。
【００１０】
用語「接触時間」は、マイクロチャネル反応器内の反応ゾーンの容積を、０℃、１気圧における反応物組成物の体積供給流量（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｆｅｅｄ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）で割ったものを指す。
【００１１】
用語「滞留時間」は、ある空間（例えばマイクロチャネル反応器内の反応ゾーン）を流れる流体によって占められたその空間の内容積を、その空間を流れる流体の、使用中の温度および圧力における平均体積流量で割ったものを指す。
【００１２】
用語「反応ゾーン」は、反応物が触媒と接触するマイクロチャネル反応器内の空間を指す。
【００１３】
用語「炭化水素反応物の転化率」は、反応物組成物と生成物の間の炭化水素反応物のモル数の変化量を、反応物組成物中の炭化水素反応物のモル数で割ったものを指す。
【００１４】
用語「所望の生成物の選択率」は、生成された所望のオキシジェネートまたはニトリルのモル数に、それぞれの化学量論的係数をそれぞれ掛けた他の生成された生成物（例えばＣＯ、ＣＯ２）のモル数を加えたもので、生成された所望のオキシジェネートまたはニトリルのモル数を割ったものを指す。例えば、求められていない副生物として二酸化炭素が生成するエチレンのエチレンオキシドへの酸化では、エチレンオキシド１モルおよび二酸化炭素１モルの生成が、１００×（１／（１＋０．５））＝６７％の選択率に対応する。
【００１５】
用語「炭化水素」は、炭化水素としての性質または主として炭化水素としての性質を有する化合物を意味する。これらの炭化水素化合物には以下のものが含まれる：
（１）純粋な炭化水素化合物、すなわち、脂肪族化合物（例えばアルカンまたはアルキレン）、脂環式化合物（例えばシクロアルカン、シクロアルキレン）、芳香族化合物、脂肪族基置換および脂環式基置換芳香族化合物、芳香族基置換脂肪族化合物、芳香族基置換脂環式化合物など。例としては、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、エチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレンなどがある。
（２）置換炭化水素化合物、すなわち、その化合物の主として炭化水素としての性質を変化させない炭化水素置換基以外の置換基を含む炭化水素化合物。炭化水素置換基以外の置換基の例にはヒドロキシル基、アシル基、ニトロ基などがある。
（３）ヘテロ置換炭化水素化合物、すなわち、主として炭化水素としての性質を有するが、これ以外の炭化水素化合物であれば炭素原子からなる鎖または環中に炭素以外の原子を含む炭化水素化合物。適当なヘテロ原子には例えば窒素、酸素および硫黄が含まれる。
【００１６】
用語「オキシジェネート」は、少なくとも１つの酸素原子を含む炭化水素生成物を指し、ＣＯおよびＣＯ２は含まれない。例としては、アルコール（例えばメタノール、エチルアルコール）、エポキシド（例えばエチレンオキシド）、アルデヒド（例えばホルムアルデヒド、アクロレイン）、カルボン酸（例えば酢酸、アクリル酸）、無水カルボン酸（例えば無水マレイン酸）、エステル（例えば酢酸ビニル）などがある。
【００１７】
用語「クエンチ」は、反応物の温度の急速な低下、反応物混合物への反応物流体または非反応物流体の急速な導入、あるいはクエンチ直径以下の寸法を有する制限された開口または通路への反応物の流入、を使用することによって、化学反応を終了または実質的に終了させるプロセスを指す。
【００１８】
用語「クエンチ直径」は、反応物がその中を流れる開口または通路の内部寸法（例えば高さ、幅、直径）であって、それよりも小さいと反応が終了または実質的に終了する内部寸法を指す。
【００１９】
最初に図１を参照して本発明の方法を説明する。図１を参照すると、マイクロチャネル反応器１００は、ヘッダ（ｈｅａｄｅｒ）１０２と、触媒１０６を含み、並列に動作する複数のプロセスマイクロチャネル１０４と、フッタ（ｆｏｏｔｅｒ）１０８とからなる。ヘッダ１０２は、流体が均等にまたは実質的に均等に分配されてプロセスマイクロチャネル１０４へ流入する通路を提供する。フッタ１０８は、流体が比較的に大きな流量でプロセスマイクロチャネル１０４から急速に流出する通路を提供する。
【００２０】
事実上、マイクロチャネル反応器１００内で使用することができるプロセスマイクロチャネル１０４の数に上限はない。例えば、マイクロチャネル反応器１００はプロセスマイクロチャネル１０４を、１、２、３、４、５、６、８、１０、２０、５０、１００、数百、１０００、数千、１万、数万、１０万、数十万、数百万本含むことができる。これらのプロセスマイクロチャネルは並列に配置する、例えば平面マイクロチャネルのアレイとして配置することができる。マイクロチャネル反応器は、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，２００，５３６Ｂ１号に開示されているものなどのマイクロコンポーネントシート構造（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｓｈｅｅｔ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）の反応器とすることができる。それぞれのプロセスマイクロチャネル１０４の高さおよび幅のうちの少なくとも一方の内部寸法は、最大約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約２ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１．５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約０．５ｍｍとすることができる。高さおよび幅のうちのもう一方の内部寸法は任意の値とすることができ、例えば、約０．１ｃｍから約１００ｃｍ、一実施形態では約０．１から約７５ｃｍ、一実施形態では約０．１から約５０ｃｍ、一実施形態では約０．２ｃｍから約２５ｃｍとすることができる。それぞれのプロセスマイクロチャネル１０４の長さは任意の値とすることができ、例えば、約１ｃｍから約５００ｃｍ、一実施形態では約１ｃｍから約２５０ｃｍ、一実施形態では約１ｃｍから約１００ｃｍ、一実施形態では約１ｃｍから約５０ｃｍ、一実施形態では約２ｃｍから約２５ｃｍとすることができる。
【００２１】
一実施形態では、プロセスマイクロチャネル１０４がバルク流路（ｂｕｌｋ  ｆｌｏｗ  ｐａｔｈ）を含む。用語「バルク流路」は、プロセスマイクロチャネル内の障害のない経路（連続したバルク流領域）を指す。連続したバルク流領域は、マイクロチャネル内を流体が大きな圧力降下なしに急速に流れることを可能にする。一実施形態ではバルク流領域の流体の流れが層流である。それぞれのプロセスマイクロチャネル内のバルク流領域は、約０．０５から約１０，０００ｍｍ２、一実施形態では約０．０５から約５０００ｍｍ２、一実施形態では約０．１から約２５００ｍｍ２、一実施形態では約０．２から約１０００ｍｍ２、一実施形態では約０．３から約５００ｍｍ２、一実施形態では約０．４から約２５０ｍｍ２、一実施形態では約０．５から約１２５ｍｍ２の断面積を有することができる。バルク流領域は、プロセスマイクロチャネル１０４の断面積の約５％から約９５％、一実施形態では約３０％から約８０％を構成することができる。
【００２２】
ヘッダ１０２、フッタ１０８およびプロセスマイクロチャネル１０４は、本発明の方法の実施を可能にする十分な強度、寸法安定性および熱移動特性を提供する任意の材料から製作することができる。この材料には、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼など）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミックス、ガラス、１種または数種のポリマー（例えば熱硬化性樹脂）とガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、あるいはこれらのうちの２種以上の材料の組合せが含まれる。
【００２３】
マイクロチャネル反応器１００に流入する反応物組成物は、炭化水素反応物、酸素または酸素源、および任意選択のアンモニアを含む。炭化水素反応物は管路１２０を通ってヘッダ１０２に流入する。酸素または酸素源は管路１２２を通ってヘッダ１０２に流入する。アンモニアが使用されるとき、アンモニアは管路１２４を通ってヘッダ１０２に流入する。これらの反応物組成物はヘッダ１０２の中で混合され、触媒１０６と接触したプロセスマイクロチャネル１０４の中を流れる。これらの反応物はあるいは、プロセスマイクロチャネル１０４内に配置されたミキサを使用して、プロセスマイクロチャネル内で混合してもよい。一実施形態では、ヘッダ１０２に反応物を供給するマイクロチャネルミキサが有効である。このようなマイクロチャネルミキサでは、ミキサの中の隣接するマイクロチャネルが異なる反応物を含み、これらの反応物は、ヘッダ領域内のそれぞれのマイクロチャネルを出るときに急速に混ざり合う。マイクロチャネルの長さに沿って放熱を制御するため、任意選択で、１種または数種の反応物（例えば酸素または酸素源）を、マイクロチャネルの長さに沿った複数の異なる点でメインの反応物流に加えてもよい。反応物組成物はプロセスマイクロチャネル１０４の中で発熱反応を受け、生成物が生成される。生成物はプロセスマイクロチャネル１０４を通ってフッタ１０８に流入する。生成物はフッタ１０８から、管路１３０を通って弁１３２へ、弁１３２から管路１３４へ、管路１３４からクエンチング装置（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）１３６へと流れ、そこでクエンチされる。クエンチされた生成物は管路１３８を通ってクエンチング装置１３６を出る。一実施形態では、クエンチング装置１３６を出たクエンチされた生成物が、中間弁を経ることなく第２のクエンチング装置またはクエンチング段に流れる。
【００２４】
任意選択で、生成物および反応物組成物の未反応部分を、設計および動作がマイクロチャネル反応器１００に似た第２のマイクロチャネル反応器でさらに処理し、またはこれらを、弁１３２から管路１４４、管路１４４から管路１４６、管路１４６から管路１４８、管路１４８から管路１５０、管路１５０からマイクロチャネル反応器１００へと再循環させてもよい。一実施形態では、知られている技法を使用して反応物組成物の未反応部分から所望の生成物を分離し、この未反応部分を、設計および動作がマイクロチャネル反応器１００に似た第２のマイクロチャネル反応器でさらに処理し、または先に述べたようにマイクロチャネル反応器１００へ再循環させる。しかし、本発明の方法の利点は、１回のサイクルで、すなわちマイクロチャネル反応器を１回通過させるだけで、すなわち上記の再循環ステップもまたは第２の反応器での追加の処理も実施せずに、炭化水素反応物の比較的に高いレベルの転化率を得ることができることにある。
【００２５】
プロセスマイクロチャネル１０４内の反応は発熱反応であり、本発明の方法の間、マイクロチャネル反応器１００は、プロセスマイクロチャネル１０４と熱接触した熱交換器を使用することによって冷却される。この熱交換器は、プロセスマイクロチャネル１０４に隣接した熱交換チャネル（図示せず）の形態をとることができる。熱交換チャネルはマイクロチャネルとすることができる。熱交換ヘッダ１１０から熱交換チャネルを通って熱交換フッタ１１２へと熱交換流体が流れる。熱交換チャネルは、プロセスマイクロチャネル１０４に対して十字流の方向の矢印１１４および１１６によって指示されている流れを提供するように整列させることができる。プロセスマイクロチャネル１０４は熱を熱交換チャネルに移動させる。知られている技法を使用して熱交換流体を再循環させてもよい。あるいは、プロセスマイクロチャネル１０４中の流体の流れの方向に対して並流または向流方向に熱交換流体が流れるように、熱交換チャネルの向きを定めてもよい。
【００２６】
それぞれの熱交換チャネルの高さおよび幅のうちの少なくとも一方の内部寸法は、最大約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約２ｍｍ、一実施形態では約０．５から約１ｍｍとすることができる。もう一方の内部寸法は、約１ｍｍから約１ｍ、一実施形態では約１ｍｍから約０．５ｍ、一実施形態では約２ｍｍから約１０ｃｍとすることができる。熱交換チャネルの長さは約１ｍｍから約１ｍ、一実施形態では約１ｃｍから約０．５ｍとすることができる。それぞれのプロセスマイクロチャネル１０４と直接に隣接する熱交換チャネルとの間の分離距離は、約０．０５ｍｍから約５ｍｍ、一実施形態では約０．２ｍｍから約２ｍｍとすることができる。
【００２７】
熱交換チャネルは、本発明の方法の実施作を可能にする十分な強度、寸法安定性および熱移動特性を提供する任意の材料から製作することができる。この材料には、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼など）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミックス、ガラス、１種または数種のポリマー（例えば熱硬化性樹脂）とガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、あるいはこれらのうちの２種以上の材料の組合せが含まれる。
【００２８】
熱交換流体は任意の流体とすることができる。この熱交換流体には、空気、水蒸気、液体水、気体窒素、液体窒素、不活性気体を含むその他の気体、一酸化炭素、溶融塩、鉱油などの油、Ｄｏｗ−Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ社から入手可能なＤｏｗｔｈｅｒｍ  Ａ、Ｔｈｅｒｍｉｎｏｌなどの熱交換流体が含まれる。
【００２９】
熱交換流体は、１つまたは複数の反応物流を含むことができる。これによってプロセス予熱を提供し、プロセス全体の熱効率を高めることができる。
【００３０】
一実施形態では熱交換チャネルが、吸熱反応が実施されるプロセスチャネルを含む。これらの熱交換プロセスチャネルはマイクロチャネルとすることができる。熱交換チャネル内で実施することができる吸熱反応の例には、水蒸気改質反応および脱水素反応が含まれる。マイクロチャネル反応器内の対流冷却の一般的な熱流束は約１から約１０Ｗ／ｃｍ２程度である。並発吸熱反応を組み込んで改良されたヒートシンクを提供すると、一般に対流冷却熱流束よりもおおよそ１桁大きい熱流束を得ることができる。
【００３１】
一実施形態では、熱交換チャネルの中を流れるときに熱交換流体が相変化を受ける。この相変化は、対流冷却によって提供される除熱を超えるプロセスマイクロチャネルからの追加の除熱を提供する。液体熱交換流体の蒸発に関して、プロセスマイクロチャネルから移動される追加の熱は、熱交換流体が必要とする蒸発潜熱に起因すると考えられる。このような相変化の一例は沸騰する油または水である。
【００３２】
本発明の方法のステップ（Ｂ）によって提供されるプロセスマイクロチャネル１０４の追加の冷却は、望まれていない並発反応によるより高い活性化エネルギーを有する望まれていない副生物の生成を低減させまたは排除するので、このような追加の冷却は主生成物ないし所望の生成物の選択率の制御にとって不可欠である。この追加の冷却の結果として、一実施形態では、プロセスマイクロチャネル１０４の入口の反応物組成物の温度が、プロセスマイクロチャネルの出口の生成物（または生成物と未反応の反応物の混合物）の温度の（プラスまたはマイナス）約２００℃、一実施形態では約１５０℃、一実施形態では約１００℃、一実施形態では約５０℃、一実施形態では約２５℃、一実施形態では約１０℃以内である。このような追加の冷却の結果として、一実施形態では、プロセスマイクロチャネル１０４内での反応が等温条件または等温条件に近い条件で実施される。
【００３３】
マイクロチャネル反応器１００は知られている技法を使用して製作することができる。この技法には、プロセスマイクロチャネル１０４用に設計されたシム（ｓｈｉｍ）と熱交換チャネル用に設計されたシムとが交互に配置された交互配置シムを積層することが含まれる。
【００３４】
クエンチング装置１３６は、マイクロチャネル反応器から流出する生成物の温度を、最大約５００ミリ秒（ｍｓ）以内に最大約９５０℃引き下げる能力を有する熱交換装置を含む。この温度は、最大約５００ｍｓ、一実施形態では最大約４００ｍｓ、一実施形態では最大約３００ｍｓ、一実施形態では最大約２００ｍｓ、一実施形態では最大約１００ｍｓ、一実施形態では最大約５０ｍｓ、一実施形態では最大約３５ｍｓ、一実施形態では最大約２０ｍｓ、一実施形態では最大約１５ｍｓ、一実施形態では最大約１０ｍｓ、一実施形態では最大約５ｍｓ以内に、最大約５０℃、一実施形態では最大約１００℃、一実施形態では最大約２５０℃、一実施形態では最大約５００℃、一実施形態では最大約７５０℃引き下げることができる。一実施形態ではこの温度が、約５から約１００ｍｓ以内、一実施形態では約１０から約５０ｍｓ以内に最大約５００℃引き下げられる。クエンチング装置はマイクロチャネル反応器と一体とし、またはマイクロチャネル反応器とは別個の装置とすることができる。クエンチング装置はマイクロチャネル熱交換器を含むことができる。クエンチング装置は、マイクロチャネル反応器を出ていく生成物流に隣接した熱交換器、またはマイクロチャネル反応器を出ていく生成物流と交互に配置された熱交換器を含むことができる。クエンチング装置は、生成物を２次冷却流体と急速に混合する能力を有するミキサを含むことができる。２次冷却流体は低温の水蒸気とし、または液体として噴射された凝縮可能な炭化水素とすることができる。
【００３５】
このクエンチング装置はあるいは、反応物がその中を流れる狭い空隙または通路を含むことができ、この空隙または通路は、その反応のクエンチ直径以下の寸法を有する。この実施形態では、反応物がこの空隙または通路を流れるときに、壁への衝突の結果として反応が終了する。この空隙または通路は、最大約５ｍｍ、一実施形態では最大約３ｍｍ、一実施形態では最大約１ｍｍ、一実施形態では最大約０．５ｍｍ、一実施形態では最大約０．１ｍｍ、一実施形態では最大約０．０５ｍｍの高さまたは幅を有することができる。このクエンチング装置は１つのマイクロチャネルまたは複数の並行マイクロチャネルを含むことができる。このクエンチング装置は、本発明の方法で使用されるプロセスマイクロチャネルのこのマイクロチャネルの中に含まれる触媒の下流側の部分を構成することができる。この狭い空隙または通路は、先に論じた１つまたは複数の他のクエンチング装置（例えば熱交換器）とともに使用することができる。
【００３６】
図２に示すプロセスは、マイクロチャネル反応器１００の上流側に予混合／予熱装置２００が追加されているほかは図１に示したプロセスと同じである。この予混合／予熱装置は、マイクロチャネル反応器１００とは別個の、またはマイクロチャネル反応器１００と一体のマイクロチャネルミキサを含むことができる。炭化水素反応物は管路１２０を通って予混合／予熱装置２００に入る。酸素または酸素源は管路１２２を通って予混合／予熱装置２００に入る。アンモニアが使用されるとき、このアンモニアは管路１２４を通って予混合／予熱装置２００に入る。予混合／予熱装置２００は従来の任意の設計の装置とすることができ、装置２００内を矢印２０４および２０６によって指示されるように流れる熱交換流体を使用して加熱することができる。予混合／予熱装置２００内では、炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、アンモニアが使用されるときにはアンモニアとが混合され、プロセスマイクロチャネル１０４に投入する際の設計温度まで加熱される。予混合され予熱された反応物組成物は、予混合／予熱装置２００から管路２０２を通ってヘッダ１０２に流入する。反応物組成物はヘッダ１０２から、触媒１０６と接触したマイクロチャネル１０４中へ流れ、発熱反応を受け、所望の生成物が生成される。生成物はフッタ１０８に流入し、フッタ１０８から管路１３０を通って弁１３２へ、弁１３２から管路１３４へ、管路１３４からクエンチ装置１３６へと流れ、そこでクエンチされる。クエンチされた生成物は管路１３８を通ってクエンチ装置１３６を出る。任意選択で、先に論じたように、反応物組成物の未反応部分および任意選択で生成物を第２のマイクロチャネル反応器でさらに処理し、またはこれらを、弁１３２から管路１４４、管路１４４から管路１４６、管路１４６から管路１４８、管路１４８から管路１５０、管路１５０からマイクロチャネル反応器１００へと再循環させてもよい。
【００３７】
予混合／予熱装置２００は、炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを混合し、その結果生じる反応物組成物を、マイクロチャネル反応器１００に投入する際の望ましい温度まで加熱する能力を有する任意の混合装置を含むことができる。反応物組成物は、約２００℃から約８００℃、一実施形態では約３００℃から約７００℃、一実施形態では約４００℃から約６００℃の温度まで加熱することができる。使用することができるミキサの例には、マイクロチャネルミキサ、ガスエジェクタ（ｇａｓ  ｅｊｅｃｔｏｒ）、コンセトリックノズル（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  ｎｏｚｚｌｅ）、ジェットなどが含まれる。混合は、セラミックス、石英および高温金属、ならびにインコネル、ＦｅＣｒＡｌＹなどの合金を含む適当な材料から作られた発泡体、フェルト、ワッド（ｗａｄ）、微粒子層などの多孔質材料中に反応物を流すことによって達成することができる。
【００３８】
本発明の方法は図３Ａおよび３Ｂに示すように実施することができる。図３Ａを参照するとこの方法は、マイクロチャネル反応器コア（ｃｏｒｅ）３０１、反応物ヘッダ３０２、酸化剤ヘッダ３０４、生成物フッタ３０６、熱交換ヘッダ３１０、熱交換フッタ３１２およびクエンチング装置３１４を含むマイクロチャネル反応器３００を使用して実施される。マイクロチャネル反応器コア３０１は、反応器ゾーン３０７およびマニホールド／レキュペレータ３０８を含む。炭化水素反応物および任意選択のアンモニアを含む反応物組成物は、矢印３１６によって指示されているように反応物ヘッダ３０２を通ってマイクロチャネル反応器３００に流入する。酸素または酸素源は、矢印３１８によって指示されているように酸化剤ヘッダ３０４を通ってマイクロチャネル反応器３００に流入する。炭化水素反応物、酸素または酸素源および任意選択のアンモニアは、マニホールド／レキュペレータ３０８に流入し、マニホールド／レキュペレータ３０８を通って反応器ゾーン３０７に入り、そこで触媒と接触し反応して所望の生成物を生成する。生成物は、反応器ゾーン３０７からマニホールド／レキュペレータ３０８を通って生成物フッタ３０６に流れ、生成物フッタ３０６から、矢印３２０および３２２によって指示されているようにクエンチング装置３１４に流れる。熱交換流体は、矢印３２４によって指示されているように熱交換ヘッダ３１０に流入し、熱交換ヘッダ３１０からマイクロチャネル反応器３０１を通って熱交換フッタ３１２へ流れ、矢印３２６によって指示されているように熱交換フッタ３１２を出る。マイクロチャネル反応器コア３０１の内部では、多段添加（ｓｔａｇｅｄ  ａｄｄｉｔｉｏｎ）を使用して、炭化水素反応物および任意選択のアンモニアに酸素または酸素源が加えられる。これが図３Ｂに示されている。
【００３９】
図３Ａに示したマイクロチャネル反応器３００の中で使用される、ハウジングユニット３３１の中に収められた繰返しユニット３３０を示す図３Ｂを参照すると、本発明の方法は、プロセスマイクロチャネル３４０、３５０、酸化剤マイクロチャネル３６０、オリフィス３７０、および熱交換マイクロチャネル３８０、３９０を使用して実施される。炭化水素反応物および任意選択のアンモニアは、矢印３４１および３５１によって指示されているように、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０に流入する。酸素または酸素源は、矢印３６１によって指示されているように酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０の中へ流れる。酸素または酸素源は、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の中で炭化水素反応物および任意選択のアンモニアと混ざり合う。プロセスマイクロチャネル３４０および３５０は、触媒１０６が存在し、反応物が触媒と接触し反応を受ける反応ゾーン３４２および３５２と、触媒とのさらなる接触、あるいは生成物の冷却および／またはクエンチングを実施することができるチャネルゾーン３４３および３５３とをそれぞれ有する。プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の中で、反応物は触媒と接触し反応して所望の生成物を生成する。生成物は、矢印３４４および３５４によって指示されているようにプロセスマイクロチャネル３４０および３５０を出る。プロセスマイクロチャネル３４０および３５０を出た生成物は、先に示したとおり、マニホールド／レキュペレータ３０８へ流れ、マニホールド／レキュペレータ３０８から生成物フッタ３０６を通ってクエンチング装置３１４へと流れる。クエンチされた生成物は、矢印３２２によって指示されているようにクエンチング装置３１４を出る。熱交換流体は、ヘッダ３１０から、矢印３８１、３９１および３９２によって指示されているように熱交換チャネル３８０および３９０を通って、熱交換フッタ３１２へと流れる。図３Ｂに示した繰返しユニット３３０は、マイクロチャネル反応器３００の中に１つだけ配置することができ、あるいは任意の回数、例えば２、３、４、５、１０、２０、５０、１００、数百、１０００、数千、１万、数万、１０万、数十万または数百万回繰り返すことができる。この方法に提供されるこの多段式の酸素添加は、局所的な酸素圧を低くし、競合するより高次数の望まれていない燃焼反応に比べて、より低次数の所望の部分酸化反応を優勢にする利点を提供する。
【００４０】
それぞれのプロセスマイクロチャネル３４０および３５０ならびに酸化剤マイクロチャネル３６０の高さおよび幅のうちの少なくとも一方の内部寸法は、最大約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約２ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１．５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約０．５ｍｍとすることができる。高さおよび幅のうちのもう一方の内部寸法は任意の値、例えば約０．１ｃｍから約１００ｃｍ、一実施形態では約０．１から約７５ｃｍ、一実施形態では約０．１から約５０ｃｍ、一実施形態では約０．２ｃｍから約２５ｃｍとすることができる。プロセスマイクロチャネル３４０および３５０ならびに酸化剤マイクロチャネル３６０の長さはそれぞれ任意の値、例えば、約１ｃｍから約５００ｃｍ、一実施形態では１ｃｍから約２５０ｃｍ、一実施形態では１ｃｍから約１００ｃｍ、一実施形態では１ｃｍから約５０ｃｍ、一実施形態では約２から約２５ｃｍとすることができる。
【００４１】
それぞれの熱交換チャネル３８０および３９０の高さおよび幅のうちの少なくとも一方の内部寸法は、最大約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約２ｍｍ、一実施形態では約０．５から約１ｍｍとすることができる。もう一方の内部寸法は、約１ｍｍから約１ｍ、一実施形態では約１ｍｍから約０．５ｍ、一実施形態では約２ｍｍから約１０ｃｍとすることができる。熱交換チャネルの長さは、約１ｍｍから約１ｍ、一実施形態では約１ｃｍから約０．５ｍとすることができる。これらの熱交換チャネルはマイクロチャネルとすることができる。それぞれのプロセスマイクロチャネル３４０または３５０と直接に隣接する熱交換チャネル３８０または３９０との間の分離距離は、約０．０５ｍｍから約５ｍｍ、一実施形態では約０．２ｍｍから約２ｍｍとすることができる。
【００４２】
ハウジング３０１、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０、酸化剤マイクロチャネル３６０、ならびに熱交換チャネル３８０および３９０は、本発明の方法の実施を可能にする十分な強度、寸法安定性および熱移動特性を提供する任意の材料から製作することができる。この材料には、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼など）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミックス、ガラス、１種または数種のポリマー（例えば熱硬化性樹脂）とガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、あるいはこれらのうちの２種以上の材料の組合せが含まれる。
【００４３】
あるいは、酸素または酸素源のマイクロチャネル反応器への多段添加を、別個の装置を使用して、あるいは１つの装置の中の小さなオリフィスまたはジェットの使用によって、あるいは微細孔膜または代替スパージングシート（ｓｐａｒｇｉｎｇ  ｓｈｅｅｔ）によって達成してもよい。部分酸化反応、特に酸化的脱水素反応への酸素の多段添加は、参照によって本明細書に組み込まれるＴｏｎｋｏｖｉｃｈ，Ｚｉｌｋａ，Ｊｉｍｅｎｚ，Ｒｏｂｅｒｔｓ，ａｎｄ  Ｃｏｘ，１９９６，「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｒｅａｃｔｏｒｓ：ａ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｆｏｒ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ」，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，５１（５），７８９−８０６に開示されている。
【００４４】
本発明の方法は、図４に示すマイクロチャネル反応器１００Ａの中で実施することができる。図４を参照すると、マイクロチャネル反応器１００Ａは、互いに平行に延び、複数の列４００に配置されたプロセスマイクロチャネル１０４のアレイを含む。これらの列４００は、互いに重ねられた別々の平面に配置されている。マイクロチャネル反応器１００Ａはさらに、互いに平行に延び、複数の列４２２に配置された熱交換マイクロチャネル４２０のアレイを含む。熱交換マイクロチャネル４２０の列４２２は互いに重ねられた別々の平面に配置されている。熱交換マイクロチャネル４２０はプロセスマイクロチャネル１０４を横切って延び、プロセスマイクロチャネル１０４と熱接触している。熱交換マイクロチャネル４２０の列４２２とプロセスマイクロチャネル１０４の列４００は、互いに交互に重ねられた別々の平面に配置されている。
【００４５】
マイクロチャネル反応器１００Ａは、プロセスチャネル１０４の列４００を９列含み、それぞれの列４００には６つのプロセスマイクロチャネル１０４があり、合計５４のプロセスマイクロチャネル１０４がある。しかし、マイクロチャネル反応器１００Ａは任意の数のプロセスマイクロチャネル１０４、例えば数百、数千、数万、数十万または数百万のプロセスマイクロチャネル１０４を含むことができることを理解されたい。同様に、マイクロチャネル反応器１００Ａは、熱交換マイクロチャネル４２０の列４２２を１０列含む。列４２２はそれぞれ熱交換マイクロチャネル４２０を１１含み、合計１１０の熱交換マイクロチャネル４２０がある。しかし、図示のマイクロチャネル反応器は合計１１０の熱交換マイクロチャネル４２０を含むが、追加の熱交換マイクロチャネル４２０、例えば数千、数万、数十万または数百万の熱交換マイクロチャネル４２０をマイクロチャネル反応器１００Ａとともに使用できることを理解されたい。
【００４６】
マイクロチャネル反応器１００Ａ内のプロセスマイクロチャネル１０４は正方形または長方形の断面を有する。それぞれのプロセスマイクロチャネル１０４の最小内部寸法は、それが高さであれまたは幅であれ、最大約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約５ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約２ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約１．５ｍｍとすることができる。高さおよび幅のうちのもう一方の内部寸法は、約０．１から約１００ｃｍ、一実施形態では約０．２から約２５ｃｍとすることができる。それぞれのプロセスマイクロチャネル１０４の長さは、約１から約５００ｃｍ、一実施形態では約１から約２５０ｃｍ、一実施形態では約１から約１００ｃｍ、一実施形態では約１から約５０ｃｍ、一実施形態では約２から約２５ｃｍとすることができる。
【００４７】
熱交換マイクロチャネル４２０はそれぞれ、正方形、長方形、三角形、菱形、円形または楕円形の断面を有することができ、約０．０２５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．０５から約５ｍｍ、一実施形態では約０．１から約２ｍｍの幅または高さを有する。それぞれの熱交換マイクロチャネル４２０の長さは、約１ｍｍから約１メートル、一実施形態では約１ｃｍから約０．５メートルとすることができる。
【００４８】
熱交換マイクロチャネル４２０のそれぞれの列４２２とプロセスマイクロチャネル１０４の直接に隣接する列４００との間の分離距離は、約０．０５から約１０ｍｍ、一実施形態では約０．１から約５ｍｍ、一実施形態では約０．１から約２ｍｍとすることができる。
【００４９】
本発明の方法の実施中、反応物組成物および生成物は、プロセスマイクロチャネル１０４の中を矢印４３０によって指示された方向へ流れる。プロセスマイクロチャネル１０４の中には触媒１０６が含まれる。熱交換流体は、熱交換マイクロチャネル４２０の中を矢印４３２によって指示された方向へ流れる。
【００５０】
マイクロチャネル反応器１００Ａは、本発明の方法を実施するのに十分な強度、寸法安定性および熱移動特性を提供する任意の材料から構築することができる。適当な材料の例には、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼など）、アルミニウム、チタン、ニッケル、以上の任意の金属の合金、プラスチック（例えばエポキシ樹脂、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化性樹脂など）、モネル、インコネル、セラミックス、ガラス、複合材、石英、ケイ素、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せが含まれる。マイクロチャネル反応器１００Ａは、ワイヤ放電機械加工（ｗｉｒｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）、従来の機械加工、レーザ切断、光化学機械加工、電解加工、成形、ウォータジェット、スタンピング、エッチング（例えば化学、光化学またはプラズマエッチング）およびこれらの組合せを含む、知られている技法を使用して製造することができる。マイクロチャネル反応器１００Ａは、流れの通過を可能にするように部分が除去された層またはシートを成形することによって構築することができる。拡散接合、レーザ溶接、拡散ろう付および一体化された装置を形成する同様の方法によって、多数のシートを組み立てることができる。マイクロチャネル反応器１００Ａは、反応物の投入、生成物の排出および熱交換流体の流れを制御するための適当なヘッダ、フッタ、弁、管路などを有する。これらは図４に示されていないが、当業者はこれらを容易に用意することができる。
【００５１】
反応物組成物は流体の形態とすることができる。この流体は液体または気体とすることができ、一実施形態ではこれが気体の形態をとる。この流体は、分散した小液滴を含む気体の形態でもよい。反応物組成物は少なくとも１種の炭化水素反応物を含む。
【００５２】
反応物組成物の純度は重要ではないが、触媒を害する可能性がある化合物の存在は回避することが望ましい。その結果として、反応物組成物は空気、二酸化炭素などの不純物を含んでもよい。
【００５３】
反応物組成物は希釈材を含むことができる。このような希釈材の例には、窒素、ヘリウム、二酸化炭素、液体水、水蒸気などが含まれる。反応物組成物中の炭化水素反応物に対する希釈材の体積比は０から約８０体積％、一実施形態では０から約５０体積％とすることができる。しかし、本発明の少なくとも１つの実施形態の利点は、このような希釈材を使用せずに本発明の方法を実施できること、したがってより効率的でコンパクトなプロセスを提供できることである。
【００５４】
炭化水素反応物は、酸化またはアンモ酸化反応を受けることができ、プロセスマイクロチャネル内で使用される温度および圧力において流体（一実施形態では蒸気）である任意の炭化水素化合物を含むことができる。例としては、飽和脂肪族化合物（例えばアルカン）、不飽和脂肪族化合物（例えばモノエン、ポリエンなど）、アルデヒド、アルキル置換芳香族化合物、アルキレン置換芳香族化合物などがある。
【００５５】
飽和脂肪族化合物には、１分子あたり１から約２０個、一実施形態では１から約１８個、一実施形態では１から約１６個、一実施形態では１から約１４個、一実施形態では１から約１２個、一実施形態では１から約１０個、一実施形態では１から約８個、一実施形態では１から約６個、一実施形態では１から約４個の炭素原子を含むアルカンが含まれる。これには、メタン、エタン、プロパン、イソプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどが含まれる。
【００５６】
不飽和脂肪族化合物には、１分子あたり２から約２０個、一実施形態では２から約１８個、一実施形態では２から約１６個、一実施形態では２から約１４個、一実施形態では２から約１２個、一実施形態では２から約１０個、一実施形態では２から約８個、一実施形態では２から約６個、一実施形態では２から約４個の炭素原子を含むアルケンまたはアルキレンが含まれる。これには、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、１−ヘキセン、２，３−ジメチル−２−ブテン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノナン、１−デセンなどが含まれる。
【００５７】
不飽和脂肪族化合物はポリエンを含むことができる。これにはジエン、トリエンなどが含まれる。これらの化合物は、１分子あたり３から約２０個、一実施形態では３から約１８個、一実施形態では３から約１６個、一実施形態では３から約１４個、一実施形態では３から約１２個、一実施形態では３から約１０個、一実施形態では４から約８個、一実施形態では４から約６個の炭素原子を含むことができる。例としては、１，２−プロパジエン（別名アレン）、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン（別名イソプレン）、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、２，４−ヘキサジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエンなどがある。
【００５８】
アルデヒドは飽和または不飽和アルデヒドとすることができる。アルデヒドは脂肪族または芳香族アルデヒドとすることができる。これらのアルデヒドは、１分子あたり１から約２０個、一実施形態では１から約１８個、一実施形態では１から約１６個、一実施形態では１から約１４個、一実施形態では１から約１２個、一実施形態では１から約１０個、一実施形態では１から約８個、一実施形態では約２から約８個、一実施形態では約３から約６個の炭素原子を含むことができる。例としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール（ｎｏｎａｄｉｅｎａｌ）、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール（ｈｅｘｅｎａｌ）、ヘキサデコナール（ｈｅｘａｄｅｃｏｎａｌ）、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒドなどがある。
【００５９】
アルキルまたはアルキレン置換芳香族化合物は、１つまたは複数のアルキルまたはアルキレン置換基を含むことができる。これらの化合物は、単環式（例えばフェニル）または多環式（例えばナフチル）化合物とすることができる。これらの化合物には、１から約２０個、一実施形態では１から約１８個、一実施形態では１から約１６個、一実施形態では１から約１４個、一実施形態では１から約１２個、一実施形態では１から約１０個、一実施形態では１から約８個、一実施形態では約２から約６個、一実施形態では約２から約４個の炭素原子を含む１つまたは複数のアルキル基を含むアルキル置換芳香族化合物が含まれる。これらにはさらに、２から約２０個、一実施形態では２から約１８個、一実施形態では２から約１６個、一実施形態では２から約１４個、一実施形態では２から約１２個、一実施形態では２から約１０個、一実施形態では２から約８個、一実施形態では約２から約６個、一実施形態では約２から約４個の炭素原子を含む１つまたは複数のアルキレン基を含むアルキレン置換芳香族化合物が含まれる。例としては、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ヘミメリテン、プソイドクメン、メシチレン、プレニテン、イソズレン、ズレン、ペンタメチルベンゼン、ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、クメン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、ｐ−シメン、スチレンなどがある。
【００６０】
酸素または酸素源は、分子酸素、空気、または酸素源として機能することができる他の酸化剤、例えば窒素酸化物を含むことができる。酸素源は、二酸化炭素、一酸化炭素または過酸化物（例えば過酸化水素）とすることができる。酸素と空気の混合物、酸素と不活性気体（例えばヘリウム、アルゴンなど）または希釈気体（例えば二酸化炭素、水蒸気など）の混合物など、酸素を含む気体混合物を使用することもできる。炭化水素反応物と酸素のモル比は、約０．２：１から約８：１、一実施形態では約０．５：１から約４：１、一実施形態では約１：１から約３：１とすることができる。一実施形態では、このモル比が約２：１以上、一実施形態では約２．５：１以上である。一実施形態ではこのモル比が約１．８以下である。
【００６１】
アンモニアは任意の源から得ることができる。アンモニアが使用されるとき、炭化水素反応物とアンモニアのモル比は約０．５：１から約５：１、一実施形態では約０．５：１から約２：１とすることができる。
【００６２】
触媒は、酸化またはアンモ酸化触媒として役立つ任意の触媒を含むことができる。この触媒は、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅおよびこれらのうちの２種以上の金属の混合物のなかから選択された金属、金属酸化物または混合金属酸化物を含むことができる。これらの触媒はさらに、１種または数種のアルカリ金属、アルカリ土類金属、他の遷移金属、希土類金属またはランタニドを含むことができる。さらにＰ、Ｂｉなどの元素が存在してもよい。触媒を担体に保持してもよく、その場合、有用な担体材料は、金属酸化物（例えばアルミナ、チタニア、ジルコニア）、シリカ、メソ細孔質材料、ゼオライト、耐火材料、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む。
【００６３】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
Ｍｏ１２ＷａＢｉｂＦｅｃＣｏｄＮｉｅＳｉｆＫｇＳｎｈＯｘ
上式で、ａは０から５、ｂは０．５から５、ｃは０．１から１０、ｄは０．５から１０、ｅは０から１０、ｆは０から１５、ｇは０から１、ｈは０から２、ｘはその他の元素に結合した酸素の量であり、それらの元素の酸化状態に依存する。これらの触媒は、米国特許第６，２５１，８２１Ｂ１号に、酸化によってプロピレンからアクロレインを生成するのに有用な触媒として記載されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６４】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
ＭｏａＢｉｂＰｃＸ１ｄＸ２ｅＸ３ｆＸ４ｇＯｈ
上式で、Ｘ１はＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ｇａ、Ｃｅおよび／またはＬａ、Ｘ２はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄおよび／またはＰｔ、Ｘ３はＳｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｆｅ、Ｃｏおよび／またはＮｉ、Ｘ４はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉおよび／またはＺｒ、ａは０から２、ｄは０から２、ただしａとｄの和は少なくとも０．２０であり、ｂは０から１．５、ｃは０から１０、ただしｂとｃの和は少なくとも０．１であり、ｅは０から０．５、ｆは０から０．５、ｇは０から２０、ｈは、酸素以外の元素の原子価および周期数によって決まる０以外の数である。この触媒は、米国特許第６，２５２，１２２Ｂ１号に、プロパンをアクロレインに転化させるのに有用な触媒として記載されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６５】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
Ｍｏ１２ＢｉａＦｅｂＸ１ｃＸ２ｄＸ３ｅＸ４ｆＯｎ
上式で、Ｘ１はＮｉおよび／またはＣｏ、Ｘ２は、Ｔｉ、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属、Ｘ３は、Ｚｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｐｂおよび／またはＷ、Ｘ４はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉおよび／またはＺｒ、ａは０．５から５、ｂは０．０１から５、一実施形態では２から４、ｃは０から１０、一実施形態では３から１０、ｄは０から２、一実施形態では０．０２から２、ｅは０から８、一実施形態では０から５、ｆは０から１０、ｎは、酸素以外の元素の原子価および周期数によって決まる数である。これらの触媒は、米国特許第６，３９５，９３６Ｂ１号に、プロピレンのアクロレインへの酸化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６６】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
［ＢｉｎＡａＯｘ］［（１００−ｚ）％ＥｅＦｅｆＮｉｇＭｏｍＯｙ＋ｚ％ＳｉＯ２］
上式で、Ａは、Ｂ、ＰおよびＭｏからなるグループから選択された少なくとも１種の元素、Ｅは、原子価２の少なくとも１種の元素であり、ｍが１のとき、ｎは０．００１から３、ａは０から３、ｅは０から３、ｆは０．０１から５、ｇは０．１から５、ｚは０から９０であり、ｘおよびｙはそれぞれ、コアまたはシェル触媒相における酸素に対するそれ以外の元素の原子価要件が満たされる数である。この触媒は、米国特許第６，４１０，８００Ｂ１号に、プロピレンのアクロレインへの酸化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６７】
触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
Ｍｏ１２Ｃｏ３．５Ｂｉ１．１Ｆｅ０．８Ｗ０．５Ｓｉ１．４Ｋ０．０５Ｏｘ
または
Ｎｉ２．１Ｃｏ３．５Ｆｅ２．６Ｐ０．４３Ｂｉ１．０Ｍｏ９．３Ｍｎ０．１５Ｃｒ０．０９Ｂａ０．０７Ｚｒ０．００１２Ｋ０．０７Ｏｘ
上式で、ｘは、その他の元素に結合した酸素の量であり、それらの元素の酸化状態に依存する。これらの触媒は、米国特許第６，４３７，１９３Ｂ１号に、プロピレンのアクロレインへの酸化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６８】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
ＢｉｂＭｏｃＶｖＡａＤｄＥｅＯｘ
上式で、Ａは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、ＣｓおよびＴｉのうちの１種または数種の元素、Ｄは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、ＣｅおよびＬａのうちの１種または数種の元素、Ｅは、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｂ、Ｍｇ、ＣａおよびＳｒのうちの１種または数種の元素、ａ、ｄおよびｅはそれぞれ０から１０、ｂは０．１から１０、ｃは０．１から２０、ｖは０．１から１０、ｃ：ｂは２：１から３０：１、ｖ：ｂは１．５から８：１であり、ｘは、上式の酸素以外の元素の周期数および原子価によって決まる。この触媒は、米国特許第５，１９８，５８０号に、プロパンのアクリル酸、プロピレン、アクロレインおよび酢酸への転化に有用な触媒として開示されている。
【００６９】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
Ｍ１ａＭｏ１−ｂＭ２ｂＯｘ
上式で、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎおよび／またはＣｕ、Ｍ２は、Ｗ、Ｖ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｐ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｓｎおよび／またはＬａ、ａは０．５から１．５、ｂは０から０．５、ｘは、酸素以外の元素の原子価および周期数によって決まる数である。これらの触媒は、米国特許第６，３８８，１２９Ｂ１号、６，４２３，８７５Ｂ１号および６，４２６，４３３Ｂ１号に、プロパンのアクロレインおよび／またはアクリル酸への転化に有用な触媒として開示されている。これらの特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７０】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
ＡａＢｂＣｃＣａｄＦｅｅＢｉｆＭｏ１２Ｏｘ
上式で、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓのうちの１種または数種の元素、Ｂは、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＣｏおよびＺｎのうちの１種または数種の元素、Ｃは、Ｃｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｐ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｕ、ＶおよびＷのうちの１種または数種の元素、ａは０．０１から１．０、ｂおよびｅは１．０から１０、ｃは０から５．０、一実施形態では０．０５から５．０、一実施形態では０．０５から４．０、ｄおよびｆは０．０５から５．０、ｘは、存在するその他の元素の原子価要件によって決まる数である。これらの触媒は、米国特許第６，２６８，５２９Ｂ１号に、プロパンのアクロレインおよびアクリル酸への転化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７１】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
Ｍｏ１２Ｖ４．８Ｓｒ０．５Ｗ２．４Ｃｕ２．２Ｏｘ
上式で、ｘは、その他の元素に結合した酸素の量であり、それらの元素の酸化状態に依存する。この触媒は、米国特許第６，３１０，２４０Ｂ１号に、アクロレインのアクリル酸への転化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７２】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
ＭｏａＷｂＶｃＡｄＢｅＯｘ
上式で、Ａは、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、ＣｅまたはＴｉ、Ｂはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｘはそれぞれ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ａ、ＢおよびＯの原子比を指示する。ａが１０のとき、ｂは１．５から４、ｃは１から５、ｄは１から４、ｅは０から２であり、ｘはその他の元素の酸化状態によって決まる。この触媒は、米国特許第６，３８４，２７５Ｂ２号に、アクロレインのアクリル酸への転化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７３】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
Ｍｏ１２ＶａＸ１ｂＸ２ｃＸ３ｄＸ４ｅＸ５ｆＸ６ｇＯｎ
上式で、Ｘ１は、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒおよび／またはＣｅ、Ｘ２は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎおよび／またはＺｎ、Ｘ３はＳｂおよび／またはＢｉ、Ｘ４は１種または数種のアルカリ金属、Ｘ５は１種または数種のアルカリ土類金属、Ｘ６はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉおよび／またはＺｒ、ａは１から６、ｂは０．２から４、ｃは０．５から１８、ｄは０から４０、ｅは０から２、ｆは０から４、ｇは０から４０、ｎは、酸素以外の元素の原子価および周期数によって決まる数である。この触媒は、米国特許第６，４０３，８２９Ｂ２号に、アクロレインのアクリル酸への転化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７４】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
ＭｏａＶｂＷｃＣｕｄＸｅＯｇ
上式で、Ｘは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなるグループから選択された少なくとも１種の元素であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｇはそれぞれ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｃｕ、ＸおよびＯの原子比であり、ａが１２のとき、ｂは２から１４、ｃは０から１２、ｄは、０を除く０から６（例えば０．１から６）であり、ｅは０から３、ｇは、上式の元素の酸化状態によって決まる数である。この触媒は、米国特許第６，４２９，３３２Ｂ１号に、アクロレインのアクリル酸への転化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７５】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
ＭｏａＷｂＢｉｃＦｅｄＡｅＢｆＣｇＤｈＥｉＯｘ
上式で、ＡはＮｉまたはＣｏ、Ｂは、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、ＣｓまたはＴｉ、Ｃはアルカリ土類金属、Ｄは、Ｐ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ａｓ、ＢまたはＺｎ、Ｅは、Ｓｉ、Ａｌ、ＴｉまたはＺｒである。ａが１２のとき、ｂは０から１０、ｃは０から１０、ｄは０から１０、ｅは２から１５、ｆは０から１０、ｇは０から１０、ｈは０から４、ｉは０から３０であり、ｘは、それぞれの元素の酸化の程度によって決まる。この触媒は、米国特許第６，３８３，９７３Ｂ１号に、プロピレン、イソブチレン、ｔ−ブタノールまたはメチル−ｔ−ブチルエーテルのアクロレイン（メタクロレイン）またはアクリル酸（メタクリル酸）への転化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７６】
この触媒は、下式によって表される酸化触媒を含むことができ、
ＭｏａＰｂＡｃＢｄＣｅＤｆＯｘ
上式で、Ａは、Ａｓ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｚｒ、ＣｅおよびＳｅからなるグループから選択された少なくとも１種の元素、Ｂは、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｐｄ、ＲｈおよびＴｅからなるグループから選択された少なくとも１種の元素、Ｃは、Ｖ、ＷおよびＮｂからなるグループから選択された少なくとも１種の元素、Ｄは、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびＴｉからなるグループから選択された少なくとも１種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆおよびｘはそれぞれＭｏ、Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＯの原子比であり、ａが１２のとき、ｂは０．５から４、一実施形態では０．５から３までの数、ｃは０から５、一実施形態では０．０１から３、ｄは０から３、一実施形態では０．０１から２、ｅは０から４、一実施形態では０．０１から３、ｆは０．０１から４、一実施形態では０．０１から３、ｘは、上式の元素の酸化状態によって決まる数である。この触媒は、米国特許第５，６１８，９７４号に、メタクロレイン、イソブチルアルデヒドまたはイソ酪酸のメタクリル酸への転化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７７】
この触媒は、Ｍｏ、Ｖ、ＮｂおよびＰｄ、またはＭｏ、Ｌａ、ＶおよびＰｄを含む酸化触媒を含むことができる。具体例には以下のものが含まれる。
ＭｏＶ０．３９６Ｎｂ０．１２８Ｐｄ０．０００３８４
および
ＭｏＶ０．６２８Ｐｄ０．０００２８８Ｌａ０．００００１
これらの触媒は、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，２７４，７６４Ｂ１号に開示されている。
【００７８】
参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，１４３，９２１号は、いずれも本発明の方法とともに使用することができる３種類の酸化触媒を開示している。第１の触媒は式ＭｏａＶｂＮｂｃＰｄｄによって表され、この式で、ａは１から５、ｂは０から０．５、ｃは０．０１から０．５、ｄは０から０．２である。数値ａ、ｂ、ｃおよびｄはそれぞれ、触媒中の元素Ｍｏ、Ｖ、ＮｂおよびＰｄの相対的なグラム原子比を表す。これらの元素はさまざまな酸化物の形態で酸素と結合して存在する。第２の触媒は、元素Ｍｏ、Ｖ、Ｐｄ、Ｎｂ、ＬａおよびＸを、比ＭｏａＶｂＬａｃＰｄｄＮｂｅＸｆの酸化物の形態で含む組成を有し、この式でＸはＡｌ、Ｇａ、ＳｉまたはＧｅ、ａは１、ｂは０．０１から０．９、ｃは＞０から０．２、ｄは＞０から０．２、ｅは＞０から０．２、ｆは＞０から０．３である。第３の触媒は、式ＭｏａＶｂＮｂｃＸｄによって表されるか焼組成物から生成され、この式で、Ｘは、Ｐ、Ｂ、Ｈｆ、ＴｅおよびＡｓからなるグループから選択された少なくとも１種の助触媒元素、ａは約１から５、ｂは１、ｃは約０．０１から０．５、ｄは約０から０．１である。
【００７９】
この触媒を、元素モリブデン、バナジウム、ニオブおよび金を酸素とともに含む下式に基づく酸化触媒とすることができ、
ＭｏａＷｂＡｕｃＶｄＮｂｅＹｆ
上式で、Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｕ、Ｒｅ、Ｔｅ、ＬａおよびＰｄからなるグループから選択された１種または数種の元素であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、上式の元素のグラム原子比を表し、０＜ａ≦１、０≦ｂ＜１、ａ＋ｂ＝１、１０−５＜ｃ≦０．０２、０＜ｄ≦２、０＜ｅ≦１、０＜ｆ≦２である。この触媒は、米国特許第６，３３３，４４４Ｂ１号に、エタンまたはエチレンの酢酸への酸化に有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００８０】
この触媒を、式ＭｏａＶｂＮｂｃＰｄｄによって表されるか焼組成物を有する酸化触媒とすることができ、この式で、ａは１から５、ｂは０から０．５、ｃは０．０１から０．５、ｄは０から０．２である。この触媒は、米国特許第６，３８３，９７７Ｂ１号に、エタンを酢酸に転化させるために開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００８１】
参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，４４１，２２７Ｂ１号は、本発明の方法において別々にまたは互いに組み合わせて使用することができる２種類の酸化触媒を開示している。第１の触媒は、下式によって表される混合金属酸化物であり、
ＭｏａＰｄｂＢｉｃＦｅｄＸ１ｅＸ２ｆＸ３ｇＯｚ
上式で、Ｘ１は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ、ＰｔおよびＲｈのうちの少なくとも１種または数種の元素、Ｘ２は、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐ、ＳｉおよびＷのうちの少なくとも１種または数種の元素、Ｘ３は、Ｋ、Ｍｇ、Ｒｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＮａおよびＩｎのうちの１種または数種の元素、Ｏは酸素、ａは１、０＜ｂ≦０．３、０＜ｃ≦０．９、０＜ｄ≦０．９、０＜ｅ≦０．９、０＜ｆ≦０．９、０＜ｇ＜０．３、ｚは、この式の他の元素の原子価要件を満たす数である。この触媒は、オレフィンをα−β不飽和アルデヒドに転化させるのに有用な触媒として記述されている。第２の触媒は下式によって表される金属酸化物であり、
Ｍｏａ１Ｖｂ１Ａｌｃ１Ｘｄ１Ｙｅ１Ｏｚ１
上式で、ＸはＷまたはＭｎあるいはその両方、Ｙは、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、ＮｂおよびＫのうちの少なくとも１種または数種の元素、Ｏは酸素、ａ１は１、ｂ１は０．０１から０．９、０＜ｃ１≦０．２、０＜ｄ１≦０．５、０＜ｅ１≦０．５、ｚ１は、この式の他の元素の原子価要件を満たす数である。この触媒は、α−β不飽和アルデヒドをα−β不飽和カルボン酸に転化させるのに適した触媒として記述されている。
【００８２】
この触媒は、下式によって表されるアンモ酸化触媒を含むことができ、
ＡａＫｂＣｓｃＭｇｄＮｉｅＦｅｆＢｉｇＭｏ１２Ｏｘ
上式で、Ａは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｎａ、ＣｅおよびＷの中から選択された１種または数種の元素、ａは０から５までの数、ｂは０から０．４までの数、ｃは０から０．４までの数、ただしｂとｃの和が０．１から０．４であり、ｄ、ｅ、ｆおよびｇは約０．２から１０までの数、ｘは、その他の元素の原子価要件によって決まる数である。この触媒は、米国特許第５，０９３，２９９号に、この触媒の存在下でオレフィン（例えばプロピレンまたはイソブチレン）とアンモニアと酸素とを反応させることによって、このオレフィンを対応する不飽和ニトリル（例えばアクリロニトリルまたはメタクリロニトリル）に転化させるのに有用な触媒として開示されている。この特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００８３】
この触媒は、下式によって表されるアンモ酸化触媒を含むことができ、
ＶＳｂａＭｍＮｎＯｘ
上式で、ａは０．５から２、Ｍは、Ｓｎ、Ｔｉ、ＦｅおよびＧａのうちの１種または数種の元素、ｍは０．０５から３、Ｎは、Ｗ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｐ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、ＣｅおよびＢのうちの１種または数種の元素、ｎは０．０から０．５、ｘは、その他のそれぞれの元素の酸化の程度によって決まる数である。この触媒は、米国特許第５，２５８，５４３号に、Ｃ３からＣ５モノオレフィンを３から５個の炭素原子を有するα、β一不飽和鎖式ニトリル（例えばアクリロニトリル）にアンモ酸化するのに有用な触媒として開示されている。
【００８４】
参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，４８６，０９１Ｂ１号は、下式によって表されるアンモ酸化触媒を開示しており、
ＢｉａＭｏｂＶｃＳｂｄＮｂｅＡｆＢｇＯｘ
上式で、Ａは、周期表のＶＢ族（例えばＶ、Ｎｂ、Ｔａ）、ＶＩＢ族（例えばＣｒ、Ｍｏ、Ｗ）、ＶＩＩＢ族（例えばＭｎ、Ｔｃ、Ｒｅ）およびＶＩＩＩ族（例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）のなかから選択された１種または数種の元素、Ｂは、周期表のＩＡ族（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ）およびＩＩＡ族（例えばＭｇ、Ｃａ）のなかから選択された少なくとも１種のアルカリ助触媒、ａは０．０１から１２、ｂは０．０１から１２、ｃは０．０１から２、ｄは０．０１から１０、ｅは０．０１から１、ｆは０から２、ｇは０から１、ｘは、存在する元素の原子価要件を満たすのに必要な酸素原子の数である。この触媒は、オレフィンを不飽和ニトリルに転化させるのに有用な触媒として記述されている。
【００８５】
一実施形態では、この触媒が、酸化バナジウムリン（ｖａｎａｄｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  ｏｘｉｄｅ）ベースの触媒以外の触媒である。一実施形態では、この触媒が、式Ｖ２Ｏ５／Ｐ２Ｏ５／ＴｉＯ２によって表される触媒以外の触媒である。
【００８６】
この触媒は、プロセスマイクロチャネル１０４の中に収まる任意のサイズおよび幾何形状を有することができる。この触媒は、約１から約１０００μｍ、一実施形態では約１０から約５００μｍ、一実施形態では約２５から約２５０μｍのメジアン粒径を有する粒子状固体（例えばペレット、粉末、繊維など）の形態をとることができる。この触媒は、発泡体、フェルト、ワッドまたはこれらの組合せなどの多孔質構造からなることができる。本明細書では用語「発泡体」が、構造全体に細孔を画定する連続壁を有する構造を指すために使用される。本明細書では用語「フェルト」が、間隙空間を有する繊維構造を指すために使用される。本明細書では用語「ワッド」が、鋼綿のようなからみ合ったストランド構造を指すために使用される。触媒は、ハニカム構造または挿入可能なフィンの構造を有することができる。このフィンはまっすぐなチャネルを有し、またはオフセットされたストリップフィンの形態をとることができる。１インチあたりのフィンの数は約４から約９０とすることができる。フィンは、約０．０２から約２．５ｍｍの厚さを有することができる。
【００８７】
触媒は、隣接する空隙を有するフェルト、隣接する空隙を有する発泡体、空隙を有するフィン構造、挿入された基板上のウォッシュコート（ｗａｓｈｃｏａｔ）、流れのための対応する空隙を有する流れの方向に平行なガーゼ（ｇａｕｚｅ）などのフローバイ（ｆｌｏｗ−ｂｙ）構造をとることができる。フローバイ構造の一例を図５に示す。図５では、プロセスマイクロチャネル１０４の中に触媒１０６が含まれている。障害のない通路５００は、触媒１０６と接触したプロセスマイクロチャネル１０４の中を流れる矢印５０２および５０４によって指示されているような流体の流れを可能にする。
【００８８】
触媒は、発泡体、ワッド、ペレットまたは粉末、ガーゼなどのフロースルー（ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ）構造をとることができる。フロースルー構造の一例を図６に示す。図６では、プロセスマイクロチャネル１０４の中にフロースルー触媒１０６が含まれており、流体は、矢印６００および６０２によって指示されているように触媒１０６の中を流れる。
【００８９】
触媒は、プロセスマイクロチャネルの内壁に直接にウォッシュコートし、プロセスマイクロチャネルの内壁に溶液から成長させ、またはフィン構造の表面にその場でコーティングすることができる。触媒は、１つの連続した多孔質材料片の形態または物理的に接触した多数の材料片の形態をとることができる。一実施形態では、触媒が連続した材料からなり、触媒の中を分子が拡散できる連続した孔隙を有する。この実施形態では、流体が触媒の周囲を流れるのでなしに触媒の中を流れる。一実施形態では、触媒の断面積が、プロセスマイクロチャネルの断面積の約１から約９９％、一実施形態では約１０から約９５％を占める。触媒は、ＢＥＴによって測定された約０．５ｍ２／ｇ超、一実施形態では約２ｍ２／ｇ超の表面積を有することができる。
【００９０】
触媒は、多孔質担体、多孔質担体の表面の界面層および界面層の表面の触媒材料を含むことができる。界面層は担体の表面に溶液から付着させ、あるいは化学蒸着または物理蒸着によって付着させることができる。一実施形態では、触媒が、多孔質担体、緩衝層、界面層および触媒材料を有する。上記の層はいずれも連続層とし、あるいは斑点もしくは点の形態または隙間もしくは穴を有する層の形態の非連続層とすることができる。
【００９１】
触媒は、水銀細孔計法によって測定された少なくとも約５％の空隙率および約１から約１０００μｍの平均細孔径（細孔径の和を細孔数で割ったもの）を有する多孔質基板上に保持することができる。多孔質担体は、多孔質セラミックまたは金属発泡体とすることができる。使用することができる他の多孔質担体には炭化物、窒化物および複合材料が含まれる。多孔質担体は、約３０％から約９９％、一実施形態では約６０％から約９８％の空隙率を有することができる。多孔質担体は発泡体、フェルト、ワッドまたはこれらの組合せの形態をとることができる。金属発泡体の開放セルの数は、約２０ｐｐｉ（ｐｏｒｅｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）から約３０００ｐｐｉ、一実施形態では約２０から約１０００ｐｐｉ、一実施形態では約４０から約１２０ｐｐｉとすることができる。用語「ｐｐｉ」は、１インチあたりの細孔の最大数を指す（等方性物質では測定方向は無関係だが、異方性物質では細孔数が最大になる方向に測定される）。
【００９２】
緩衝層が存在するとき、この緩衝層は、担体とも界面層とも異なる組成および／または密度を有することができ、一実施形態では、多孔質担体の熱膨張率と界面層の熱膨張率の中間の熱膨張率を有する。緩衝層は金属酸化物または金属炭化物とすることができる。緩衝層はＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２またはこれらの組合せからなることができる。Ａｌ２Ｏ３は、α−Ａｌ２Ｏ３、γ−Ａｌ２Ｏ３またはこれらの組合せとすることができる。α−Ａｌ２Ｏ３は、酸素拡散に対して優れた抵抗性を示すという利点を提供する。緩衝層は、組成の異なる２つ以上のサブレイヤから構成することができる。例えば多孔質担体が金属、例えばステンレス鋼発泡体であるときには、組成の異なる２つのサブレイヤから形成された緩衝層を使用することができる。（多孔質担体と接触する）第１のサブレイヤはＴｉＯ２とすることができる。第２のサブレイヤはＴｉＯ２の表面に置かれたα−Ａｌ２Ｏ３とすることができる。一実施形態では、このα−Ａｌ２Ｏ３サブレイヤが、その下の金属面の保護を提供する高密度層である。次いで、アルミナなどの低密度、大表面積の界面層を、触媒活性層の担体として付着させることができる。
【００９３】
多孔質担体が界面層の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する場合がある。このような場合、これらの２つの熱膨張率間の移行のために緩衝層が必要となる場合がある。その組成を制御することによって緩衝層の熱膨張率を調整して、多孔質担体および界面層の膨張率と両立する膨張率が得ることができる。その下の担体の優れた保護を提供するために緩衝層には開口およびピンホールがあってはならない。緩衝層は無孔とすることができる。緩衝層は、多孔質担体の平均細孔径の１／２よりも小さい厚さを有することができる。緩衝層は約０．０５から約１０μｍ、一実施形態では約０．０５から約５μｍの厚さを有することができる。
【００９４】
本発明の一実施形態では、緩衝層なしで十分な接着および化学安定性を得ることができる。この実施形態では緩衝層を省くことができる。
【００９５】
界面層は、窒化物、炭化物、硫化物、ハロゲン化物、金属酸化物、炭素またはこれらの組合せからなることができる。界面層は大きな表面積を提供し、かつ／または保持された触媒に対して望ましい触媒−担体相互作用を提供する。界面層は、触媒の担体として従来から使用されている任意の材料からなることができる。界面層は金属酸化物からなることができる。使用することができる金属酸化物の例には、γ−Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、酸化タングステン、酸化マグネシウム、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、ランタン系列の酸化物、ゼオライトおよびこれらの組合せが含まれる。界面層は、その上に付着した追加の触媒活性材料なしでも触媒活性層の役目を果たすことができる。しかし界面層は通常、触媒活性層と組み合わせて使用される。界面層も、組成の異なる２つ以上のサブレイヤから構成することができる。界面層は、多孔質担体の平均細孔径の１／２よりも小さい厚さを有することができる。界面層の厚さは約０．５から約１００μｍ、一実施形態では約１から約５０μｍとすることができる。界面層は結晶質または非晶質とすることができる。界面層は、少なくとも約１ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有することができる。
【００９６】
触媒は、界面層の表面に付着させた先に論じた任意の触媒材料を含むことができる。あるいは触媒材料を界面層と同時に付着させてもよい。触媒層は界面層の表面に密接に分散させることができる。触媒層を界面層の表面に「配置」し、または「付着」させるということには、担体層（すなわち界面層）の表面、担体層の裂け目、および担体層の開いた細孔に顕微鏡的大きさの触媒粒子を分散させるという従来どおりの理解が含まれる。
【００９７】
プロセスマイクロチャネル１０４内での反応物および／または生成物と触媒１０６の接触時間は、約０．１ｍｓから約１００秒、一実施形態では約０．１ｍｓから約２０秒、一実施形態では約０．１ｍｓから約１０秒、一実施形態では約０．１ｍｓから約５秒、一実施形態では約０．１ｍｓから約１秒、一実施形態では約１ｍｓから約７５０ｍｓ、一実施形態では約５ｍｓから約７５０ｍｓ、一実施形態では約１０から約５００ｍｓ、一実施形態では約１０から約２５０ｍｓとすることができる。
【００９８】
プロセスマイクロチャネル内の反応物組成物および生成物の流れの空間速度（または気体空間速度）は、少なくとも約１００ｈｒ−１（炭化水素の標準リットル／時間／反応室のリットル）または少なくとも約１００ｍｌフィード／（ｇ触媒）（ｈｒ）とすることができる。この空間速度は、プロセスマイクロチャネルの容積に基づいて約１００から約２，０００，０００ｈｒ−１とし、または約１００から約２，０００，０００ｍｌフィード／（ｇ触媒）（ｈｒ）とすることができる。一実施形態では、空間速度を、約５００から約１，０００，０００ｈｒ−１、または約５００から約１，０００，０００ｍｌフィード／（ｇ触媒）（ｈｒ）とすることができ、一実施形態では、約１０００から約１，０００，０００ｈｒ−１、または約１０００から約１，０００，０００ｍｌフィード／（ｇ触媒）（ｈｒ）とすることができる。
【００９９】
プロセスマイクロチャネル１０４に入る反応物組成物の温度は、約１５０℃から約１０００℃、一実施形態では約１５０℃から約７００℃、一実施形態では約１５０℃から約６００℃、一実施形態では約２００℃から約６００℃とすることができる。一実施形態ではこの温度を約１５０℃から約５００℃、一実施形態では約１５０℃から約４００℃、一実施形態では約２００℃から約３００℃とすることができる。一実施形態ではこの温度を約３３５℃から約１０００℃とすることができる。
【０１００】
プロセスマイクロチャネル１０４に入る反応物組成物の圧力は、少なくとも約０．５気圧、一実施形態では少なくとも約０．９気圧とすることができる。一実施形態ではこの圧力を約０．５から約１００気圧、一実施形態では約０．９から約５０気圧、一実施形態では約０．９から約４０気圧、一実施形態では約０．９から約３５気圧とすることができる。
【０１０１】
反応物および／または生成物がプロセスマイクロチャネル１０４の中を流れるときの反応物および／または生成物圧力降下は、プロセスマイクロチャネル１フィートあたり最大約３０ｐｓｉ（ｐｏｕｎｄｓ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ  ｉｎｃｈ）（ｐｓｉ／ｆｔ）、一実施形態では最大約１５ｐｓｉ／ｆｔ、一実施形態では最大約５ｐｓｉ／ｆｔ、一実施形態では最大約２ｐｓｉ／ｆｔとすることができる。
【０１０２】
プロセスマイクロチャネル内の反応物および／または生成物の流れは層流または遷移状態とすることができ、一実施形態では層流である。プロセスマイクロチャネル内の反応物および／または生成物の流れのレイノルズ数は、最大約４０００、一実施形態では最大約２３００、一実施形態では約１０から約２０００、一実施形態では約１００から約１５００とすることができる。
【０１０３】
熱交換チャネルに入る熱交換流体は、約−７０℃から約６５０℃、一実施形態では約０℃から約５００℃、一実施形態では約１００℃から約３００℃の温度を有することができる。熱交換チャネルを出ていく熱交換流体は、約−６０℃から約６３０℃、一実施形態では約１０℃から約４９０℃の温度を有することができる。熱交換チャネル内での熱交換流体の滞留時間は、約１から約１０００ｍｓ、一実施形態では約１から約５００ｍｓ、一実施形態では１から約１００ｍｓとすることができる。熱交換流体が熱交換チャネルを流れるときの熱交換流体の圧力降下は、約０．０５から約５０ｐｓｉ／ｆｔ、一実施形態では約１から約２５ｐｓｉ／ｆｔとすることができる。熱交換チャネル内の熱交換流体の流れは層流または遷移状態とすることができ、一実施形態では層流である。熱交換チャネルを流れる熱交換流体の流れのレイノルズ数は、最大約４０００、一実施形態では最大約２３００、一実施形態では約１０から約２０００、一実施形態では約１０から約１５００とすることができる。
【０１０４】
マイクロチャネル反応器を出ていく生成物は、約１００℃から約１０００℃、一実施形態では約２００℃から約８００℃、一実施形態では約３００℃から約６００℃の温度を有することができ、ステップ（Ｃ）の間に、マイクロチャネル反応器を出ていく生成物を、約５から約１００ｍｓ、一実施形態では約５から約７５ｍｓ、一実施形態では約５から約５０ｍｓ、一実施形態では約１０から約５０ｍｓのうちに、約５０℃から約３００℃、一実施形態では約５０℃から約２００℃、一実施形態では約５０℃から約１５０℃、一実施形態では約５０℃から約１００℃まで冷却することができる。
【０１０５】
本発明の方法によって生成される生成物はオキシジェネートまたはニトリルを含むことができる。このオキシジェネートには、アルコール、エポキシド、アルデヒド、カルボン酸、無水カルボン酸、エステルなどが含まれる。エポキシドおよびエステルを除いて、このオキシジェネートには、上に示したオキシジェネートのうち、１分子あたり１から約２０個、一実施形態では１から約１８個、一実施形態では１から約１６個、一実施形態では１から約１４個、一実施形態では１から約１２個、一実施形態では１から約１０個、一実施形態では約２から約６個、一実施形態では約２から約４個の炭素原子を含む１種または数種のオキシジェネートが含まれる。エポキシドおよびエステルは少なくとも２つの炭素原子を含まなければならないが、その他の全ての点で、このエポキシドおよびエステルには、例えば２から約２０個の炭素原子を含むなど、先に示した範囲の化合物が含まれるであろう。アルコールには一価アルコールおよび多価アルコールが含まれる。具体例としては、メタノール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンチルアルコール、シクロペンチルアルコール、クロチルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキシルアルコール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、グルセロールなどがある。エポキシドには、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシドなどが含まれる。アルデヒドには、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール、ヘキサデコナール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒドなどが含まれる。カルボン酸には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、安息香酸、トルイル酸、フタル酸、サリチル酸などが含まれる。無水カルボン酸には、無水酢酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸などが含まれる。エステルには、酢酸メチル、酢酸ビニル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸ベンジル、酢酸フェニルなどが含まれる。
【０１０６】
ニトリルには、１分子あたり１から約２０個、一実施形態では１から約１８個、一実施形態では１から約１６個、一実施形態では１から約１４個、一実施形態では１から約１２個、一実施形態では１から約１０個、一実施形態では１から約８個、一実施形態では２から約６個、一実施形態では３または４個の炭素原子を含むニトリルが含まれる。これらのニトリルには不飽和ニトリルが含まれる。具体例としては、ホルモニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどがある。
【０１０７】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がメタンを含み、生成物が、メタノール、ホルムアルデヒド、ホルモニトリルまたはこれらの混合物を含む。
【０１０８】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がエタンを含み、生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む。
【０１０９】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がエチレンを含み、生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む。
【０１１０】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がプロパンを含み、生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリルまたはこれらの混合物を含む。
【０１１１】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がプロピレンを含み、生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリルまたはこれらの混合物を含む。
【０１１２】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がｎ−ブタンを含み、生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む。
【０１１３】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がｎ−ブテンを含み、生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸またはこれらの混合物を含む。
【０１１４】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がイソブタンを含み、生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリルまたはこれらの混合物を含む。
【０１１５】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がイソブチレンを含み、生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリルまたはこれらの混合物を含む。
【０１１６】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がシクロペンテンを含み、生成物がシクロペンテンオキシドを含む。
【０１１７】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がシクロヘキセンを含み、生成物がシクロヘキセンオキシドを含む。
【０１１８】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がスチレンを含み、生成物がスチレンオキシドを含む。
【０１１９】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がトルエンを含み、生成物が、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、安息香酸またはこれらの混合物を含む。
【０１２０】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がキシレンを含み、生成物が、トルイル酸、フタル酸、無水フタル酸またはこれらの混合物を含む。
【０１２１】
一実施形態では、反応物組成物中で使用される炭化水素反応物がアクロレインを含み、生成物がアクリル酸を含む。
【０１２２】
本発明の方法の利点には、炭化水素反応物、酸素または酸素源および任意選択のアンモニアと触媒との間の接触の最大化と、炭化水素反応物あるいはオキシジェネートまたはニトリル生成物を酸化炭素（ＣＯおよびＣＯ２）に転化させる反応などの非選択的な均一気相反応の最小化とが含まれる。一実施形態では、酸化炭素の選択率（炭素原子ベース）が、約６０％未満、一実施形態では約４０％未満、一実施形態では約２０％未満、一実施形態では約１０％未満、一実施形態では約５％未満である。
【０１２３】
本発明の方法の利点にはプロセス強化が可能なことが含まれる。従来技術の方法はしばしば、暴走反応を防ぐために反応物を希釈した条件下で実施されるが、本発明の方法は、所望ならば、より大きなスループットにつながるより強力な条件下で実施することができる。触媒マイクロチャネル処理を熱交換と組み合わせることによって、本発明の方法を、従来どおりの高温化および選択率の損失につながるであろう炭化水素フィード／酸素比で実施することができるが、熱交換によって熱を急速に除去することによって、プロセスマイクロチャネル内の温度を比較的に低い温度、例えば約７００℃未満、一実施形態では約６００℃未満、一実施形態では約５００℃未満の温度に維持することができ、したがって所望の生成物の選択率を最大にすることができる。
【０１２４】
本発明の方法の利点には、マイクロチャネル反応器の寸法に起因する反応選択率の向上が含まれる。従来の寸法の反応器では、気相中を均一に伝播される反応が生成物の全体構成にかなり寄与する。これらの反応は無差別である傾向があり、しばしば、ＣＯおよびＣＯ２、炭化水素の熱分解生成物などの望ましくない副生物が生成される。例えば、反応物混合物がプロパンを含む場合、完全および部分酸化、ならびにエタンおよびメタンの生成につながる熱分解が起こる。マイクロチャネル反応器が問題の反応のクエンチ直径に等しいかまたはそれに近い内部高さまたは幅を有する本発明に基づくマイクロチャネル反応器内で実施されるときには、オキシジェネート生成物またはニトリル生成物に対する反応選択率の相当の増大を達成することができる。
【０１２５】
炭化水素反応物の転化率のレベルは、約１０％以上、一実施形態では約５０％以上、一実施形態では約７５％以上、一実施形態では約９０％以上とすることができる。
【０１２６】
所望の生成物の選択率のレベルは、約４０％以上、一実施形態では約５０％以上、一実施形態では約６０％以上、一実施形態では約７０％以上、一実施形態では約８０％以上、一実施形態では約８５％以上、一実施形態では約９０％以上、一実施形態では約９５％以上とすることができる。一実施形態では、所望の生成物の選択率のレベルを約５０％から約９５％、一実施形態では約７５％から約９５％とすることができる。
【０１２７】
所望の生成物の収率は、１サイクルあたり約４０％以上、一実施形態では約５０％以上、一実施形態では約６０％以上、一実施形態では約７０％以上、一実施形態では約８０％以上、一実施形態では約８５％以上、一実施形態では約９０％以上とすることができる。本明細書では用語「サイクル」が、反応物をプロセスマイクロチャネルに１回通すことを指すために使用される。
【０１２８】
一実施形態では、炭化水素反応物の転化率のレベルが少なくとも約９５％、所望の生成物の選択率のレベルが少なくとも約９５％、所望の生成物の収率が１サイクルあたり少なくとも約９０％である。
【０１２９】
一実施形態では、この方法が、並列動作する複数の熱交換チャネルを含む反応器内で実施され、熱交換チャネル内を流れる熱交換流体の全圧力降下が最大約１０気圧、一実施形態では最大約５気圧、一実施形態では最大約２気圧である。
【０１３０】
一実施形態では、マイクロチャネル反応器内で使用される熱交換の熱効率が、出ていく生成物流（例えば図１の生成物流１３０または図３Ａの生成物流３２０）の温度を、入ってくる反応物流および／または酸化剤流（例えば図１の反応物流１２０および／または酸化剤流１２２、あるいは図３Ａの反応物流３１６および／または酸化剤流３１８）の温度から約１００℃以内、一実施形態では約７５℃以内、一実施形態では約５０℃以内、一実施形態では約２５℃以内、一実施形態では約１０℃以内とするのに十分な効率である。
【０１３１】
酸素と炭化水素の混合物の爆発の可能性を考慮しなければならない従来の酸化およびアンモ酸化用の反応容器とは違い、本発明の方法ではこのような爆発の可能性はあまり問題とならない。これは、プロセスマイクロチャネルで使用される比較的に短い触媒接触時間、この方法のステップ（Ｂ）によって提供される追加の冷却、ならびに通常なら爆発および／または爆ごうにつながる燃焼反応および火炎の伝搬を防ぐ有効な火炎防止器となるマイクロチャネルの寸法によるものと考えられる。したがって本発明の方法は、少なくとも部分的に、爆発を招くことなく爆発範囲で実施することができる。
【０１３２】
（実施例１〜８）
以下の実施例１〜８では、図３Ａおよび３Ｂに示した反応プロセスを使用する。マイクロチャネル反応器３００は、異なる６つの部片、すなわちマイクロチャネル反応器コア３０１、反応物ヘッダ３０２、酸化剤ヘッダ３０４、生成物フッタ３０６、熱交換ヘッダ３１０および熱交換フッタ３１２から組み立てられている。それぞれの部片は３１６ステンレス鋼から作られる。あるいは他の鋼合金、インコネル６１７または他のニッケル合金、ＦｅＣｒＡｌＹまたは他の高温合金を使用することもできる。反応物ヘッダ、酸化剤ヘッダおよび生成物フッタは共通の設計および構造を有する。熱交換ヘッダおよび熱交換フッタは共通の設計および構造を有する。これらのヘッダおよびフッタは、エンドミルを使用して固体ブロックにポケットを機械加工することによって形成される。これらのヘッダおよびフッタはあるいは、標準パイプの溶接によって、あるいは積層シートを積み重ね接合することを含む、構造材料および装置の全体サイズに適合した任意の方法によって製作することができる。
【０１３３】
マイクロチャネル反応器コア３０１は、マイクロコンポーネントシート構造を使用して製作される。マイクロチャネル反応器コア３０１は２つのゾーン、すなわち反応器ゾーン３０７およびマニホールド／レキュペレータゾーン３０８を含む。これらのゾーンは主に、反応器ゾーン３０７では熱交換マイクロチャネル３８０および３９０が、酸化剤マイクロチャネル３６０およびプロセスマイクロチャネル３４０、３５０の平面と交互に繰り返す別の平面にあることによって区別される。触媒は、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３０７に、粉末充填層の形態で存在する。触媒はあるいは、発泡体、フェルト、ワッド、またはウォッシュコートされたインサートの形態で存在することができる。触媒は、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の内壁に直接にウォッシュコートすることができる。
【０１３４】
マイクロチャネル反応器コア３０１は、全てのマイクロコンポーネントシートを拡散接合によって一体に接合することによって組み立てられる。これらのシートはあるいは、拡散ろう付、ろう付、レーザ溶接または他の適当な技法によって接合することができる。反応物ヘッダ３０２、酸化剤ヘッダ３０４、生成物フッタ３０６、熱交換ヘッダ３１０および熱交換フッタ３１２は、溶接またはろう付によってマイクロチャネル反応器コア３０１に取り付けられる。あるいは、反応物ヘッダ、酸化剤ヘッダ、生成物フッタ、熱交換ヘッダおよび熱交換フッタを、上記の接合ステップの間にマイクロチャネル反応器コアに取り付けてもよい。
【０１３５】
炭化水素反応物および任意選択のアンモニアを含む反応物組成物は、矢印３１６によって指示されているように反応物ヘッダ３０２を通ってマイクロチャネル反応器３００に流入する。酸素または酸素源は、矢印３１８によって指示されているように酸化剤ヘッダ３０４を通ってマイクロチャネル反応器３００に流入する。炭化水素反応物、酸素または酸素源および任意選択のアンモニアは、マニホールド／レキュペレータ３０８に流入し、マニホールド／レキュペレータ３０８を通って反応器ゾーン３０７に入り、そこで触媒と接触し反応して所望の生成物を生成する。生成物は、反応器ゾーン３０７から、生成物クエンチを実施することができる内部マニホールド−レキュペレータ３０８を通り、次いで生成物フッタ３０６に流れ、生成物フッタ３０６から、矢印３２０および３２２によって指示されているように任意選択のクエンチング装置３１４に流れる。熱交換流体は、矢印３２４によって指示されているように熱交換ヘッダ３１０に流入し、次いで熱交換ヘッダ３１０からマイクロチャネル反応器コア３０１を通って熱交換フッタ３１２へ流れ、次いで矢印３２６によって指示されているように熱交換フッタ３１２を出る。マイクロチャネル反応器コア３０１の内部では、図３Ｂに示し先に論じた多段添加を使用して、炭化水素反応物および任意選択のアンモニアに酸素または酸素源が加えられる。
【実施例１】
【０１３６】
炭化水素反応物はエチレンである。酸素源は空気である。酸素はエチレンと多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの空気とエチレンの体積比は８６：１４である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体はＤｏｗｔｈｅｒｍ  Ａである。熱交換流体は、熱交換マイクロチャネル３８０および３９０の中で部分的な沸騰を受ける。エチレンおよび空気は１００℃まで予熱される。エチレンは、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３４２および３５２に流入する。空気は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。空気は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０から反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこでエチレンと混ざり合う。エチレンおよび空気は触媒と接触し、反応を受けて、酢酸を含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は２８５℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は、レキュペレータ３０８の中で５０ミリ秒のうちに１２５℃までクエンチされる。
【実施例２】
【０１３７】
反応物組成物は、体積比５０：２０：１：２１のエチレン、酢酸、水および窒素の混合物を含む。酸素源は酸素である。酸素はこの反応物組成物と多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの反応物組成物と酸素の体積比は９２：８である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体はＤｏｗｔｈｅｒｍ  Ａである。熱交換流体は、熱交換マイクロチャネル３８０および３９０の中で部分的な沸騰を受ける。反応物組成物および酸素は１００℃まで予熱される。反応物組成物は、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３４２および３５２に流入する。酸素は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。酸素は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０から反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこで反応物組成物と混ざり合う。反応物組成物および酸素は触媒と接触し、反応を受けて、酢酸ビニルを含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は１６０℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は、レキュペレータ３０８の中で５０ミリ秒のうちに１１０℃までクエンチされる。
【実施例３】
【０１３８】
炭化水素反応物はプロピレンである。酸素源は空気である。空気はプロピレンと多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの空気とプロピレンの体積比は９４：６である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体はＤｏｗｔｈｅｒｍ  Ａである。プロピレンおよび空気は２００℃まで予熱される。プロピレンは、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３４２および３５２に流入する。空気は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。空気は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０から反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこでプロピレンと混ざり合う。プロピレンおよび空気は触媒と接触し、反応を受けて、アクロレインを含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は３６０℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は、レキュペレータ３０８の中で２１０℃までクエンチされる。生成物は次いで、クエンチング装置３１４の中で５０ミリ秒のうちに１００℃までクエンチされる。
【実施例４】
【０１３９】
反応物組成物はアクロレインおよび水蒸気を体積比６：１０で含む。酸素源は空気である。空気はこの反応物組成物と多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの空気と反応物組成物の体積比は８４：１６である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体はＤｏｗｔｈｅｒｍ  Ａである。反応物組成物および空気は１００℃まで予熱される。反応物組成物は、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３４２および３５２に流入する。空気は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。空気は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０から反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこで反応物組成物と混ざり合う。反応物組成物および空気は触媒と接触し、反応を受けて、アクリル酸を含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は２７５℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は、レキュペレータ３０８の中で５０ミリ秒のうちに５０℃までクエンチされる。
【実施例５】
【０１４０】
反応物組成物はプロパンおよび水蒸気を体積比２５：６５で含む。酸素源は酸素である。酸素は反応物組成物と多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの酸素と反応物組成物の体積比は１０：９０である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体は水蒸気である。反応物組成物および酸素は２００℃まで予熱される。反応物組成物は、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０のそれぞれの反応ゾーン３４２および３５２に流入する。酸素は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。酸素は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０を通って反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこで反応物組成物と混ざり合う。反応物組成物および酸素は触媒と接触し、反応を受けて、アクリル酸を含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は４００℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は、レキュペレータ３０８の中で５０ミリ秒のうちに２１０℃までクエンチされる。生成物は、クエンチング装置３１４の中で５０ミリ秒のうちに５０℃までクエンチされる。
【実施例６】
【０１４１】
反応物組成物は、プロペン、窒素および水蒸気を体積比６．７：６２：２０で含む。酸素源は酸素である。酸素はこの反応物組成物と多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの酸素と反応物組成物の体積比は１１．３：８８．７である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体はＤｏｗｔｈｅｒｍ  Ａである。反応物組成物および酸素は２００℃まで予熱される。反応物組成物は、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３４２および３５２に流入する。酸素は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。酸素は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０から反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこで反応物組成物と混ざり合う。反応物組成物および酸素は触媒と接触し、反応を受けて、アクリル酸を含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は３６０℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は、レキュペレータ３０８の中で２２５℃までクエンチされる。生成物は次いで、クエンチング装置３１４の中で５０ミリ秒のうちに５０℃までクエンチされる。
【実施例７】
【０１４２】
炭化水素反応物はキシレンである。酸素源は酸素である。酸素はキシレンと多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの酸素とキシレンの体積比は９９：１である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体は水蒸気である。キシレンおよび酸素は１２０℃まで予熱される。キシレンは、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３４２および３５２に流入する。酸素は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。酸素は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０から反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこでキシレンと混ざり合う。キシレンおよび酸素は触媒と接触し、反応を受けて、無水フタル酸を含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は４５０℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は次いで、レキュペレータ３０８の中で５０ミリ秒のうちに１７５℃までクエンチされる。生成物は、クエンチング装置３１４の中で５０ミリ秒のうちに５０℃までクエンチされる。
【実施例８】
【０１４３】
反応物組成物はプロパンおよびアンモニアを体積比６：７で含む。酸素源は空気である。空気は反応物組成物と多段添加を使用して混合され、十分に混合されたときの空気と反応物組成物の体積比は８７：１３である。触媒はアンモ酸化触媒である。熱交換流体は水蒸気である。反応物組成物および酸素は１５０℃まで予熱される。反応物組成物は、ヘッダ３０２を通って、プロセスマイクロチャネル３４０および３５０の反応ゾーン３４２および３５２に流入する。空気は、ヘッダ３０４を通って、酸化剤マイクロチャネル３６０に流入する。空気は、酸化剤マイクロチャネル３６０を通ってオリフィス３７０に流入し、オリフィス３７０から反応ゾーン３４２および３５２に入り、そこで反応物組成物と混ざり合う。反応物組成物および空気は触媒と接触し、反応を受けて、アクリロニトリルを含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は４６０℃で反応ゾーン３４２および３５２を出る。生成物は、レキュペレータ３０８の中で５０ミリ秒のうちに１６０℃までクエンチされる。
【０１４４】
（実施例９〜１２）
以下の実施例９〜１２では、図２に示した反応プロセスが使用される。これらの実施例では、炭化水素反応物、酸素または酸素源および任意選択のアンモニアが、プロセスマイクロチャネルに入る前に予混合および予熱を受ける。プロセスマイクロチャネルに入ると、反応物は触媒と接触し、発熱反応を受けて、所望の生成物を生成する。プロセスマイクロチャネルはこの反応の間、隣接する熱交換器を使用した冷却を受ける。次いで生成物がクエンチされる。プロセスマイクロチャネルは、触媒を含む反応ゾーンと、触媒の下流にあって、プロセスマイクロチャネルを出る前に生成物が冷却を受けるチャネルゾーンとを有する。
【実施例９】
【０１４５】
炭化水素反応物はエタンである。酸素源は酸素である。酸素はエタンと混合され、酸素とエタンの体積比は１８：８２である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体は空気である。エタンおよび酸素は２００℃まで予熱され、次いでプロセスマイクロチャネルに流入し、そこで触媒と接触し、発熱反応を受けて、酢酸を含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は、プロセスマイクロチャネル内の反応ゾーンを２６０℃で出て、プロセスマイクロチャネル内のチャネルゾーンを２１０℃で出る。生成物は、クエンチング装置１３６の中で５０ミリ秒のうちに５０℃までクエンチされる。
【実施例１０】
【０１４６】
炭化水素反応物はプロパンである。酸素源は空気である。空気はプロパンと混合され、空気とプロパンの体積比は２０：８０である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体は水蒸気である。プロパンおよび空気は２００℃まで予熱され、次いでプロセスマイクロチャネルに流入し、そこで触媒と接触し、発熱反応を受けて、アクロレインを含む生成物を生成する。触媒接触時間は２５ｍｓである。生成物は、プロセスマイクロチャネル内の反応ゾーンを４８０℃で出て、プロセスマイクロチャネル内のチャネルゾーンを２２０℃で出る。生成物は、クエンチング装置１３６の中で５０ミリ秒のうちに１００℃までクエンチされる。
【実施例１１】
【０１４７】
反応物組成物は、体積比１：１のｎ−ブタンと水の混合物を含む。酸素源は空気である。空気は反応物組成物と混合され、空気と反応物組成物の体積比は９８：２である。触媒は酸化触媒である。熱交換流体は水蒸気である。反応物組成物および空気は２００℃まで予熱され、次いでプロセスマイクロチャネルに流入し、そこで触媒と接触し、発熱反応を受けて、無水マレイン酸を含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は、プロセスマイクロチャネル内の反応ゾーンを４６０℃で出て、プロセスマイクロチャネル内のチャネルゾーンを２２０℃で出る。生成物は、クエンチング装置１３６の中で５０ミリ秒のうちに１５０℃までクエンチされる。
【実施例１２】
【０１４８】
反応物組成物は、体積比８．５：１０．５のプロピレンとアンモニアの混合物を含む。酸素源は空気である。空気は反応物組成物と混合され、空気と反応物組成物の体積比は８１：１９である。触媒はアンモ酸化触媒である。熱交換流体は水蒸気である。反応物組成物および空気は２００℃まで予熱され、次いでプロセスマイクロチャネルに流入し、そこで触媒と接触し、発熱反応を受けて、アクリロニトリルを含む生成物を生成する。触媒接触時間は５０ｍｓである。生成物は、プロセスマイクロチャネル内の反応ゾーンを４４０℃で出て、プロセスマイクロチャネル内のチャネルゾーンを２２０℃で出る。生成物は、クエンチング装置１３６の中で５０ミリ秒のうちに１５０℃までクエンチされる。
【０１４９】
さまざまな詳細な実施形態に関して本発明を説明したが、本明細書を読んだ当業者には、これらの実施形態のさまざまな変更が明白であることを理解されたい。したがって、本明細書に開示された発明は、添付の請求項の範囲に含まれるこのような変更を含むものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】マイクロチャネル反応器の中で流体炭化水素反応物がオキシジェネートまたはニトリルに変換される本発明の方法の特定の一形態を示す概略流れ図である。
【図２】本発明の方法の代替実施形態を示す概略流れ図である。
【図３Ａ】本発明の方法の他の代替実施形態を示す概略流れ図である。
【図３Ｂ】本発明の方法とともに使用されるマイクロチャネル反応器の特定の一形態の動作を示す概略流れ図である。
【図４】本発明の方法を実施するためのマイクロチャネル反応器の特定の一形態を具体化した十字流反応器の概略図である。
【図５】フローバイ構成を有する触媒を含む、本発明の方法とともに使用されるプロセスマイクロチャネルの概略断面図である。
【図６】フロースルー構成を有する触媒を含む、本発明の方法とともに使用されるプロセスマイクロチャネルの代替実施形態の概略断面図である。
【図１】
2006525334.tif 000003
【図２】
2006525334.tif 000004
【図３Ａ】
2006525334.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月2日(2005.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、
（Ａ）前記炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、前記炭化水素反応物を前記生成物に転化させること
を含み、前記酸素または酸素源が気体の形態をとり、前記炭化水素反応物が、前記マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む複数のプロセスマイクロチャネルを備え、さらに、
（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、前記マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること
を含み、前記熱交換器が、前記プロセスマイクロチャネルと熱接触した熱交換マイクロチャネルを備え、さらに、
（Ｃ）ステップ（Ａ）による前記生成物をクエンチすること
からなる方法。
【請求項２】
前記プロセスマイクロチャネルが熱交換マイクロチャネルに隣接する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルに入り、前記生成物が前記プロセスマイクロチャネルから出ていき、前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の温度が、前記プロセスマイクロチャネルから出ていく前記生成物の温度の約２００℃以内である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（Ａ）の前に前記反応物組成物が予熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（Ａ）の前に、前記反応物組成物と前記酸素または酸素源が混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（Ａ）の最中に、前記反応物組成物と前記酸素または酸素源が混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロチャネル反応器が、流体が前記プロセスマイクロチャネルに入る流れ通路を提供するヘッダと、流体が前記プロセスマイクロチャネルを出ていく流れ通路を提供するフッタとを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
それぞれのプロセスマイクロチャネルの幅および高さのうち一方の内部寸法が最大約１０ｍｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセスマイクロチャネルがそれぞれ、入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に延びる細長い部分とを有し、前記プロセスマイクロチャネルがさらに、前記細長い部分に少なくとも１つの追加の入口を備え、前記少なくとも１つの追加の入口を通して少なくとも１種の反応物が前記プロセスマイクロチャネルに入る、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスマイクロチャネルが、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー、セラミックス、ガラス、ポリマーとガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む材料から作られている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれの熱交換マイクロチャネルの幅および高さのうち一方の内部寸法が最大約１０ｍｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記熱交換マイクロチャネルが、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー、セラミックス、ガラス、ポリマーとガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む材料から作られている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの追加の入口を通して前記プロセスマイクロチャネルに入る前記少なくとも１種の反応物が、前記酸素または酸素源を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記マイクロチャネル反応器を出ていく前記生成物の温度が約１００から約１０００℃であり、ステップ（Ｃ）の間に、前記生成物が、約５から約１００ミリ秒のうちに約５０から約３００℃まで冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記マイクロチャネル反応器が入口および出口を有し、前記生成物が前記出口から前記マイクロチャネル反応器を出ていき、前記マイクロチャネル反応器を出ていく前記生成物の少なくとも一部が、前記マイクロチャネル反応器の前記入口に再循環される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記炭化水素反応物が、飽和脂肪族化合物、不飽和脂肪族化合物、アルデヒド、アルキルまたはアルキレン置換芳香族化合物、あるいはこれらのうちの２種以上の化合物の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記炭化水素反応物が、１分子あたり１から約２０個の炭素原子を含むアルカンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記炭化水素反応物が、メタン、エタン、プロパン、イソプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記炭化水素反応物が、２から約２０個の炭素原子を含むアルケンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記炭化水素反応物が、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、１−ヘキセン、２，３−ジメチル−２−ブテン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノナン、１−デセン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記炭化水素反応物が、３から約２０個の炭素原子を含むポリエンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記炭化水素反応物が、１，２−プロパジエン、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、２，４−ヘキサジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記炭化水素反応物が、１から約２０個の炭素原子を含むアルデヒドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記炭化水素反応物が、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール、ヘキサデコナール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記炭化水素反応物が、アルキルまたはアルキレン置換芳香族化合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記炭化水素反応物が、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ヘミメリテン、プソイドクメン、メシチレン、プレニテン、イソズレン、ズレン、ペンタメチルベンゼン、ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、クメン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、ｐ−シメン、スチレン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記反応物組成物がアンモニアを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記酸素源が空気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記反応物組成物が希釈材をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記プロセスマイクロチャネルが、前記熱交換マイクロチャネルの中を流れる熱交換流体を使用して冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記熱交換チャネルの中を流れるときに前記熱交換流体が相変化を受ける、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記熱交換マイクロチャネル内で実施される吸熱化学反応によって前記プロセスマイクロチャネルが冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記吸熱化学反応が水蒸気改質反応または脱水素反応を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換チャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して十字流である、請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換マイクロチャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して並流である、請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記炭化水素反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換マイクロチャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して向流である、請求項１に記載の方法。
【請求項３７】
前記熱交換マイクロチャネルの中を熱交換流体が流れ、前記熱交換流体が、空気、水蒸気、液体水、二酸化炭素、気体窒素、液体窒素、気体炭化水素または液体炭化水素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
前記触媒がフローバイ構造またはフロースルー構造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３９】
前記プロセスマイクロチャネルが内部表面を有し、前記触媒が、前記プロセスマイクロチャネルの前記内部表面にコーティングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４０】
前記触媒が、微粒子固体、発泡体、フェルト、ワッド、ハニカム、挿入可能なフィンまたはこれらのうちの２種以上の構造の組合せの形態をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項４１】
前記触媒が蛇行構成を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４２】
前記触媒が、隣接する空隙を有するフローバイ構造、隣接する空隙を有する発泡体、空隙を有するフィン構造、挿入された基板上のウォッシュコート、または流れのための対応する空隙を有する流れの方向に平行なガーゼの形態をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項４３】
前記触媒が、多孔質担体、界面層および触媒材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４４】
前記触媒が、多孔質担体、緩衝層、界面層および触媒材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４５】
前記触媒が、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、およびこれらのうちの２種以上の金属の混合物からなるグループから選択された少なくとも１種の金属、金属酸化物または混合金属酸化物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
前記触媒がさらに、アルカリまたはアルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、ランタニド、あるいはこれらのうちの２種以上の金属の混合物の金属、酸化物または混合金属酸化物を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記触媒がさらにＰ、Ｂｉまたはこれらの混合物を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記触媒が、金属酸化物、シリカ、メソ細孔質材料、耐火材料またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む担体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４９】
前記反応物組成物および／または生成物の前記触媒との前記接触時間が約０．１ミリ秒から約１００秒である、請求項１に記載の方法。
【請求項５０】
前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の温度が約１５０℃から約１０００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の圧力が約０．５から約１００気圧である、請求項１に記載の方法。
【請求項５２】
前記プロセスマイクロチャネル内の前記反応物組成物および生成物の流れの空間速度が少なくとも約１００ｈｒ−１である、請求項１に記載の方法。
【請求項５３】
前記生成物が一価アルコールまたは多価アルコールを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５４】
前記生成物が、メタノール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンチルアルコール、シクロペンチルアルコール、クロチルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキシルアルコール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、グルセロール、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５５】
前記生成物がエポキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５６】
前記生成物が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５７】
前記生成物がアルデヒドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５８】
前記生成物が、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール、ヘキサデコナール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５９】
前記生成物がカルボン酸、無水カルボン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６０】
前記生成物が、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、安息香酸、トルイル酸、フタル酸、サリチル酸、無水酢酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６１】
前記生成物がエステルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６２】
前記生成物が、酢酸メチル、酢酸ビニル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸ベンジル、酢酸フェニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６３】
前記生成物がニトリルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６４】
前記生成物が、ホルモニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６５】
前記流体炭化水素反応物がメタンを含み、前記生成物が、メタノール、ホルムアルデヒド、ホルモニトリル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６６】
前記流体炭化水素反応物がエタンを含み、前記生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６７】
前記流体炭化水素反応物がエチレンを含み、前記生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６８】
前記流体炭化水素反応物がプロパンを含み、前記生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６９】
前記流体炭化水素反応物がプロピレンを含み、前記生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７０】
前記流体炭化水素反応物がｎ−ブタンを含み、前記生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７１】
前記流体炭化水素反応物がｎ−ブテンを含み、前記生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７２】
前記流体炭化水素反応物がイソブタンを含み、前記生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７３】
前記流体炭化水素反応物がイソブチレンを含み、前記生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７４】
前記流体炭化水素反応物がトルエンを含み、前記生成物が、ベンジルアルコール、安息香酸、ベンズアルデヒド、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７５】
前記流体炭化水素反応物がキシレンを含み、前記生成物が、トルイル酸、フタル酸、無水フタル酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７６】
前記流体炭化水素反応物がシクロペンテンを含み、前記生成物がシクロペンテンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７７】
前記流体炭化水素反応物がシクロヘキセンを含み、前記生成物がシクロヘキセンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７８】
前記流体炭化水素反応物がスチレンを含み、前記生成物がスチレンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７９】
前記流体炭化水素反応物がアクロレインを含み、前記生成物がアクリル酸を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８０】
前記熱交換マイクロチャネルの中を熱交換流体が流れ、前記熱交換チャネルの中を流れる前記熱交換流体の全圧力降下が最大約１０気圧である、請求項１に記載の方法。
【請求項８１】
炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、
（Ａ）前記炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、前記炭化水素反応物を前記生成物に転化させること
を含み、前記炭化水素反応物が、前記マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む複数のプロセスマイクロチャネルを備え、前記プロセスマイクロチャネルがそれぞれ、入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に延びる細長い部分とを有し、それぞれの前記プロセスマイクロチャネルがさらに、前記細長い部分に少なくとも１つの追加の入口を備え、前記酸素または酸素源が、気体の形態をし、前記少なくとも１つの追加の入口を通して前記プロセスマイクロチャネルに入り、さらに、
（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、前記マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること
を含み、前記熱交換器が熱交換マイクロチャネルを備え、前記熱交換マイクロチャネルが前記プロセスマイクロチャネルに隣接し、さらに、
（Ｃ）ステップ（Ａ）による前記生成物をクエンチすること
からなる方法。
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月3日(2005.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、
（Ａ）前記炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、前記炭化水素反応物を前記生成物に転化させること
を含み、前記酸素または酸素源が気体の形態をとり、前記炭化水素反応物が、前記マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む複数のプロセスマイクロチャネルを備え、前記炭化水素反応物および任意選択のアンモニアが前記プロセスマイクロチャネルの中を流れ、前記プロセスマイクロチャネルの長さに沿った複数の異なる点で、前記炭化水素反応物および任意選択のアンモニアに、前記酸素または酸素源が加えられ、さらに、
（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、前記マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること
を含み、前記熱交換器が、前記プロセスマイクロチャネルと熱接触した熱交換マイクロチャネルを備え、さらに、
（Ｃ）ステップ（Ａ）による前記生成物をクエンチすること
からなる方法。
【請求項２】
前記プロセスマイクロチャネルが熱交換マイクロチャネルに隣接する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルに入り、前記生成物が前記プロセスマイクロチャネルから出ていき、前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の温度が、前記プロセスマイクロチャネルから出ていく前記生成物の温度の約２００℃以内である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（Ａ）の前に前記反応物組成物が予熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（Ａ）の前に、前記反応物組成物と前記酸素または酸素源が混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（Ａ）の最中に、前記反応物組成物と前記酸素または酸素源が混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロチャネル反応器が、流体が前記プロセスマイクロチャネルに入る流れ通路を提供するヘッダと、流体が前記プロセスマイクロチャネルを出ていく流れ通路を提供するフッタとを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
それぞれのプロセスマイクロチャネルの幅および高さのうち一方の内部寸法が最大約１０ｍｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセスマイクロチャネルがそれぞれ、入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に延びる細長い部分とを有し、それぞれのプロセスマイクロチャネルがさらに、前記細長い部分に追加の入口を備え、前記追加の入口を通して前記酸素または酸素源が前記プロセスマイクロチャネルに入る、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスマイクロチャネルが、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー、セラミックス、ガラス、ポリマーとガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む材料から作られている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれの熱交換マイクロチャネルの幅および高さのうち一方の内部寸法が最大約１０ｍｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記熱交換マイクロチャネルが、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、黄銅、以上の任意の金属の合金、ポリマー、セラミックス、ガラス、ポリマーとガラス繊維とを含む複合材、石英、ケイ素、またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む材料から作られている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの追加の入口を通して前記プロセスマイクロチャネルに入る前記少なくとも１種の反応物が、前記酸素または酸素源を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記マイクロチャネル反応器を出ていく前記生成物の温度が約１００から約１０００℃であり、ステップ（Ｃ）の間に、前記生成物が、約５から約１００ミリ秒のうちに約５０から約３００℃まで冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記マイクロチャネル反応器が入口および出口を有し、前記生成物が前記出口から前記マイクロチャネル反応器を出ていき、前記マイクロチャネル反応器を出ていく前記生成物の少なくとも一部が、前記マイクロチャネル反応器の前記入口に再循環される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記炭化水素反応物が、飽和脂肪族化合物、不飽和脂肪族化合物、アルデヒド、アルキルまたはアルキレン置換芳香族化合物、あるいはこれらのうちの２種以上の化合物の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記炭化水素反応物が、１分子あたり１から約２０個の炭素原子を含むアルカンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記炭化水素反応物が、メタン、エタン、プロパン、イソプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記炭化水素反応物が、２から約２０個の炭素原子を含むアルケンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記炭化水素反応物が、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、１−ヘキセン、２，３−ジメチル−２−ブテン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノナン、１−デセン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記炭化水素反応物が、３から約２０個の炭素原子を含むポリエンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記炭化水素反応物が、１，２−プロパジエン、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、２，４−ヘキサジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記炭化水素反応物が、１から約２０個の炭素原子を含むアルデヒドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記炭化水素反応物が、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール、ヘキサデコナール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記炭化水素反応物が、アルキルまたはアルキレン置換芳香族化合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記炭化水素反応物が、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ヘミメリテン、プソイドクメン、メシチレン、プレニテン、イソズレン、ズレン、ペンタメチルベンゼン、ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、クメン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、ｐ−シメン、スチレン、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記反応物組成物がアンモニアを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記酸素源が空気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記反応物組成物が希釈材をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記プロセスマイクロチャネルが、前記熱交換マイクロチャネルの中を流れる熱交換流体を使用して冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記熱交換チャネルの中を流れるときに前記熱交換流体が相変化を受ける、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記熱交換マイクロチャネル内で実施される吸熱化学反応によって前記プロセスマイクロチャネルが冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記吸熱化学反応が水蒸気改質反応または脱水素反応を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換チャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して十字流である、請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
前記反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換マイクロチャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して並流である、請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記炭化水素反応物組成物が前記プロセスマイクロチャネルの中を第１の方向に流れ、熱交換流体が前記熱交換マイクロチャネルの中を第２の方向に流れ、前記第２の方向が前記第１の方向に対して向流である、請求項１に記載の方法。
【請求項３７】
前記熱交換マイクロチャネルの中を熱交換流体が流れ、前記熱交換流体が、空気、水蒸気、液体水、二酸化炭素、気体窒素、液体窒素、気体炭化水素または液体炭化水素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
前記触媒がフローバイ構造またはフロースルー構造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３９】
前記プロセスマイクロチャネルが内部表面を有し、前記触媒が、前記プロセスマイクロチャネルの前記内部表面にコーティングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４０】
前記触媒が、微粒子固体、発泡体、フェルト、ワッド、ハニカム、挿入可能なフィンまたはこれらのうちの２種以上の構造の組合せの形態をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項４１】
前記触媒が蛇行構成を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４２】
前記触媒が、隣接する空隙を有するフローバイ構造、隣接する空隙を有する発泡体、空隙を有するフィン構造、挿入された基板上のウォッシュコート、または流れのための対応する空隙を有する流れの方向に平行なガーゼの形態をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項４３】
前記触媒が、多孔質担体、界面層および触媒材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４４】
前記触媒が、多孔質担体、緩衝層、界面層および触媒材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４５】
前記触媒が、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、およびこれらのうちの２種以上の金属の混合物からなるグループから選択された少なくとも１種の金属、金属酸化物または混合金属酸化物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
前記触媒がさらに、アルカリまたはアルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、ランタニド、あるいはこれらのうちの２種以上の金属の混合物の金属、酸化物または混合金属酸化物を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記触媒がさらにＰ、Ｂｉまたはこれらの混合物を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記触媒が、金属酸化物、シリカ、メソ細孔質材料、耐火材料またはこれらのうちの２種以上の材料の組合せを含む担体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４９】
前記反応物組成物および／または生成物の前記触媒との前記接触時間が約０．１ミリ秒から約１００秒である、請求項１に記載の方法。
【請求項５０】
前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の温度が約１５０℃から約１０００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記プロセスマイクロチャネルに入る前記反応物組成物の圧力が約０．５から約１００気圧である、請求項１に記載の方法。
【請求項５２】
前記プロセスマイクロチャネル内の前記反応物組成物および生成物の流れの空間速度が少なくとも約１００ｈｒ−１である、請求項１に記載の方法。
【請求項５３】
前記生成物が一価アルコールまたは多価アルコールを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５４】
前記生成物が、メタノール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンチルアルコール、シクロペンチルアルコール、クロチルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキシルアルコール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、グルセロール、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５５】
前記生成物がエポキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５６】
前記生成物が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５７】
前記生成物がアルデヒドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５８】
前記生成物が、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、カプロアルデヒド、アクロレイン、ｔｒａｎｓ−２−ｃｉｓ−６−ノナジエナール、ｎ−ヘプチルアルデヒド、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセナール、ヘキサデコナール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５９】
前記生成物がカルボン酸、無水カルボン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６０】
前記生成物が、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、安息香酸、トルイル酸、フタル酸、サリチル酸、無水酢酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６１】
前記生成物がエステルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６２】
前記生成物が、酢酸メチル、酢酸ビニル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸ベンジル、酢酸フェニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６３】
前記生成物がニトリルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６４】
前記生成物が、ホルモニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６５】
前記流体炭化水素反応物がメタンを含み、前記生成物が、メタノール、ホルムアルデヒド、ホルモニトリル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６６】
前記流体炭化水素反応物がエタンを含み、前記生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６７】
前記流体炭化水素反応物がエチレンを含み、前記生成物が、エチルアルコール、エチレンオキシド、酢酸、酢酸ビニル、またはこれらのうちの２種以上の物質の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６８】
前記流体炭化水素反応物がプロパンを含み、前記生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６９】
前記流体炭化水素反応物がプロピレンを含み、前記生成物が、酸化プロピレン、アクリル酸、アクロレイン、アクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７０】
前記流体炭化水素反応物がｎ−ブタンを含み、前記生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７１】
前記流体炭化水素反応物がｎ−ブテンを含み、前記生成物が、ｎ−ブタノール、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７２】
前記流体炭化水素反応物がイソブタンを含み、前記生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７３】
前記流体炭化水素反応物がイソブチレンを含み、前記生成物が、イソブタノール、メタクリル酸、メタクリロニトリル、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７４】
前記流体炭化水素反応物がトルエンを含み、前記生成物が、ベンジルアルコール、安息香酸、ベンズアルデヒド、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７５】
前記流体炭化水素反応物がキシレンを含み、前記生成物が、トルイル酸、フタル酸、無水フタル酸、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７６】
前記流体炭化水素反応物がシクロペンテンを含み、前記生成物がシクロペンテンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７７】
前記流体炭化水素反応物がシクロヘキセンを含み、前記生成物がシクロヘキセンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７８】
前記流体炭化水素反応物がスチレンを含み、前記生成物がスチレンオキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７９】
前記流体炭化水素反応物がアクロレインを含み、前記生成物がアクリル酸を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８０】
前記熱交換マイクロチャネルの中を熱交換流体が流れ、前記熱交換チャネルの中を流れる前記熱交換流体の全圧力降下が最大約１０気圧である、請求項１に記載の方法。
【請求項８１】
炭化水素反応物を、オキシジェネートまたはニトリルを含む生成物に転化させるための方法であって、
（Ａ）前記炭化水素反応物と、酸素または酸素源と、任意選択のアンモニアとを含む反応物組成物を、触媒と接触したマイクロチャネル反応器の中に流して、前記炭化水素反応物を前記生成物に転化させること
を含み、前記炭化水素反応物が、前記マイクロチャネル反応器の中で発熱反応を受け、前記マイクロチャネル反応器が、前記触媒を含む複数のプロセスマイクロチャネルを備え、前記プロセスマイクロチャネルがそれぞれ、入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に延びる細長い部分とを有し、それぞれの前記プロセスマイクロチャネルがさらに、前記細長い部分に少なくとも１つの追加の入口を備え、前記酸素または酸素源が、気体の形態をし、前記少なくとも１つの追加の入口を通して前記プロセスマイクロチャネルに入り、さらに、
（Ｂ）ステップ（Ａ）の間、前記マイクロチャネル反応器から熱交換器へ熱を移動させること
を含み、前記熱交換器が熱交換マイクロチャネルを備え、前記熱交換マイクロチャネルが前記プロセスマイクロチャネルに隣接し、さらに、
（Ｃ）ステップ（Ａ）による前記生成物をクエンチすること
からなる方法。
【国際調査報告】
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