(57)【要約】  ａ）第１の混合ゾーン、ｂ）第１の反応ゾーン、ｃ）第１の冷却ゾーン、ｄ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、ｅ）第２の混合ゾーン、ｆ）第２の反応ゾーン、ｇ）第２の冷却ゾーン、及び、ｈ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンを含み、第１の混合ゾーンが、第１の反応ゾーンと流体連通しており、第１の反応ゾーンが、第１の冷却ゾーンと流体連通しており、第１の冷却ゾーンが、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通しており、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第２の混合ゾーンと流体連通しており、第２の混合ゾーンが、第２の反応ゾーンと流体連通しており、第２の反応ゾーンが、第２の冷却ゾーンと流体連通しており、第２の冷却ゾーンが、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している反応器が、本明細書で開示される。【選択図】図１
2018505231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器であって、
ａ）第１の混合ゾーン、
ｂ）第１の反応ゾーン、
ｃ）第１の冷却ゾーン、
ｄ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、
ｅ）第２の混合ゾーン、
ｆ）第２の反応ゾーン、
ｇ）第２の冷却ゾーン、及び、
ｈ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンを含み、
前記第１の混合ゾーンが、前記第１の反応ゾーンと流体連通しており、前記第１の反応ゾーンが、前記第１の冷却ゾーンと流体連通しており、前記第１の冷却ゾーンが、前記第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通しており、前記第１のＨ2Ｏ分離ゾーンが、前記第２の混合ゾーンと流体連通しており、前記第２の混合ゾーンが、前記第２の反応ゾーンと流体連通しており、前記第２の反応ゾーンが、前記第２の冷却ゾーンと流体連通しており、前記第２の冷却ゾーンが、前記第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、前記反応器。
【請求項２】
前記反応器が、
ｉ）第３の混合ゾーン、
ｊ）第３の反応ゾーン、
ｋ）第３の冷却ゾーン、及び、
ｌ）第３のＨ2Ｏ分離ゾーンをさらに含み、
前記第２のＨ2Ｏ分離ゾーンが、前記第３の混合ゾーンと流体連通しており、前記第３の混合ゾーンが、前記第３の反応ゾーンと流体連通しており、前記第３の反応ゾーンが、前記第３の冷却ゾーンと流体連通しており、前記第３の冷却ゾーンが、前記第３のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、請求項１に記載の反応器。
【請求項３】
前記反応器が、
ｍ）第４の混合ゾーン、
ｎ）第４の反応ゾーン、
ｏ）第４の冷却ゾーン、及び、
ｐ）第４のＨ2Ｏ分離ゾーンをさらに含み、
前記第３のＨ2Ｏ分離ゾーンが、前記第４の混合ゾーンと流体連通しており、前記第４の混合ゾーンが、前記第４の反応ゾーンと流体連通しており、前記第４の反応ゾーンが、前記第４の冷却ゾーンと流体連通しており、前記第４の冷却ゾーンが、前記第４のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、請求項２に記載の反応器。
【請求項４】
前記第１の混合ゾーン及び前記第２の反応ゾーンが、ガスの混合を可能にするように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項５】
前記第３の混合ゾーンが、ガスの混合を可能にするように構成されている、請求項２または３に記載の反応器。
【請求項６】
前記第４の混合ゾーンが、ガスの混合を可能にするように構成されている、請求項３に記載の反応器。
【請求項７】
前記第１の反応ゾーン及び前記第２の反応ゾーンが、触媒を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項８】
前記第２の反応ゾーンの触媒量が、前記第１の反応ゾーンの触媒量よりも少ない、請求項７に記載の反応器。
【請求項９】
前記第３の反応ゾーンが、触媒を含む、請求項２〜８のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１０】
前記第３の反応ゾーンの触媒量が、前記第２の反応ゾーンの触媒量よりも少ない、請求項９に記載の反応器。
【請求項１１】
前記第４の反応ゾーンが、触媒を含む、請求項３〜９のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１２】
前記第３の反応ゾーンの触媒量が、前記第４の反応ゾーンの触媒量よりも少ない、請求項１１に記載の反応器。
【請求項１３】
前記第１の冷却ゾーン及び前記第２の冷却ゾーンが、インタークーラーシステムを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１４】
前記第３の冷却ゾーンが、インタークーラーシステムを含む、請求項２〜１３のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１５】
前記第４の冷却ゾーンが、インタークーラーシステムを含む、請求項３〜１４のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１６】
前記第１のＨ2Ｏ分離ゾーン及び前記第２のＨ2Ｏ分離ゾーンが、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１７】
前記第３のＨ2Ｏ分離ゾーンが、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含む、請求項２〜１６のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１８】
前記第４のＨ2Ｏ分離ゾーンが、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含む、請求項３〜１７のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１９】
前記第１の冷却ゾーンが、第１のコネクタを介して、前記第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項２０】
前記第１のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第２のコネクタを介して、前記第２の混合ゾーンと流体連通している、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項２１】
前記第２の冷却ゾーンが、第３のコネクタを介して、前記第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項２２】
前記第２のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第４のコネクタを介して、前記第３の混合ゾーンと流体連通している、請求項２〜２１のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項２３】
前記第３の冷却ゾーンが、第５のコネクタを介して、前記第３のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、請求項２〜２２のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項２４】
前記第３のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第６のコネクタを介して、前記第４の混合ゾーンと流体連通している、請求項３〜２３のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項２５】
前記第４の冷却ゾーンが、第７のコネクタを介して、前記第４のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、請求項３〜２４のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項２６】
炭化水素を生成する方法であって、
ａ）請求項１〜２５のいずれか１項に記載の反応器を提供すること；
ｂ）前記第１の混合ゾーンに、合成ガスを導入すること；
ｃ）前記第１の反応ゾーンで、前記合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第１の生成物を生成すること；
ｄ）前記第１の冷却ゾーンで、前記第１の生成物を冷却すること；
ｅ）前記第１のＨ2Ｏ分離ゾーンで、前記第１の生成物から前記Ｈ2Ｏの少なくとも一部を除去すること；
ｆ）前記第２の混合ゾーンに、前記第１の生成物を導入すること；
ｇ）前記第２の反応ゾーンで、前記第１の生成物中の前記未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第２の生成物を生成すること；
ｈ）前記第２の冷却ゾーンで、前記第２の生成物を冷却すること；ならびに、
ｉ）前記第２のＨ2Ｏ分離ゾーンで、前記第２の生成物から前記Ｈ2Ｏの少なくとも一部を除去することを含む、前記方法。
【請求項２７】
方法が、
ｊ）前記第３の混合ゾーンに、前記第２の生成物を導入すること；
ｋ）前記第３の反応ゾーンで、前記第２の生成物中の前記未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第３の生成物を生成すること；
ｌ）前記第３の冷却ゾーンで、前記第３の生成物を冷却すること；ならびに、
ｍ）前記第３のＨ2Ｏ分離ゾーンで、前記第３の生成物から前記Ｈ2Ｏの少なくとも一部を除去することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
方法が、
ｎ）前記第４の混合ゾーンに、前記第３の生成物を導入すること；
ｏ）前記第４の反応ゾーンで、前記第３の生成物中の前記未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第４の生成物を生成すること；
ｐ）前記第４の冷却ゾーンで、前記第４の生成物を冷却すること；ならびに、
ｑ）前記第４のＨ2Ｏ分離ゾーンで、前記第４の生成物から前記Ｈ2Ｏの少なくとも一部を除去することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の混合ゾーンに導入される前記合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の混合ゾーンに導入される前記未反応の合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記第３の混合ゾーンに導入される前記未反応の合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、請求項２７〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記第４の混合ゾーンに導入される前記未反応の合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の混合ゾーンに導入される前記合成ガスの少なくとも１０％が、工程ｏ）の後に炭化水素に転化される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、前記第１の生成物から除去される、請求項２６〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、前記第２の生成物から除去される、請求項２６〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、前記第３の生成物から除去される、請求項２７〜３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、前記第４の生成物から除去される、請求項２８〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年１１月１４日に出願された米国特許出願第６２／０７９，６５４号の利益を主張し、これは、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
合成ガス（水素（Ｈ2）及び一酸化炭素（ＣＯ）の混合物）は、当該技術分野において周知の、かつ世界中で広く商業的に実践されている方法により、石炭またはメタン（天然ガス）のいずれかから容易に生成することができる。多くの周知の工業的プロセスは、種々の酸素化有機化学物質を生成するために、合成ガスを使用する。合成ガスから炭化水素を触媒的に生成するためのフィッシャー・トロプシュ触媒法は、１９２０年代に最初に発見及び開発され、自動車燃料としてのガソリン範囲炭化水素を生成するために長年にわたり南アフリカで使用された。フィッシャー・トロプシュ触媒法を効率的に実施する反応器及び方法が望まれる。
【０００３】
従って、フィッシャー・トロプシュ触媒法を効率的に実施する反応器及び方法が、本明細書で開示される。
【発明の概要】
【０００４】
ａ）第１の混合ゾーン、ｂ）第１の反応ゾーン、ｃ）第１の冷却ゾーン、ｄ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、ｅ）第２の混合ゾーン、ｆ）第２の反応ゾーン、ｇ）第２の冷却ゾーン、及び、ｈ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンを含み、第１の混合ゾーンが、第１の反応ゾーンと流体連通しており、第１の反応ゾーンが、第１の冷却ゾーンと流体連通しており、第１の冷却ゾーンが、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通しており、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第２の混合ゾーンと流体連通しており、第２の混合ゾーンが、第２の反応ゾーンと流体連通しており、第２の反応ゾーンが、第２の冷却ゾーンと流体連通しており、第２の冷却ゾーンが、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している反応器が、本明細書で開示される。
【０００５】
ａ）本明細書に開示の反応器を提供すること；ｂ）第１の混合ゾーンに、合成ガスを導入すること；ｃ）第１の反応ゾーンで、合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第１の生成物を生成すること；ｄ）第１の冷却ゾーンで、第１の生成物を冷却すること；ｅ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第１の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去すること；ｆ）第２の混合ゾーンに、第１の生成物を導入すること；ｇ）第２の反応ゾーンで、第１の生成物中の未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第２の生成物を生成すること；ｈ）第２の冷却ゾーンで、第２の生成物を冷却すること；ならびに、ｉ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第２の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去することを含む、炭化水素を生成する方法が、本明細書で開示される。
【０００６】
さらなる利点は、続く説明に部分的に記載され、部分的には説明から明らかになる、または以下に記載の態様の実施により知ることができる。以下に記載の利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘される化学組成物、方法、及びそれらの組み合わせを用いて実現及び達成されるであろう。上述の一般的な説明及び次の詳述される説明の双方は、例示的及び説明的であるにすぎず、制限的でないことが理解されるべきである。
【０００７】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図は、いくつかの態様を例示しており、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書に開示の反応器の例示的設計図を示す。
【図２】第１の触媒保持ゾーンの非限定的な図を示す。
【図３】第１の触媒保持ゾーン、第２の触媒保持ゾーン、及び１つの冷却セクションの非限定的な図を示す。
【０００９】
本発明のさらなる利点は、続く説明に部分的に記載され、部分的には説明から明らかになることになる、または本発明の実施により知ることができる。本発明の利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘される要素及び組み合わせを用いて、実現及び達成されるであろう。上述の一般的な説明及び次の詳述される説明の双方は、例示的及び説明的であるにすぎず、特許請求の範囲に記載されるように、本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
開示の方法及び組成物のために使用することができる、これらと共に使用することができる、これらの調製のために使用することができる、またはこれらの生成物である材料、化合物、組成物、及び構成成分が、本明細書で開示される。これらの化合物の、それぞれの種々の個別的及び集合的な組み合わせ及び順列の具体的な言及は、明確に開示することができないが、これらの材料の組み合わせ、部分集合、相互作用、グループなどが開示される場合に、それぞれは、具体的に考察され、本明細書に記載されることが理解されるべきである。例えば、触媒構成成分が開示及び検討され、その構成成分の多くの代替的な固体状態形態が開示される場合、特に反対の指示がない限り、触媒構成成分及び可能な固体状態形態のありとあらゆる組み合わせ及び順列が詳細に考察される。この概念は、開示される組成物の作製及び使用方法における工程を含むが、これらに限定されない本開示の全ての態様に当てはまる。従って、実施することができる種々の追加の工程がある場合、これらの追加の工程のそれぞれが、開示される方法の任意の特定の態様または態様の組み合わせで実施することができること、及びこのようなそれぞれの組み合わせが、特に考察され、開示されたとみなされるべきであること、が理解される。
【００１１】
１．定義
本明細書及び続く特許請求の範囲では、次の意味を有すると定義されるべき多数の用語が言及されることになる。
【００１２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈に別途明示のない限り、複数の指示物を含むことに注意しなければならない。従って、例えば、「触媒」への言及は、触媒の混合物を含む。
【００１３】
範囲は、本明細書では、「１つの特定値」から、及び／または「別の特定値」までとして表現することができる。このような範囲が表現される時、別の態様は、１つの特定値から、及び／または他方の特定値までを含む。同様に、値が、先行する「，」を使用することにより近似値として表現される時、特定値は別の態様を形成することが理解されるであろう。各範囲の端点は、他の端点と関連しても、他の端点と独立しても、重要であることがさらに理解されるであろう。
【００１４】
明細書及び特許請求の範囲における、組成物または物品中の特定要素または構成成分の重量部への言及は、重量部が表現される、組成物または物品中の、要素または構成成分及び他の任意の要素または構成成分の間の重量関係を表す。従って、２重量部の構成成分Ｘ及び５重量部の構成成分Ｙを含有する化合物では、Ｘ及びＹは、２：５の重量比で存在し、追加の構成成分が化合物に含有されるかどうかに関わらずこのような比率で存在する。
【００１５】
構成成分の重量パーセントは、特に反対の記載がない限り、構成成分が含まれる製剤または組成物の総重量を基準とする。
【００１６】
本明細書で使用される場合、用語「空間時間収率（「ＳＴＹ」）」は、単位時間当たり、触媒の体積当たりに生成される生成物のトンまたはｋｇを指す。
【００１７】
２．反応器
合成ガスから炭化水素を生成するためフィッシャー・トロプシュ触媒法は、当該技術分野で既知である。いくつかの反応物は、スキーム１に示されるように、フィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）反応、水性ガスシフト反応、及び水素メタン化などのフィッシャー・トロプシュ法で行うことができる。
【００１８】
【化１】
2018505231.tif 000003
【００１９】
ＣＯ2、ＣＨ4、及び重質炭化水素（Ｃ１０＋）の生成には、軽質炭化水素（Ｃ２〜Ｃ５）の生成をターゲットにしたフィッシャー・トロプシュ法は望ましくない。ＣＯ2及びＨ2Ｏは、フィッシャー・トロプシュ法で使用される触媒の性能（すなわち、活性及び選択性）に悪影響を及ぼす可能性がある。本明細書の開示の反応器及び方法は、一連の工程で生成混合物を冷却させること及び水（Ｈ2Ｏ）を除去することにより、フィッシャー・トロプシュ法における望ましくない反応を最小限に抑え、それにより、触媒活性及び軽質炭化水素の生成を促進する。
【００２０】
本明細書に開示の反応器は、フィッシャー・トロプシュ反応を実施するために適する触媒と、合成ガスを触媒反応させることを可能にする。液体及び／または蒸気としての望ましくないＨ2Ｏは、各触媒プロセスの前に除去され、それにより、合成ガスの、所望の炭化水素生成物、例えば、軽質炭化水素、への総添加率を増加させる。
【００２１】
ａ）第１の混合ゾーン、ｂ）第１の反応ゾーン、ｃ）第１の冷却ゾーン、ｄ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、ｅ）第２の混合ゾーン、ｆ）第２の反応ゾーン、ｇ）第２の冷却ゾーン、及び、ｈ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンを含み、第１の混合ゾーンが、第１の反応ゾーンと流体連通しており、第１の反応ゾーンが、第１の冷却ゾーンと流体連通しており、第１の冷却ゾーンが、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通しており、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第２の混合ゾーンと流体連通しており、第２の混合ゾーンが、第２の反応ゾーンと流体連通しており、第２の反応ゾーンが、第２の冷却ゾーンと流体連通しており、第２の冷却ゾーンが、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している反応器が、本明細書で開示される。
【００２２】
一態様では、反応器は、ｉ）第３の混合ゾーン、ｊ）第３の反応ゾーン、ｋ）第３の冷却ゾーン、及び、ｌ）第３のＨ2Ｏ分離ゾーンをさらに含み、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンは、第３の混合ゾーンと流体連通しており、第３の混合ゾーンは、第３の反応ゾーンと流体連通しており、第３の反応ゾーンは、第３の冷却ゾーンと流体連通しており、第３の冷却ゾーンは、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している。
【００２３】
一態様では、反応器は、ｍ）第４の混合ゾーン、ｎ）第４の反応ゾーン、ｏ）第４の冷却ゾーン、及び、ｐ）第４のＨ2Ｏ分離ゾーンをさらに含み、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンは、第４の混合ゾーンと流体連通しており、第４の混合ゾーンは、第４の反応ゾーンと流体連通しており、第４の反応ゾーンは、第４の冷却ゾーンと流体連通しており、第４の冷却ゾーンは、第４のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している。
【００２４】
一態様では、混合ゾーン、反応ゾーン、及び冷却ゾーンは、共通の長手軸を有する一方、Ｈ2Ｏ分離ゾーンは、混合ゾーン、反応ゾーン、及び冷却ゾーンと共通の長手軸を有さない。
【００２５】
一態様では、反応ゾーンは、触媒保持ゾーンを含むことができる。一態様では、反応ゾーンは、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンを含むことができ、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の内面を有し、第１の内面は、第１の内部空間を画定し、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の長手軸を有し、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の端部及び第２の端部を有し、第１の内面は、第１の長手軸方向に第１の端部から第２の端部に向かってテーパーがついており、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、フィッシャー・トロプシュ反応を実施するように構成される。
【００２６】
別の態様では、反応ゾーンは、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンをさらに含むことができ、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第２の内面を有し、第２の内面は、第２の内部空間を画定し、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第２の長手軸を有し、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の端部及び第２の端部を有し、第２の内面は、第１の端部から第２の端部に向かって、第１の長手軸から離れるにつれてテーパーがついており、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、フィッシャー・トロプシュ反応を実施するように構成される。
【００２７】
さらに別の態様では、反応ゾーンは、第１の１つ以上の触媒保持ゾーン及び第２の１つ以上の触媒保持ゾーンを含むことができ、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の内面を有し、第１の内面は、第１の内部空間を画定し、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の長手軸を有し、第１の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の端部及び第２の端部を有し、第１の内面は、第１の長手軸方向に第１の端部から第２の端部に向かってテーパーがついており、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第２の内面を有し、第２の内面は、第２の内部空間を画定し、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第２の長手軸を有し、第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、第１の端部及び第２の端部を有し、第２の内面は、第１の端部から第２の端部に向かって、第１の長手軸から離れるにつれてテーパーがついており、第１の１つ以上の触媒保持ゾーン及び第２の１つ以上の触媒保持ゾーンのそれぞれは、フィッシャー・トロプシュ反応を実施するように構成される。
【００２８】
一態様では、第１の冷却ゾーンは、第１のコネクタを介して、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している。一態様では、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンは、第２のコネクタを介して、第２の混合ゾーンと流体連通している。一態様では、第２の冷却ゾーンは、第３のコネクタを介して、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している。一態様では、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンは、第４のコネクタを介して、第３の混合ゾーンと流体連通している。一態様では、第３の冷却ゾーンは、第５のコネクタを介して、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している。一態様では、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンは、第６のコネクタを介して、第４の混合ゾーンと流体連通している。一態様では、第４の冷却ゾーンは、第７のコネクタを介して、第４のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している。コネクタは、Ｈ2Ｏ分離ゾーンへ、及びＨ2Ｏ分離ゾーンから、生成物を輸送するように構成されるチューブであることができる。
【００２９】
反応器は、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８、第１９、及び第２０のゾーンなどの追加のゾーンを含むことができると理解されている。例えば、第５のゾーンなどのゾーンは、本明細書に記載されるように、混合、反応、冷却、及びＨ2Ｏ分離ゾーンを含むことになると理解されている。
【００３０】
例えば、第１の混合ゾーン、第２の混合ゾーン、第３の混合ゾーン、及び／または第４の混合ゾーンなどの混合ゾーンは、ガスの混合を可能にするように構成することができる。例えば、第１の混合ゾーンは、ガスの混合を可能にするように構成することができる。別の例では、第２の混合ゾーンは、ガスの混合を可能にするように構成することができる。さらに別の例では、第３の混合ゾーンは、ガスの混合を可能にするように構成することができる。さらに別の例では、第４の混合ゾーンは、ガスの混合を可能にするように構成することができる。例えば、混合ゾーンは、ガスの混合を可能にする自由空間を含むことができる。
【００３１】
本明細書に記載の混合ゾーンで混合されているガスは、Ｈ2及びＣＯを含むことができる。第１の混合ゾーンへの供給ガスのＨ2／ＣＯモル比は、０．５〜４であることができる。例えば、Ｈ2／ＣＯモル比は、１．０〜３．０、例えば、１．５〜３．０、または、別の例では、１．５〜２．５であることができる。Ｈ2／ＣＯモル比は、生成されている炭化水素の選択性を制御することができると理解されるであろう。例えば、より低いモル比は、（特定の条件で）より高いＣ5＋選択性をもたらす可能性がある。消費モル比は通常、例えば、約１．５〜２．１などの約１．０〜約２．５であり、この比は、水性ガスシフト反応が活性である限り増加し、従って、消費比を下回る供給比を使用すると、許容される範囲内（通常２未満）の、反応中の安定したＨ2／ＣＯ比がもたらされることになる。
【００３２】
Ｈ2及びＣＯは、本明細書に記載の反応ゾーンにおけるフィッシャー・トロプシュ反応中で触媒反応させる。従って、第１の反応ゾーン、第２の反応ゾーン、第３の反応ゾーン、及び／または第４の反応ゾーンなどの反応ゾーンは、１つ以上のフィッシャー・トロプシュ触媒を含むことができる。例えば、第１の反応ゾーンは、１つ以上のフィッシャー・トロプシュ触媒を含むことができる。別の例では、第２の反応ゾーンは、１つ以上のフィッシャー・トロプシュ触媒を含むことができる。さらに別の例では、第３の反応ゾーンは、１つ以上のフィッシャー・トロプシュ触媒を含むことができる。さらに別の例では、第４の反応ゾーンは、１つ以上のフィッシャー・トロプシュ触媒を含むことができる。フィッシャー・トロプシュ触媒は、当該技術分野で既知であり、例えば、Ｆｅ系触媒及び／またはＣｏ系触媒及び／またはＲｕ系触媒であることができる。このような触媒は、米国特許第４，０８８，６７１号及び米国特許第４，２０７，２４８号に記載されており、これらは、特に、フィッシャー・トロプシュ触媒に関する開示について、全体として本明細書に組み込まれている。
【００３３】
一態様では、触媒量は、各反応ゾーンにおいて同じである可能性がある。別の態様では、触媒量は、各反応ゾーンにおいて変動する可能性がある。例えば、一部のＨ2及びＣＯは、各反応ゾーンにおいて生成物に転化され、それ故、後続の反応ゾーンにおいてＨ2及びＣＯの量を低減させる。生成物に転化するために存在するＨ2及びＣＯがより少ないので、後続の各反応ゾーンにおいて、より少ない触媒が必要とされる可能性がある。例えば、第２の反応ゾーンの触媒量は、第１の反応ゾーンの触媒量よりも少ない可能性がある。別の例では、第３の反応ゾーンの触媒量は、第２の反応ゾーンの触媒量よりも少ない。さらに別の例では、第４の反応ゾーンの触媒量は、第３の反応ゾーンの触媒量よりも少ない。さらに別の例では、第３の反応ゾーンの触媒量は、第１の反応ゾーンの触媒量よりも少ない。さらに別の例では、第４の反応ゾーンの触媒量は、第１の反応ゾーンの触媒量よりも少ない。
【００３４】
反応ゾーンあたりのＣＯ転化率は、２〜５０体積％、例えば、３〜４０体積％または６〜１５体積％、である可能性がある（ＣＯの転化率は、その特定の反応ゾーンへの供給流を基準にしている）。反応毎の転化率は、ＣＯが、先行する反応ゾーンで消費されるにつれて、変動する可能性があることが理解されるであろう。
【００３５】
反応ゾーンで実施されるフィッシャー・トロプシュ反応は、熱を生成する。本明細書に記載の冷却ゾーン、例えば、第１の冷却ゾーン、第２の冷却ゾーン、第３の冷却ゾーン、及び／または第４の冷却ゾーンは、反応ゾーンで発生した熱の一部を吸収及び除去するように構成される。例えば、第１の冷却ゾーンは、熱を吸収及び除去するように構成することができる。別の例では、第２の冷却ゾーンは、熱を吸収及び除去するように構成することができる。さらに別の例では、第３の冷却ゾーンは、熱を吸収及び除去するように構成することができる。さらに別の例では、第４の冷却ゾーンは、熱を吸収及び除去するように構成することができる。
【００３６】
本明細書に記載の冷却ゾーンは、熱を吸収及び除去することができるインタークーラーシステムなどのシステムを含むことができる。例えば、第１の冷却ゾーンは、インタークーラーシステムを含むことができる。別の例では、第２の冷却ゾーンは、インタークーラーシステムを含むことができる。さらに別の例では、第３の冷却ゾーンは、インタークーラーシステムを含むことができる。さらに別の例では、第４の冷却ゾーンは、インタークーラーシステムを含むことができる。インタークーラーシステムは、フィッシャー・トロプシュ反応により発生した熱の少なくとも３０％、５０％、７０％、または９０％を吸収及び除去することができる。
【００３７】
本明細書に記載のＨ2Ｏ分離ゾーン、例えば、第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、第２のＨ2Ｏ分離ゾーン、第３のＨ2Ｏ分離ゾーン、及び／または第４のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含むことができる。一態様では、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含むことができる。一態様では、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含むことができる。一態様では、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含むことができる。一態様では、第４のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含むことができる。
【００３８】
Ｈ2Ｏ吸収性材料は、例えば、膜または反応性吸収剤であることができる。Ｈ2Ｏ吸収性材料の非限定例としては、超吸収性ポリマーが挙げられる。超吸収性ポリマーは、当業者に既知である。
【００３９】
本明細書に記載のＨ2Ｏ分離ゾーン、例えば、第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、第２のＨ2Ｏ分離ゾーン、第３のＨ2Ｏ分離ゾーン、及び／または第４のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏを分離する膜などの機械的障壁を含むことができる。一態様では、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏを分離する膜などの機械的障壁を含むことができる。一態様では、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏを分離する膜などの機械的障壁を含むことができる。一態様では、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏを分離する膜などの機械的障壁を含むことができる。一態様では、第４のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏを分離する膜などの機械的障壁を含むことができる。
【００４０】
一態様では、本明細書に記載のＨ2Ｏ分離ゾーン、例えば、第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、第２のＨ2Ｏ分離ゾーン、第３のＨ2Ｏ分離ゾーン、及び／または第４のＨ2Ｏ分離ゾーンは、Ｈ2Ｏを分離する膜及びＨ2Ｏ吸収性材料などの機械的障壁を含むことができる。
【００４１】
機械的障壁の非限定例は、樹脂または超吸収性ポリマーから作製される膜である。
【００４２】
一態様では、反応器は、仕切り、例えば、第１、第２、第３、または第４のゾーンの間の金属板またはシート、を含む。従って、例えば、仕切りは、第１の冷却ゾーン及び第２の混合ゾーンの間に存在することができる。
【００４３】
本明細書に記載されるように、異なるゾーン、例えば、混合ゾーン、反応ゾーン、冷却ゾーン、及びＨ2Ｏ分離ゾーンは、物理的に区別することができ、一部の態様では、物理的障壁により分離することができる。
【００４４】
一態様では、反応器は、工業規模の反応器である。例えば、反応器は、少なくとも１，０００リットル、２，０００リットル、５，０００リットル、または１０，０００リットルの量を有することができる。例えば、反応器は、１，０００リットル〜１０，０００リットルの量を有することができる。
【００４５】
ここで、本明細書に開示の反応器の非限定の例示的態様を示す図１を参照する。図１は、ガス混合を可能にする自由空間を含む第１の混合ゾーン（１０２）を有する反応器（１００）を示す。第１の混合ゾーン（１０２）は、フィッシャー・トロプシュ反応の実施に適する触媒を含むことができる第１の反応ゾーン（１０４）と流体連通している。第１の反応ゾーン（１０４）は、例えば、インタークーラーなどの冷却システムを含むことができる第１の冷却ゾーン（１０６）と流体連通している。第１の冷却ゾーン（１０６）は、Ｈ2Ｏ吸収性材料及び／またはＨ2Ｏを分離する膜などの機械的障壁を含むことができる第１のＨ2Ｏ分離ゾーン（１０８）と流体連通している。第１の冷却ゾーン（１０６）は、第１のコネクタ（１３０）を介して、第１のＨ2Ｏ分離ゾーン（１０８）と流体連通することができる。第１のＨ2Ｏ分離ゾーン（１０８）は、ガス混合を可能にする自由空間を含む第２の混合ゾーン（１１０）と流体連通している。第１のＨ2Ｏ分離ゾーン（１０８）は、第２のコネクタ（１３２）を介して、第２の混合ゾーン（１１０）と流体連通することができる。第２の混合ゾーン（１１０）は、フィッシャー・トロプシュ反応の実施に適する触媒を含むことができる第２の反応ゾーン（１１２）と流体連通している。第２の反応ゾーン（１１２）は、例えば、インタークーラーなどの冷却システムを含むことができる第２の冷却ゾーン（１１４）と流体連通している。第２の冷却ゾーン（１１４）は、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含むことができる第２のＨ2Ｏ分離ゾーン（１１６）と流体連通している。第２の冷却ゾーン（１１４）は、第３のコネクタ（１３４）を介して、第２のＨ2Ｏ分離ゾーン（１１６）と流体連通することができる。第２のＨ2Ｏ分離ゾーン（１１６）は、ガス混合を可能にする自由空間を含む第３の混合ゾーン（１１８）と流体連通している。第２のＨ2Ｏ分離ゾーン（１１６）は、第４のコネクタ（１３６）を介して、第３の混合ゾーン（１１８）と流体連通することができる。第３の混合ゾーン（１１８）は、フィッシャー・トロプシュ反応の実施に適する触媒を含むことができる第３の反応ゾーン（１２０）と流体連通している。第３の反応ゾーン（１２０）は、例えば、インタークーラーなどの冷却システムを含むことができる第３の冷却ゾーン（１２２）と流体連通している。第３の冷却ゾーン（１２２）は、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含むことができる第３のＨ2Ｏ分離ゾーン（１２４）と流体連通している。第３の冷却ゾーン（１２２）は、第５のコネクタ（１３８）を介して、第３のＨ2Ｏ分離ゾーン（１２４）と流体連通することができる。第３のＨ2Ｏ分離ゾーン（１２４）は、ガス混合を可能にする自由空間を含む第４の混合ゾーン（１２６）と流体連通している。第３のＨ2Ｏ分離ゾーン（１２４）は、第６のコネクタ（１４０）を介して、第４の混合ゾーン（１２６）と流体連通することができる。第４の混合ゾーン（１２６）は、フィッシャー・トロプシュ反応の実施に適する触媒を含むことができる第４の反応ゾーン（１２８）と流体連通している。第４の反応ゾーン（１２８）は、生成物収集ゾーン（１４２）と流体連通している。
【００４６】
ここで、本明細書に開示の反応器の非限定の例示的態様を示す図２を参照する。図２は、第１の内面（１０２）を有する第１の触媒保持ゾーン（２００）を示す。第１の触媒保持ゾーン（２００）は、第１の長手軸（２０４）も有する。内面（２０２）は、第１の端部（２０６）から第２の端部（２０８）に向かって、第１の長手軸（１０４）方向にテーパーがついている。第１の触媒保持ゾーン（２００）は、第１の外面（２１０）も有することができ、第１の外面（２１０）は、本明細書に記載の第２の触媒保持ゾーンの内面であることができる。
【００４７】
ここで、本明細書に開示の反応器の非限定の例示的態様を示す図３を参照する。図３は、本明細書で開示されるような、第１の触媒保持ゾーン及び第２の触媒保持ゾーンを有する反応器（３００）を示す。反応器（３００）の第１の触媒保持ゾーンは、第１の内面（３０２）を有する。第１の触媒保持ゾーンは、第１の長手軸（３０６）も有する。内面（３０２）は、第１の端部（３１０）から第２の端部（３１２）に向かって、第１の長手軸（２０６）方向にテーパーがついている。反応器（３００）の第２の触媒保持ゾーンは、第２の内面（３０４）を有する。第２の触媒保持ゾーンは、第２の長手軸（３０８）を有する。内面（３０２）は、第２の触媒保持ゾーンの第１の端部（３１４）から第２の端部（３１６）に向かって、第２の長手軸（３０８）から離れるにつれてテーパーがついている。反応器（３００）は、冷却セクション（３１８）も有することができる。
【００４８】
３．反応器の使用方法
本明細書に開示の反応器は、炭化水素を生成する方法に使用することができる。
【００４９】
ａ）本明細書に開示の反応器を提供すること；ｂ）第１の混合ゾーンに、合成ガスを導入すること；ｃ）第１の反応ゾーンで、合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第１の生成物を生成すること；ｄ）第１の冷却ゾーンで、第１の生成物を冷却すること；ｅ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第１の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去すること；ｆ）第２の混合ゾーンに、第１の生成物を導入すること；ｇ）第２の反応ゾーンで、第１の生成物中の未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第２の生成物を生成すること；ｈ）第２の冷却ゾーンで、第２の生成物を冷却すること；ならびに、ｉ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第２の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去することを含む、炭化水素を生成する方法が、本明細書で開示される。
【００５０】
一態様では、方法は、ｊ）第３の混合ゾーンに、第２の生成物を導入すること；ｋ）第３の反応ゾーンで、第２の生成物中の未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第３の生成物を生成すること；ｌ）第３の冷却ゾーンで、第３の生成物を冷却すること；ならびに、ｍ）第３のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第３の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去することをさらに含む。
【００５１】
一態様では、方法は、ｎ）第４の混合ゾーンに、第３の生成物を導入すること；ｏ）第４の反応ゾーンで、第３の生成物中の未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第４の生成物を生成すること；ｐ）第４の冷却ゾーンで、第４の生成物を冷却すること；ならびに、ｑ）第４のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第４の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去することをさらに含む。
【００５２】
一態様では、方法は、生成物、例えば、第１の生成物、第２の生成物、第３の生成物、または第４の生成物、を収集することをさらに含む。
【００５３】
本明細書に記載の方法は、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８、第１９、及び第２０の工程などの追加の工程を含むことができると理解されている。例えば、第５の工程などの工程は、本明細書に記載されるように、導入、反応、冷却、及びＨ2Ｏの吸収工程を含むことになると理解されている。
【００５４】
合成ガスの第１の混合ゾーンへの導入は、連続的であることができる。第１の混合ゾーンに導入される合成ガスは、本明細書に開示されるようなモル比のＨ2及びＣＯを含む。第１の反応ゾーンでの合成ガスの少なくとも一部の触媒反応は、フィッシャー・トロプシュ触媒、例えば、Ｆｅ系触媒及び／またはＣｏ系触媒及び／またはＲｕ系触媒、により実施される。本触媒反応は、発熱性であり、熱を発生する。合成ガスの少なくとも一部の触媒反応により生成された第１の生成物は、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む。第１の生成物中の炭化水素は、Ｃ２〜Ｃ６の炭化水素などのＣ２〜Ｃ１０の炭化水素を含む。Ｈ2Ｏは、液体及び／または気体形態であることができる。未反応の合成ガスは、本明細書に開示されるようなモル比のＨ2及びＣＯを含み、Ｈ2及びＣＯのモル比は、第１の混合ゾーンに導入された合成ガスと比較した場合、第１の生成物中で異なる可能性がある。次に、第１の生成物は、第１の生成物を冷却する第１の冷却ゾーンに輸送される。第１の生成物の温度は、少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、２０％、または４０％低減させることができる。冷却後、第１の生成物は、冷却ゾーンから第１のＨ2Ｏ分離ゾーンに輸送される。第１の生成物中のＨ2Ｏの一部は、第１の生成物から除去される。第１の生成物中のＨ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％が、除去される。次に、第１の生成物は、第２の混合ゾーンに導入される。次に、第１の生成物中の未反応の合成ガスの一部は、第２の反応ゾーンで触媒反応させることができる。第２の反応ゾーン中のフィッシャー・トロプシュ触媒は、第１の反応ゾーンのフィッシャー・トロプシュ触媒と同一のまたは異なる可能性がある。第２の反応ゾーンでの触媒反応は、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第２の生成物を生成する。第２の生成物中の炭化水素は、Ｃ２〜Ｃ６の炭化水素などのＣ２〜Ｃ１０の炭化水素を含む。第２の生成物中のＨ2Ｏは、液体及び／または気体形態であることができる。第２の生成物中の未反応の合成ガスは、本明細書に開示されるようなモル比のＨ2及びＣＯを含み、第２の生成物中のＨ2及びＣＯのモル比は、第１の生成物中のＨ2及びＣＯのモル比、ならびに第１の混合ゾーンに導入された合成ガス中のＨ2及びＣＯのモル比と異なる可能性がある。次に、第２の生成物は、生成物を冷却する第２の冷却ゾーンに輸送される。第２の生成物の温度は、少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、２０％、または４０％低減させることができる。冷却後、第２の生成物は、第２の冷却ゾーンから第２のＨ2Ｏ分離ゾーンに輸送される。第２の生成物中のＨ2Ｏの一部は、第２の生成物から除去される。第２の生成物中のＨ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％が、除去される。
【００５５】
次に、第２の生成物は、第３の混合ゾーンに導入することができる。次に、第２の生成物中の未反応の合成ガスの一部は、第３の反応ゾーンで触媒反応させることができる。次に、第２の生成物中の未反応の合成ガスの一部は、第３の反応ゾーンで触媒反応させることができる。第３の反応ゾーン中のフィッシャー・トロプシュ触媒は、第１の反応ゾーン及び／または第２の反応ゾーンのフィッシャー・トロプシュ触媒と同一のまたは異なる可能性がある。第３の反応ゾーンでの触媒反応は、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第３の生成物を生成する。第３の生成物中の炭化水素は、Ｃ２〜Ｃ６の炭化水素などのＣ２〜Ｃ１０の炭化水素を含む。第３の生成物中のＨ2Ｏは、液体及び／または気体形態であることができる。第３の生成物中の未反応の合成ガスは、本明細書に開示されるようなモル比のＨ2及びＣＯを含み、第３の生成物中のＨ2及びＣＯのモル比は、第１の生成物、第２の生成物中のＨ2及びＣＯのモル比、ならびに／または第１の混合ゾーンに導入された合成ガス中のＨ2及びＣＯのモル比と異なる可能性がある。次に、第３の生成物は、生成物を冷却する第３の冷却ゾーンに輸送される。第３の生成物の温度は、少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、２０％、または４０％低減させることができる。冷却後、第３の生成物は、第３の冷却ゾーンから第３のＨ2Ｏ分離ゾーンに輸送される。第３の生成物中のＨ2Ｏの一部は、第３の生成物から除去される。第３の生成物中のＨ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％が、除去される。
【００５６】
次に、第３の生成物は、第４の混合ゾーンに導入することができる。次に、第３の生成物中の未反応の合成ガスの一部は、第４の反応ゾーンで触媒反応させることができる。次に、第３の生成物中の未反応の合成ガスの一部は、第４の反応ゾーンで触媒反応させることができる。第４の反応ゾーン中のフィッシャー・トロプシュ触媒は、第１の反応ゾーン、第２の反応ゾーン、及び／または第３の反応ゾーンのフィッシャー・トロプシュ触媒と同一のまたは異なる可能性がある。第４の反応ゾーンでの触媒反応は、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第４の生成物を生成する。第４の生成物中の炭化水素は、Ｃ２〜Ｃ６の炭化水素などのＣ２〜Ｃ１０の炭化水素を含む。第３の生成物中のＨ2Ｏは、液体及び／または気体形態であることができる。第４の生成物中の未反応の合成ガスは、本明細書に開示されるようなモル比のＨ2及びＣＯを含み、第３の生成物中のＨ2及びＣＯのモル比は、第１の生成物、第２の生成物、第３の生成物中のＨ2及びＣＯのモル比、ならびに／または第１の混合ゾーンに導入された合成ガス中のＨ2及びＣＯのモル比と異なる可能性がある。次に、第４の生成物は、生成物を冷却する第４の冷却ゾーンに輸送される。第４の生成物の温度は、少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、２０％、または４０％低減させることができる。冷却後、第４の生成物は、第３の冷却ゾーンから第３のＨ2Ｏ分離ゾーンに輸送される。第４の生成物中のＨ2Ｏの一部は、第４の生成物から除去される。第４の生成物中のＨ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％が、除去される。
【００５７】
一態様では、第１の混合ゾーンに導入される合成ガスの少なくとも１０％、例えば、少なくとも２０％、３０％、４０％、または５０％は、炭化水素に転化される。
【００５８】
一態様では、第２の混合ゾーンに導入される未反応の合成ガスの少なくとも１０％、例えば、少なくとも２０％、３０％、４０％、または５０％は、炭化水素に転化される。
【００５９】
一態様では、第３の混合ゾーンに導入される未反応の合成ガスの少なくとも１０％、例えば、少なくとも２０％、３０％、４０％、または５０％は、炭化水素に転化される。
【００６０】
一態様では、第４の混合ゾーンに導入される未反応の合成ガスの少なくとも１０％、例えば、少なくとも２０％、３０％、４０％、または５０％は、炭化水素に転化される。
【００６１】
一態様では、第１の混合ゾーンに導入される合成ガスの少なくとも５０％、６０％、７０％、または８０％は、工程ｏ）の後に炭化水素に転化される。
【００６２】
一態様では、Ｈ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％は、第１の生成物から除去される。
【００６３】
一態様では、Ｈ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％は、第２の生成物から除去される。
【００６４】
一態様では、Ｈ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％は、第３の生成物から除去される。
【００６５】
一態様では、Ｈ2Ｏの少なくとも２０％、例えば、Ｈ2Ｏの少なくとも３０％、４０％、または６０％は、第４の生成物から除去される。
【００６６】
各反応サイクルにおけるＨ2Ｏの除去は、異性体の生成を最小限に抑え、触媒寿命を延ばす。
【００６７】
４．態様
記載された触媒及び触媒組成物ならびに方法及びそれらの変形形態を考慮して、本発明の特定のより詳細に記載された態様は、以下の本明細書に記載される。しかし、これらの特に列挙された態様は、本明細書に記載の異なるもしくはより一般的な教示を含有する異なる任意の特許請求の範囲に限定的な任意の影響を及ぼす、または、「特定の」態様が、文字通りそこで使用される言語及び式の固有の意味以外の何らか形で、どうにかして制限される、と解釈されるべきでない。
【００６８】
態様１：ａ）第１の混合ゾーン、ｂ）第１の反応ゾーン、ｃ）第１の冷却ゾーン、ｄ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーン、ｅ）第２の混合ゾーン、ｆ）第２の反応ゾーン、ｇ）第２の冷却ゾーン、ｈ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンを含み、第１の混合ゾーンが、第１の反応ゾーンと流体連通しており、第１の反応ゾーンが、第１の冷却ゾーンと流体連通しており、第１の冷却ゾーンが、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通しており、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第２の混合ゾーンと流体連通しており、第２の混合ゾーンが、第２の反応ゾーンと流体連通しており、第２の反応ゾーンが、第２の冷却ゾーンと流体連通しており、第２の冷却ゾーンが、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している反応器。
【００６９】
態様２：反応器が、ｉ）第３の混合ゾーン、ｊ）第３の反応ゾーン、ｋ）第３の冷却ゾーン、ｌ）第３のＨ2Ｏ分離ゾーン、をさらに含み、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第３の混合ゾーンと流体連通しており、第３の混合ゾーンが、第３の反応ゾーンと流体連通しており、第３の反応ゾーンが、第３の冷却ゾーンと流体連通しており、第３の冷却ゾーンが、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、態様１に記載の反応器。
【００７０】
態様３：反応器が、ｍ）第４の混合ゾーン、ｎ）第４の反応ゾーン、ｏ）第４の冷却ゾーン、ｐ）第４のＨ2Ｏ分離ゾーンをさらに含み、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第４の混合ゾーンと流体連通しており、第４の混合ゾーンが、第４の反応ゾーンと流体連通しており、第４の反応ゾーンが、第４の冷却ゾーンと流体連通しており、第４の冷却ゾーンが、第４のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、態様２に記載の反応器。
【００７１】
態様４：第１の混合ゾーン及び第２の反応ゾーンが、ガスの混合を可能にするように構成される、態様１〜３のいずれか１つに記載の反応器。
【００７２】
態様５：第３の混合ゾーンが、ガスの混合を可能にするように構成される、態様２または３に記載の反応器。
【００７３】
態様６：第４の混合ゾーンが、ガスの混合を可能にするように構成される、態様３に記載の反応器。
【００７４】
態様７：第１の反応ゾーン及び第２の反応ゾーンが、触媒を含む、態様１〜６のいずれか１つに記載の反応器。
【００７５】
態様８：第２の反応ゾーンの触媒量が、第１の反応ゾーンの触媒量よりも少ない、態様７に記載の反応器。
【００７６】
態様９：第３の反応ゾーンが、触媒を含む、態様２〜８のいずれか１つに記載の反応器。
【００７７】
態様１０：第３の反応ゾーンの触媒量が、第２の反応ゾーンの触媒量よりも少ない、態様９に記載の反応器。
【００７８】
態様１１：第４の反応ゾーンが、触媒を含む、態様３〜９のいずれか１つに記載の反応器。
【００７９】
態様１２：第３の反応ゾーンの触媒量が、第４の反応ゾーンの触媒量よりも少ない、態様１１に記載の反応器。
【００８０】
態様１３：第１の冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンが、インタークーラーシステムを含む、態様１〜１２のいずれか１つに記載の反応器。
【００８１】
態様１４：第３の冷却ゾーンが、インタークーラーシステムを含む、態様２〜１３のいずれか１つに記載の反応器。
【００８２】
態様１５：第４の冷却ゾーンが、インタークーラーシステムを含む、態様３〜１４のいずれか１つに記載の反応器。
【００８３】
態様１６：第１のＨ2Ｏ分離ゾーン及び第２のＨ2Ｏ分離ゾーンが、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含む、態様１〜１５のいずれか１つに記載の反応器。
【００８４】
態様１７：第３のＨ2Ｏ分離ゾーンが、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含む、態様２〜１６のいずれか１つに記載の反応器。
【００８５】
態様１８：第４のＨ2Ｏ分離ゾーンが、Ｈ2Ｏ吸収性材料を含む、態様３〜１７のいずれか１つに記載の反応器。
【００８６】
態様１９：第１の冷却ゾーンが、第１のコネクタを介して、第１のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、態様１〜１８のいずれか１つに記載の反応器。
【００８７】
態様２０：第１のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第２のコネクタを介して、第２の混合ゾーンと流体連通している、態様１〜１９のいずれか１つに記載の反応器。
【００８８】
態様２１：第２の冷却ゾーンが、第３のコネクタを介して、第２のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、態様１〜２０のいずれか１つに記載の反応器。
【００８９】
態様２２：第２のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第４のコネクタを介して、第３の混合ゾーンと流体連通している、態様２〜２１のいずれか１つに記載の反応器。
【００９０】
態様２３：第３の冷却ゾーンが、第５のコネクタを介して、第３のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、態様２〜２２のいずれか１つに記載の反応器。
【００９１】
態様２４：第３のＨ2Ｏ分離ゾーンが、第６のコネクタを介して、第４の混合ゾーンと流体連通している、態様３〜２３のいずれか１つに記載の反応器。
【００９２】
態様２５：第４の冷却ゾーンが、第７のコネクタを介して、第４のＨ2Ｏ分離ゾーンと流体連通している、態様３〜２４のいずれか１つに記載の反応器。
【００９３】
態様２６：ａ）請求項１〜２５のいずれか１項に記載の反応器を提供すること；ｂ）第１の混合ゾーンに、合成ガスを導入すること；ｃ）第１の反応ゾーンで、合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第１の生成物を生成すること；ｄ）第１の冷却ゾーンで、第１の生成物を冷却すること；ｅ）第１のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第１の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去すること；ｆ）第２の混合ゾーンに、第１の生成物を導入すること；ｇ）第２の反応ゾーンで、第１の生成物中の未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第２の生成物を生成すること；ｈ）第２の冷却ゾーンで、第２の生成物を冷却すること；ならびに、ｉ）第２のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第２の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去することを含む、炭化水素を生成する方法。
【００９４】
態様２７：方法が、ｊ）第３の混合ゾーンに、第２の生成物を導入すること；ｋ）第３の反応ゾーンで、第２の生成物中の未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第３の生成物を生成すること；ｌ）第３の冷却ゾーンで、第３の生成物を冷却すること；ならびに、ｍ）第３のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第３の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去することをさらに含む、態様２６に記載の方法。
【００９５】
態様２８：方法が、ｎ）第４の混合ゾーンに、第３の生成物を導入すること；ｏ）第４の反応ゾーンで、第３の生成物中の未反応の合成ガスの少なくとも一部を触媒反応させ、それにより、炭化水素、Ｈ2Ｏ、及び未反応の合成ガスを含む第４の生成物を生成すること；ｐ）第４の冷却ゾーンで、第４の生成物を冷却すること；ならびに、ｑ）第４のＨ2Ｏ分離ゾーンで、第４の生成物からＨ2Ｏの少なくとも一部を除去することをさらに含む、態様２７に記載の方法。
【００９６】
態様２９：第１の混合ゾーンに導入される合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、態様２６〜２８のいずれか１つに記載の方法。
【００９７】
態様３０：第２の混合ゾーンに導入される未反応の合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、態様２６〜２８のいずれか１つに記載の方法。
【００９８】
態様３１：第３の混合ゾーンに導入される未反応の合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、態様２７〜２８のいずれか１つに記載の方法。
【００９９】
態様３２：第４の混合ゾーンに導入される未反応の合成ガスの少なくとも１０％が、炭化水素に転化される、態様２８に記載の方法。
【０１００】
態様３３：第１の混合ゾーンに導入される合成ガスの少なくとも１０％が、工程ｏ）の後に炭化水素に転化される、態様２８に記載の方法。
【０１０１】
態様３４：Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、第１の生成物から除去される、態様２６〜３３のいずれか１つに記載の方法。
【０１０２】
態様３５：Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、第２の生成物から除去される、態様２６〜３４のいずれか１つに記載の方法。
【０１０３】
態様３６：Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、第３の生成物から除去される、態様２７〜３５のいずれか１つに記載の方法。
【０１０４】
態様３７：Ｈ2Ｏの少なくとも２０％が、第４の生成物から除去される、態様２８〜３６のいずれか１つに記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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