特表 2024-542826 触媒組成物並びにその製造及び使用プロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-15

(54)【発明の名称】触媒組成物並びにその製造及び使用プロセス

(51)【国際特許分類】

   B01J 23/62 20060101AFI20241108BHJP

   C07C 5/333 20060101ALI20241108BHJP

   C07C 11/06 20060101ALI20241108BHJP

   B01J 23/42 20060101ALI20241108BHJP

   B01J 23/14 20060101ALI20241108BHJP

   B01J 37/08 20060101ALI20241108BHJP

   B01J 37/04 20060101ALI20241108BHJP

   C07B 61/00 20060101ALN20241108BHJP

【ＦＩ】

B01J23/62 Z

C07C5/333

C07C11/06

B01J23/42 Z

B01J23/14 Z

B01J37/08

B01J37/04 102

C07B61/00 300

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024533850

(86)(22)【出願日】2022-11-14

(85)【翻訳文提出日】2024-06-05

(86)【国際出願番号】 US2022079785

(87)【国際公開番号】W WO2023107797

(87)【国際公開日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】63/286,312

(32)【優先日】2021-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/329,042

(32)【優先日】2022-04-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】509004675

【氏名又は名称】エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100119013

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100111796

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 博信

(74)【代理人】

【識別番号】100123766

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 七重

(74)【代理人】

【識別番号】100228005

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 英之

(72)【発明者】

【氏名】バオ シャオイン

【テーマコード（参考）】

4G169

4H006

4H039

【Ｆターム（参考）】

4G169AA03

4G169AA08

4G169BB06A

4G169BB06B

4G169BC02A

4G169BC03A

4G169BC04A

4G169BC05A

4G169BC06A

4G169BC17A

4G169BC22A

4G169BC22B

4G169BC31A

4G169BC32A

4G169BC33A

4G169BC75A

4G169BC75B

4G169CB07

4H006AA02

4H006AB84

4H006AC12

4H006BA11

4H006BA26

4H006BA55

4H006BA60

4H006BA81

4H006BB61

4H006BB62

4H039CA29

4H039CC10

(57)【要約】

触媒組成物並びにその製造及び使用プロセス。触媒組成物は、担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含み得る。担体は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み得る。全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含む10wt%までのプロモーターとを含む触媒組成物であって、前記担体は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は、前記担体の質量に基づいている、前記触媒組成物。

【請求項2】

前記触媒組成物が、前記担体の質量に基づいて0.001wt%～0.025wt%のPtを含む、請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項3】

前記プロモーターがSnを含む、請求項1又は2に記載の触媒組成物。

【請求項4】

前記担体の質量に基づいて5wt%までの量で、前記担体上に配置されたLi、Na、K、Rb、Cs、又はその組み合わせ、又はその混合物を含むアルカリ金属元素をさらに含む、請求項1～3のいずれか1項に記載の触媒組成物。

【請求項5】

前記触媒組成物が、流動可能固体のゲルダートA又はゲルダートB定義と一致するサイズ及び粒子密度を有する粒子の形態である、請求項1～4のいずれか1項に記載の触媒組成物。

【請求項6】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、請求項1～5のいずれか1項に記載の触媒組成物。

【請求項7】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、混合Mg/Al金属酸化物の形態にある、
請求項1～6のいずれか1項に記載の触媒組成物。

【請求項8】

前記担体がさらに第13族元素を含み、
前記第2族元素がMgを含み、前記第13族元素がAlを含み、
前記担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ
前記混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001～1,000の範囲内である、
請求項1～7のいずれか1項に記載の触媒組成物。

【請求項9】

前記担体がさらに第13族元素を含み、
前記プロモーターがSnを含み、前記第2族元素がMgを含み、前記第13族元素がAlを含み、
前記触媒組成物が、前記担体の質量に基づいて0.001wt%～0.025wt%のPt及び0.25wt%～10wt%のSnを含み、
前記担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ
前記混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001～1,000の範囲内である、
請求項1～8のいずれか1項に記載の触媒組成物。

【請求項10】

触媒組成物の製造プロセスであって、
(I)第2族元素含有化合物及び液体媒体を含むスラリー又はゲルを調製するステップと、(II)前記スラリー又はゲルを噴霧乾燥させて、前記第2族元素を含む噴霧乾燥粒子を生成するステップと、
(III)前記噴霧乾燥粒子を酸化雰囲気下でか焼して、前記第2族元素を含むか焼担体粒子を生成するステップとを含み、
ここで、下記(i)、(ii)、及び(iii)：
(i)Ptが前記スラリー又はゲル中にPt含有化合物の形態で存在し、かつ前記触媒組成物は、Ptがその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；
(ii)前記噴霧乾燥粒子をPt含有化合物と接触させることによって前記噴霧乾燥粒子上にPtが堆積されてPt含有噴霧乾燥粒子を生成し、かつ前記触媒組成物は、Ptがその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び
(iii)前記か焼担体粒子をPt含有化合物と接触させることによって前記か焼担体粒子上にPtが堆積されてPt含有か焼担体粒子を生成し、かつ前記プロセスは、(IV)前記Pt含有か焼担体粒子をか焼して、Ptがその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含み、前記触媒組成物は前記再か焼担体粒子を含む；
の少なくとも1つが満たされ、
かつ下記(iv)、(v)、及び(vi)：
(iv)プロモーター元素を含む化合物が前記スラリー又はゲル中に存在し、かつ前記触媒組成物は、前記プロモーター元素がその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；
(v)プロモーター元素を含む化合物が前記噴霧乾燥粒子上に堆積されてプロモーター含有噴霧乾燥粒子を生成し、かつ前記触媒組成物は、前記プロモーター元素がその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び
(vi)プロモーター元素を含む化合物が前記か焼担体粒子上に堆積されてプロモーター含有か焼担体粒子を生成し、かつ前記プロセスは、(V)前記プロモーター含有か焼担体粒子をか焼して、前記プロモーター元素がその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含み、前記触媒組成物は前記再か焼担体粒子を含む；
の少なくとも1つが満たされ、
ここで、前記プロモーター元素は、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み、
前記触媒粒子は、前記か焼担体粒子又は前記再か焼担体粒子の質量に基づいて0.025wt%までの量でPt及び10wt%までの量で前記プロモーター元素を含み、かつ
前記触媒粒子は、前記か焼担体粒子又は前記再か焼担体粒子の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の前記第2族元素を含む、
前記プロセス。

【請求項11】

前記噴霧乾燥粒子が550℃～900℃の範囲の温度で≦45分の時間にわたってか焼される、請求項10に記載のプロセス。

【請求項12】

前記噴霧乾燥粒子が＜550℃の温度で≦45分の時間にわたってか焼される、請求項10に記載のプロセス。

【請求項13】

前記Pt含有化合物が前記スラリー又はゲル中に存在する、請求項10～12のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項14】

前記Pt含有化合物が前記噴霧乾燥粒子上に堆積される、請求項10～13のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項15】

前記Pt含有化合物が前記か焼担体粒子上に堆積され、かつ前記プロセスがさらにステップ(IV)を含む、請求項10～14のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項16】

前記プロモーター元素を含む化合物が前記スラリー又はゲル中に存在する、請求項10～15のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項17】

前記プロモーター元素を含む化合物が前記噴霧乾燥粒子上に堆積される、請求項10～16のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項18】

前記プロモーター元素を含む化合物が前記か焼担体粒子上に堆積され、かつ前記プロセスがさらにステップ(V)を含む、請求項10～17のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項19】

さらに、
(VI)ステップ(III)後に前記か焼担体粒子を水和させて水和担体粒子を生成するステップと、
(VII)前記水和担体粒子をか焼して、再か焼担体粒子を含む触媒組成物を生成するステップとを含み、ここで、ステップ(VI)及び(VII)によって生成される前記再か焼担体粒子は、ASTM D5757-11(2017)に従って測定して、ステップ(III)で生成される前記か焼担体粒子の1時間後摩耗損失より小さい1時間後摩耗損失を有する、請求項10～18のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項20】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、請求項11～19のいずれか1項に記載のプロセス。

【請求項21】

炭化水素のアップグレードプロセスであって、
(I)炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む触媒組成物と接触させて前記炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、コークス化触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含む流出物とを生成するステップを含み、
ここで、
前記炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、又は1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、又は1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み、
前記炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で、≦3時間の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され、この炭化水素分圧は、前記炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧であり、
前記担体は、前記担体の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、
前記触媒組成物は、前記担体の質量に基づいて0.025wt%までのPt及び10wt%までのプロモーターを含み、
前記プロモーターは、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み、かつ
前記1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、及び脱水素環化炭化水素の少なくとも1種を含む、
前記プロセス。

【請求項22】

さらに
(II)前記コークス化触媒組成物の少なくとも一部を酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒組成物及び燃焼ガスを生成するステップと、
(III)追加量の前記炭化水素含有フィードを前記再生触媒組成物の少なくとも一部と接触させて、再コークス化触媒組成物及び追加の流出物を生成するステップと
を含み、ここで、ステップ(I)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒組成物の接触から、ステップ(III)の前記追加量の炭化水素含有フィードと前記再生触媒組成物の接触までのサイクル時間が≦5時間である、
請求項21に記載のプロセス。

【請求項23】

前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、かつステップ(I)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒組成物の接触が、≧85%のプロピレン選択性で少なくとも52%のプロピレン収率を有する、請求項21又は請求項22に記載のプロセス。

【請求項24】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、請求項21～23のいずれか1項に記載のプロセス。

【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、参照することにより両方の開示内容全体をここに援用する出願日2021年12月06日を有する米国仮出願第63/286,312号、及び出願日2022年4月08日を有する米国仮出願第63/329,042号に対する優先権及びそれらの利益を主張する。

【0002】

分野
本開示は、触媒組成物並びにその製造及び使用プロセスに関する。

【背景技術】

【0003】

背景
アルカン及び／又はアルキル芳香族炭化水素の接触改質又は脱水素、脱水素芳香族化、及び／若しくは脱水素環化は、吸熱性で、平衡制限される工業的に重要な化学変換プロセスである。アルカン、例えば、C₁-C₁₂アルカン、及び／又はアルキル芳香族炭化水素、例えば、エチルベンゼンの改質又は脱水素、脱水素芳香族化、及び／若しくは脱水素環化は、種々の異なる触媒組成物、例えば、Pt系、Ni系、Pd系、Ru系、Re系、Cr系、Ga系、V系、Zr系、In系、W系、Mo系、Zn系、及びFe系システムを介して行うことができる。
触媒に用いる貴金属は高価で、資本運営費及び／又は化学プラントの運営費にかなり関与し得る。従って、触媒製造に用いる貴金属の濃度を低くする必要がある。本開示は、この必要性及び他の要求を満たす。

【発明の概要】

【0004】

要約
触媒組成物並びにその製造及び使用プロセスを提供する。一部の実施形態では、触媒組成物は、担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含み得る。担体は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み得る。全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。

【0005】

一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(I)第2族元素含有化合物及び液体媒体を含み得るスラリー又はゲルを調製するステップを含み得る。プロセスは、(II)スラリー又はゲルを噴霧乾燥させて、第2族元素を含む噴霧乾燥粒子を生成するステップをも含み得る。プロセスは、(III)噴霧乾燥粒子を酸化雰囲気下でか焼して、第2族元素を含むか焼担体粒子を生成するステップをも含み得る。プロセスは、下記(i)、(ii)、及び(iii)：(i)Ptがスラリー又はゲル中にPt含有化合物の形態で存在し、かつ触媒組成物は、Ptがその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る；(ii)噴霧乾燥粒子をPt含有化合物と接触させることによってPtが噴霧乾燥粒子上に堆積されてPt含有噴霧乾燥粒子を生成することができ、かつ触媒組成物は、Ptがその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る；及び(iii)か焼担体粒子をPt含有化合物と接触させることによってPtがか焼担体粒子上に堆積されてPt含有か焼担体粒子を生成することができ、かつプロセスは、(IV)Pt含有か焼担体粒子をか焼して、Ptがその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含むことができ、触媒組成物はこの再か焼担体粒子を含む；の少なくとも1つをも含み得る。プロセスは、下記(iv)、(v)、及び(vi)：(iv)プロモーター元素を含む化合物がスラリー又はゲル中に存在し、かつ触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る；(v)プロモーター元素を含む化合物が噴霧乾燥粒子上に堆積されてプロモーター含有噴霧乾燥粒子を生成することができ、かつ触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る；及び(vi)プロモーター元素を含む化合物がか焼担体粒子上に堆積されてプロモーター含有か焼担体粒子を生成することができ、かつプロセスは、(V)プロモーター含有か焼担体粒子をか焼して、プロモーター元素がその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含むことができ、触媒組成物はこの再か焼担体粒子を含む；の少なくとも1つをも含み得る。プロモーター元素は、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る。触媒粒子は、か焼担体粒子又は再か焼担体粒子の質量に基づいて0.025wt%までの量でPt及び10wt%までの量でプロモーター元素を含み得る。触媒粒子は、か焼担体粒子又は再か焼担体粒子の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み得る。

【0006】

一部の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは、(I)炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る触媒組成物と接触させて炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、コークス化触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含み得る流出物とを生成するステップを含み得る。炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、又は1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、又は1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る。炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で、≦3時間の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。この炭化水素分圧は、炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。担体は、担体の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み得る。触媒組成物は、担体の質量に基づいて0.025wt%までのPt及び10wt%までのプロモーターを含み得る。プロモーターは、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る。1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、及び脱水素環化炭化水素の少なくとも1種を含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】その性能を204サイクルにわたって維持した触媒組成物(触媒6)を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

詳細な説明
以下に、本発明の種々の特定の実施形態、バージョン及び実施例について、請求項に係る発明を理解するという目的で本明細書で採択される好ましい実施形態及び定義を含めて記載する。下記詳細な説明は、特定の好ましい実施形態を与えるが、当業者ならこれらの実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明は他の方法で実施できることが分かるだろう。侵害を判断するという目的で、本発明の範囲は、いずれの1つ以上の添付請求項をも指し、列挙されているものに等価であるそれらの等価物、及び要素又は制限が含まれる。「発明」へのいずれの言及も、請求項によって定義される本発明の1つ以上を指すことがあるが、必ずしも全てではない。
本開示では、少なくとも1つの「ステップ」を含むようにプロセスを記述する。各ステップは、該プロセスにおいて1回又は連続若しくは不連続様式で複数回行われ得る動作又は操作であることを理解すべきである。反対の定めがあるか又は文脈上明白に他の意味に解すべき場合を除き、プロセスの複数のステップは、1つ以上の他のステップとの重なりの有無にかかわらず、記載どおりの順序で連続して行ってよく、又は場合によっては、いずれの他の順序で行ってもよい。さらに、1つ以上又は全てのステップさえ、材料の同一又は異なるバッチに関して同時に行ってよい。例えば、連続プロセスにおいて、プロセスの最初に供給されたばかりの原材料に対してプロセスの第1のステップを行いながら、第1のステップのより早い時点でプロセスに供給された原材料の処理の結果生じる中間材料に対して同時に第2のステップを行ってよい。好ましくは、ステップは記載順序で行われる。

【0009】

別段の指示がない限り、本開示において量を指示する全ての数は、全ての場合に用語「約」によって修飾されていると理解すべきである。また、本明細書及び特許請求の範囲で使用する正確な数値は特定の実施形態を構成することを理解すべきである。実施例のデータの正確さを保証するよう努力した。しかしながら、いずれの測定データも本質的に、測定を行うために利用する技術及び／又は機器の限界のため、ある一定レベルの誤差を含有することを理解すべきである。
本明細書では一連の上限数値及び一連の下限数値を用いて特定の実施形態及び特徴を記述する。別段の指示がない限り、任意の2つの値の組み合わせ、例えば、任意の下限値と任意の上限値の組み合わせ、任意の2つの下限値の組み合わせ、及び／又は任意の2つの上限値の組み合わせを含む範囲が企図されることを理解すべきである。
本明細書で用いる不定冠詞「a」又は「an」は、反対の定めがあるか又は文脈上明白に他の意味に解すべき場合を除き、「少なくとも1つ」を意味する。従って、「a reactor」又は「a conversion zone」を使用する実施形態には、反対の定めがあるか又は文脈が明白に1つのみの反応器又は変換ゾーンを使用すると指示していない限り、1、2又は3つ以上の反応器又は変換ゾーンを使用する実施形態が含まれる。

【0010】

用語「炭化水素」は、(i)水素原子及び炭素原子から成る任意の化合物又は(ii)(i)の2種以上の該化合物の任意の混合物を意味する。用語「Cn炭化水素」（nは正の整数である）は、(i)その分子中に炭素原子を総数nで含む任意の炭化水素化合物、又は(ii)(i)の2種以上の該炭化水素化合物の任意の混合物を意味する。従って、C2炭化水素はエタン、エチレン、アセチレン、又はこれらの化合物の少なくとも2種の任意の比率の混合物であり得る。「Cm～Cn炭化水素」又は「Cm-Cn炭化水素」（m及びnは正の整数であり、かつm＜n）は、Cm、Cm+1、Cm+2、...、Cn-1、Cn炭化水素のいずれか、又はこれらの2種以上の任意の混合物を意味する。従って、「C2～C3炭化水素」又は「C2-C3炭化水素」は、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、プロピン、プロパジエン、シクロプロパンのいずれか、及びこれらの2種以上の該成分間の任意の比率の任意の混合物であり得る。「飽和C2-C3炭化水素」は、エタン、プロパン、シクロプロパン、又はこれらの2種以上の任意の比率の任意の混合物であり得る。「Cn+炭化水素」は、(i)その分子中に少なくともnの総数で炭素原子を含む任意の炭化水素化合物、又は(ii)(i)の2種以上の該炭化水素化合物の任意の混合物を意味する。「Cn-炭化水素」は、(i)その分子中に最大nの総数で炭素原子を含む任意の炭化水素化合物、又は(ii)(i)の2種以上の該炭化水素化合物の任意の混合物を意味する。「Cm炭化水素ストリーム」は、本質的にCm炭化水素から成る炭化水素ストリームを意味する。「Cm-Cn炭化水素ストリーム」は、本質的にCm-Cn炭化水素から成る炭化水素ストリームを意味する。

【0011】

本開示の目的では、元素の命名法は、Hawley's Condensed Chemical Dictionary, 16^th Ed., John Wiley & Sons, Inc., (2016), Appendix Vに提供されている元素周期表のバージョン(新表記法下)に準拠する。例えば、第2族元素はMgを含み、第8族元素はFeを含み、第9族元素はCoを含み、第10族元素はNiを含み、第13族元素はAlを含む。本明細書で使用する用語「半金属」は、下記元素：B、Si、Ge、As、Sb、Te、及びAtを指す。本開示では、所与の元素が存在すると示されるとき、特段の記載がない限り又は文脈上明白に他の意味に解すべき場合を除き、それは元素状態で又はその任意の化合物として存在し得る。
用語「アルカン」は、飽和炭化水素を意味する。用語「環状アルカン」は、その分子構造中に環状炭素環を含む飽和炭化水素を意味する。アルカンは、直鎖、分岐、又は環状であり得る。
用語「芳香族」は、当該技術分野において承認されている範囲に従って理解すべきであり、アルキル置換及び非置換の単核及び多核化合物を包含する。
装置、例えば、変換ゾーンから得られる出ていくストリームに関して、「Xリッチ(X-rich)」又は「Xに富む(rich in X)」のような表現で使用されるとき、用語「rich」は、該ストリームが引き出される同装置に供給されたフィード材料中におけるより高い濃度で材料Xを含むことを意味する。装置、例えば、変換ゾーンから得られる出ていくストリームに関して、「Xリーン(X-lean)」又は「Xが少ない(lean in X)」のような表現で使用されるとき、用語「lean」は、該ストリームが引き出される同装置に供給されたフィード材料中におけるより低い濃度で材料Xを含むことを意味する。

【0012】

用語「混合金属酸化物」は、酸素原子及び少なくとも2個の異なる金属原子を含み、それらが原子スケールで混ざり合っている組成物を指す。例えば、「混合Mg/Al金属酸化物」は、原子スケールで混ざり合ったO、Mg、及びAl原子を有し、実質的に、下記一般化学式を有するMg/Alハイドロタルサイトをか焼することによって得られる組成物と同一である。

【化1】

式中、Aは、負電荷nの対アニオンであり、xは、＞0～＜1の範囲内であり、mは、≧0である。一緒に混ざり合ったnmサイズのMgO粒子及びnmサイズのAl₂O₃粒子から成る材料は、Mg原子及びAl原子が原子スケールで混ざり合っているのではなく、nmスケールで混ざり合っているので、混合金属酸化物でない。

【0013】

用語「選択性」は、触媒反応における特定化合物の生成率(炭素モル基準で)を指す。例として、「アルカン炭化水素変換反応は、オレフィン炭化水素に対して100%の選択性を有する」という表現は、該反応で変換されるアルカン炭化水素の100%(炭素モル基準)がオレフィン炭化水素に変換されることを意味する。特定反応体に関して使用するとき、用語「転化率」は、反応で消費される反応体の量を意味する。例えば、特定反応体がプロパンであるとき、転化率100%は、反応でプロパンの100%が消費されることを意味する。別の例では、特定反応体がプロパンであるとき、1モルのプロパンが1モルのメタンと1モルのエチレンに変換する場合、メタンに対する選択性は33.3%であり、エチレンに対する選択性は66.7%である。収率(炭素モル基準)は、転化率×選択性である。
本開示では、「A、B、...又はその組み合わせ」は、「A、B、...又はA、B、...の任意の2つ以上の任意の組み合わせ」を意味し、「A、B、...、又はその混合物」は「A、B、...、又はA、B、...の任意の2つ以上の任意の混合物」を意味する。

【0014】

触媒組成物
一部の実施形態では、触媒組成物は、担体上に配置されたPtを、担体の質量に基づいて0.025wt%まで含み得る。一部の実施形態では、触媒組成物は、担体上に配置されたPtを、担体の質量に基づいて、0.001wt%、0.002wt%、0.003wt%、0.004wt%、0.005wt%、0.006wt%、0.007wt%、0.008wt%、又は0.009wt%から0.01wt%、0.011wt%、0.012wt%、0.013wt%、0.014wt%、0.015wt%、0.016wt%、0.017wt%、0.018wt%、0.19wt%、0.02wt%、0.021wt%、0.022wt%、0.023wt%、0.024wt%、又は0.025wt%まで含み得る。一部の実施形態では、触媒組成物は、場合により、担体上に配置されたNi、Pd、又はその組み合わせ、又はその混合物をも含み得る。Ni、Pd、その組み合わせ、又はその混合物をも担体上に配置される場合、触媒組成物は、担体の質量に基づいて0.001wt%、0.002wt%、0.003wt%、0.004wt%、0.005wt%、0.006wt%、0.007wt%、0.008wt%、又は0.009wt%から0.01wt%、0.011wt%、0.012wt%、0.013wt%、0.014wt%、0.015wt%、0.016wt%、0.017wt%、0.018wt%、0.019wt%、0.02wt%、0.021wt%、0.022wt%、0.023wt%、0.024wt%、又は0.025wt%までの、担体上に配置されたPtと、いずれものNi及び／又はいずれものPdとの合計量を含み得る。一部の実施形態では、炭化水素含有フィードの改質又は脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こす能力があり得る、触媒組成物の活性成分は、Pt、又はPtとNi及び／若しくはPdとを含み得る。

【0015】

一部の実施形態では、触媒組成物は、担体上に配置されたプロモーターをも、担体の質量に基づいて、10wt%までの量で含み得る。一部の実施形態では、触媒組成物は、担体の質量に基づいて、0.01wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.25wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、又は1wt%から2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、又は10wt%までの、担体に上に配置されたプロモーターを含み得る。プロモーターは、限定するものではないが、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、プロモーターは、Pt及び／又は、存在する場合、Ni及び／若しくはPdと関連し得る。例えば、担体上に配置されたプロモーター及びPtが、担体上に分散され得るPt-プロモータークラスターを形成し得る。プロモーターは、所与のアップグレードされた炭化水素のために触媒組成物の選択性／活性／寿命を改善することができる。一部の実施形態では、プロモーターは、炭化水素含有フィードがプロパンを含むときには触媒組成物のプロピレン選択性を改善することができる。

【0016】

一部の実施形態では、触媒組成物は、場合により、担体の質量に基づいて、5wt%までの量で、担体上に配置された1種以上のアルカリ金属元素を含み得る。一部の実施形態では、触媒組成物は、担体の質量に基づいて、0.01wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、又は1wt%から2wt%、3wt%、4wt%、又は5wt%までの、担体上に配置されたアルカリ金属元素を含み得る。アルカリ金属元素は、存在する場合、限定するものではないが、Li、Na、K、Rb、Cs、若しくはその組み合わせ、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。少なくとも一部の実施形態では、アルカリ金属元素は、K及び／若しくはCsであるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、アルカリ金属元素は、存在する場合、所与のアップグレードされた炭化水素のために触媒組成物の選択性を改善することができる。

【0017】

担体は、限定するものではないが、1種以上の第2族元素、その組み合わせ、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、第2族元素は、その元素形態で存在し得る。他の実施形態では、第2族元素は化合物の形態で存在し得る。例えば、第2族元素は、酸化物、リン酸塩、ハロゲン化物、ハラート(halate)、硫酸塩、硫化物、ホウ酸塩、窒化物、炭化物、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、メタリン酸塩、セレン化物、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、亜クロム酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、又はケイ化物として存在し得る。一部の実施形態では、第2族元素を含む任意の2種以上の化合物の混合物が異なる形態で存在し得る。例えば、第1の化合物が酸化物であり、第2の化合物がアルミン酸塩であり得、第1の化合物及び第2の化合物は、同一又は相互に異なる第2族元素を含む。

【0018】

担体は、担体の質量に基づいて、≧0.5wt%、≧1wt%、≧2wt%、≧3wt%、≧4wt%、≧5wt%、≧6wt%、≧7wt%、≧8wt%、≧9wt%、≧10wt%、≧11wt%、≧12wt%、≧13wt%、≧14wt%、≧15wt%、≧16wt%、≧17wt%、≧18wt%、≧19wt%、≧20wt%、≧21wt%、≧22wt%、≧23wt%、≧24wt%、≧25wt%、≧26wt%、≧27wt%、≧28wt%、≧29wt%、≧30wt%、≧35wt%、≧40wt%、≧45wt%、≧50wt%、≧55wt%、≧60wt%、≧65wt%、≧70wt%、≧75wt%、≧80wt%、≧85wt%、又は≧90wt%の第2族元素を含み得る。一部の実施形態では、担体は、第2族元素を、担体の質量に基づいて0.5wt%、1wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%、5wt%、7wt%、10wt%、11wt%、13wt%、15wt%、17wt%、19wt%、21wt%、23wt%、又は25wt%から30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、50wt%、55wt%、60wt%、65wt%、70wt%、75wt%、80wt%、85wt%、90wt%、又は92.34wt%までの範囲で含み得る。
一部の実施形態では、第2族元素と、Pt又はPt並びに存在するいずれものNi及び／又はPdとのモル比は、0.24、0.5、1、10、50、100、300、450、600、800、1,000、1,200、1,500、1,700、又は2,000から3,000、3,500、4,000、4,500、5,000、5,500、6,000、6,500、7,000、7,500、8,000、8,500、9,000、9,500、10,000、15,000、20,000、25,000、30,000、35,000、40,000、45,000、50,000、55,000、60,000、65,000、70,000、75,000、80,000、85,000、90,000、95,000、100,000、200,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800000、又は900,000までの範囲であり得る。

【0019】

一部の実施形態では、担体は、第2族元素及びAlを含むことができ、かつ原子スケールで混合されたO、Mg、及びAl原子を有する混合第2族元素/Al金属酸化物の形態であり得る。一部の実施形態では、担体は、酸化物の形態の第2族元素及びAl若しくはnmスケールで混合され得る第2族元素とAl₂O₃との1種以上の酸化物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、担体は、第2族元素の酸化物、例えば、MgO、及びnmスケールで混合されたAl₂O₃であるか又はこれらを含み得る。
一部の実施形態では、担体は、混合第2族元素/Al金属酸化物の形態の第1の量の第2族元素及びAl並びに第2族元素の酸化物の形態の第2の量の第2族元素であるか又はこれらを含み得る。該実施形態では、混合第2族元素/Al金属酸化物及び第2族元素の酸化物はnmスケールで混合され得、混合第2族元素/Al金属酸化物中の第2族元素及びAlは原子スケールで混合され得る。
他の実施形態では、担体は、混合第2族元素/Al金属酸化物の形態の第1の量の第2族元素と第1の量のAl、第2族元素の酸化物の形態の第2の量の第2族元素、及びAl₂O₃の形態の第2の量のAlであるか又はこれらを含み得る。該実施形態では、混合第2族元素/Al金属酸化物、第2族元素の酸化物、及びAl₂O₃は、nmスケールで混合され得、混合第2族元素/Al金属酸化物中の第2族元素及びAlは原子スケールで混合され得る。

【0020】

一部の実施形態では、担体が第2族元素及びAlを含むとき、担体中の第2族元素とAlの質量比は、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.5、0.7、又は1から3、6、12.5、25、50、75、100、200、300、400、500、600、700、800、900、又は1,000までの範囲であり得る。一部の実施形態では、担体がAlを含むとき、無機担体は、担体の質量に基づいて、0.5wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%、2.1wt%、2.3wt%、2.5wt%、2.7wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、又は11wt%から15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、45wt%、又は50wt%までの範囲でAlを含み得る。
一部の実施形態では、第2族元素はMgを含むことができ、第2族元素の少なくとも一部は、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にあり得る。一部の実施形態では、担体は、限定するものではないが、混合Mg/Al金属酸化物であるか又はこれを含み得る。一部の実施形態では、担体は、ハイドロタルサイトをか焼することによって生成され又は得られる混合Mg/Al金属酸化物であるか又はこれを含み得る。一部の実施形態では、担体は、ハイドロタルサイトをか焼することによって生成され又は得られるが、他の代替プロセスを介して作られる化合物と同一又は類似構造を有する混合Mg/Al金属酸化物であるか又はこれを含み得る。一部の実施形態では、担体が混合Mg/Al金属酸化物であるとき、担体は、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、又は5から6、10、12.5、25、50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、又は1,000までの範囲の、MgとAlの質量比を有し得る。

【0021】

一部の実施形態では、担体は、限定するものではないが、下記化合物の1種以上であるか又はこれらを含み得る：Mg_wAl₂O_3+w（wは正数である）、Ca_xAl₂O_3+x（xは正数である）、Sr_yAl₂O_3+y（yは正数である）、Ba_zAl₂O_3+z（zは正数である）、BeO、MgO、CaO、BaO、SrO、BeCO₃、MgCO₃、CaCO₃、SrCO₃、BaCO₃、CaZrO₃、Ca₇ZrAl₆O₁₈、CaTiO₃、Ca₇Al₆O₁₈、Ca₇HfAl₆O₁₈、BaCeO₃、1種以上のクロム酸マグネシウム、1種以上のタングステン酸マグネシウム、1種以上のモリブデン酸マグネシウム、その組み合わせ、及び／又はその混合物。

【0022】

Mg_wAl₂O_3+w（wは正数である）は、担体として又は担体の成分として存在する場合、0.5、1、2、3、4、又は5から6、7、8、9、又は10までの範囲のMgとAlのモル比を有し得る。一部の実施形態では、Mg_wAl₂O_3+wは、MgAl₂O₄、Mg₂Al₂O₅、又はその混合物を含み得る。Ca_xAl₂O_3+x（xは正数である）は、担体として又は担体の成分として存在する場合、1:12、1:4、1:2、2:3、5:6、1:1、12:14、又は1.5:1の範囲のCaとAlのモル比を有し得る。一部の実施形態では、Ca_xAl₂O_3+xは、アルミン酸三カルシウム、七アルミン酸十二カルシウム、アルミン酸一カルシウム、二アルミン酸一カルシウム、六アルミン酸一カルシウム、アルミン酸二カルシウム、三アルミン酸五カルシウム、三アルミン酸四カルシウム、又はその任意の混合物を含み得る。Sr_yAl₂O_3+y（yは正数である）は、担体として又は担体の成分として存在する場合、0.05、0.3、又は0.6から0.9、1.5、又は3までの範囲のSrとAlのモル比を有し得る。Ba_zAl₂O_3+z（zは正数である）は、担体として又は担体の成分として存在する場合、0.05、0.3、又は0.6から0.9、1.5、又は3までの範囲のBaとAlのモル比を有し得る。

【0023】

一部の実施形態では、担体は、限定するものではないが、第2族及び第10族以外の族から選択される少なくとも1種の金属元素及び／若しくは少なくとも1種の半金属元素並びに／又はその少なくとも1種の化合物を含むこともでき、この少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素はLi、Na、K、Rb、Cs、Sn、Cu、Au、Ag、又はGaでない。担体が、第2族及び第10族以外の族から選択される金属元素及び／又は半金属元素を含む化合物をも含む（少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素はLi、Na、K、Rb、Cs、Sn、Cu、Au、Ag、又はGaでない）場合、化合物は、担体中に酸化物、リン酸塩、ハロゲン化物、ハラート、硫酸塩、硫化物、ホウ酸塩、窒化物、炭化物、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、メタリン酸塩、セレン化物、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、亜クロム酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、又はケイ化物として存在し得る。一部の実施形態では、第2族及び第10族以外の族から選択される少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素（少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素はLi、Na、K、Rb、Cs、Sn、Cu、Au、Ag、又はGaでない）は、限定するものではないが、1種以上の希土類元素、すなわち、21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素であるか又はこれらを含み得る。

【0024】

担体が、第2族及び第10族以外の族から選択される少なくとも1種の金属元素及び／若しくは少なくとも1種の半金属元素並びに／又はその少なくとも1種の化合物（少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素は、Li、Na、K、Rb、Cs、Sn、Cu、Au、Ag、又はGaでない）を含む場合、少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素は、一部の実施形態では、バインダーとして機能し得、「バインダー」と呼ばれ得る。さらに、第2族及び第10族以外の族から選択される少なくとも1種の金属元素及び／若しくは少なくとも1種の半金属元素並びに／又はその少なくとも1種の化合物（少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素は、Li、Na、K、Rb、Cs、Sn、Cu、Au、Ag、又はGaでない）か否かにかかわらず、説明を明瞭かつ容易にするため本明細書では第2族及び第10族以外の族から選択される少なくとも1種の金属元素及び／又は少なくとも1種の半金属元素を「バインダー」と記述する。一部の実施形態では、担体は、担体の質量に基づいて0.01wt%、0.05wt%、0.1wt%、0.5wt%、1wt%、5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、35wt%又は40wt%から50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、又は90wt%までの範囲でバインダーを含み得る。

【0025】

一部の実施形態では、バインダーとして使用できる適切な化合物は、限定するものではないが、下記：B₂O₃、AlBO₃、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、TiO₂、SiC、Si₃N₄、アルミノケイ酸塩、アルミン酸亜鉛、ZnO、VO、V₂O₃、VO₂、V₂O₅、Ga_sO_t、In_uO_v、Mn₂O₃、Mn₃O₄、MnO、1種以上の酸化モリブデン、1種以上の酸化タングステン、1種以上のゼオライト（s、t、u、及びvは正数である）並びにその混合物及び組み合わせの1種以上であるか又はこれらを含み得る。第2族元素が、混合金属酸化物、例えば、混合Mg/Al金属酸化物の形態にある場合、混合金属酸化物中の追加金属(複数可)はバインダーの一部とはみなされない。例えば、担体は、Mg/Alハイドロタルサイトをか焼することによって得られるもの等の混合Mg/Al金属酸化物、及びAl₂O₃であるバインダーを含み得る。

【0026】

驚いたことにかつ予想外に、担体上に配置されたPtの量又はPt並びにNi及び／又はPdの量は、十分な活性を有する触媒組成物を生成するために必要と考えられる量よりかなり減少され得ることが判明した。より詳細には、驚いたことにかつ予想外に少なくとも0.5wt%の第2族元素を含む担体上に配置されたPtの量又はPt並びにNi及び／又はPdの量が≦0.025wt%でありながら、それでも十分なレベルの活性を維持し得ることが判明した。このことは可能であるとは考えられなかった。従来の見解は、Ptの量又はPt並びにNi及び／又はPdの量は、担体の質量に基づいて少なくとも0.05wt%必要とのことだった。例えば、米国特許第6,967,182号；第5,922,925号;第6,582,589号；第6,313,063号及び第5,817,596号；米国特許出願公開第2003/0139637号；第2004/0029729号；第2005/0003960号；及び欧州特許出願第EP1016641号及び第EP1073516号を参照されたい。

【0027】

一部の実施形態では、触媒組成物は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含む担体上に配置された0.001wt%、0.005wt%、0.01wt%、0.015wt%、0.02wt%、0.025wt%、0.03wt%、0.06wt%、0.08wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.5wt%、又は1wt%から2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、又は6wt%までのPt又はPt並びにNi及び／又はPdを含み得る。ここで、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいており、プロモーターは任意的である。該実施形態では、担体中の第2族元素の少なくとも一部は、混合第2族元素/Al金属酸化物の形態にあり得る。担体中の第2族元素の少なくとも一部が混合第2族元素/Al金属酸化物の形態にあるとき、驚いたことにかつ予想外に、0.1wt%以上の量で触媒組成物にSiが存在すると、触媒性能の安定性に悪い影響を与えることが判明した。例えば、担体が混合Mg/Al金属酸化物を含むとき、0.1wt%以上の量でSiが存在すると、触媒性能の安定性に悪い影響を与える。従って、プロモーターが任意的である場合に担体中の第2族元素の少なくとも一部が混合第2族元素/Al金属酸化物の形態にあるとき、触媒組成物は、＜0.1wt%、＜0.09wt%、＜0.08wt%、＜0.07wt%、＜0.06wt%、＜0.05wt%、＜0.04wt%、＜0.03wt%、＜0.02wt%、＜0.01wt%、＜0.007wt%、＜0.005wt%、又は＜0.001wt%のSiを含み得る。他の実施形態では、プロモーターが任意的である場合に担体中の第2族元素の少なくとも一部が混合第2族元素/Al金属酸化物の形態にあるとき、触媒組成物はSiを全く含まないことがある。しかしながら、他の実施形態では、プロモーターが任意的である場合に担体中の第2族元素の少なくとも一部が混合第2族元素/Al金属酸化物の形態にあり得、かつ触媒組成物は、＜0.1wt%、＜0.09wt%、＜0.08wt%、＜0.07wt%、＜0.06wt%、＜0.05wt%、＜0.04wt%、＜0.03wt%、＜0.02wt%、＜0.01wt%、＜0.007wt%、＜0.005wt%、又は＜0.001wt%のAlを含み得る。

【0028】

一部の実施形態では、触媒組成物は触媒粒子の形態又はモノリシック構造であり得る。触媒組成物が触媒粒子の形態である場合、触媒粒子は、1μm、5μm、10μm、20μm、40μm、又は60μmから80μm、100μm、115μm、130μm、150μm、200μm、300μm又は400、又は500μmまでの範囲のメジアン粒径を有し得る。触媒粒子は、100又は250mLのメスシリンダーの代わりに10、25、又は50mLのメスシリンダーを用いて修正したASTM D7481-18に従って測定して、0.3g/cm³、0.4g/cm³、0.5g/cm³、0.6g/cm³、0.7g/cm³、0.8g/cm³、0.9g/cm³、又は1g/cm³から1.1g/cm³、1.2g/cm³、1.3g/cm³、1.4g/cm³、1.5g/cm³、1.6g/cm³、1.7g/cm³、1.8g/cm³、1.9g/cm³、又は2g/cm³までの範囲の見掛けゆるみ嵩密度を有し得る。一部の実施形態では、触媒組成物は、ASTM D5757-11(2017)に従って測定して、≦5wt%、≦4wt%、≦3wt%、≦2wt%、≦1wt%、≦0.7wt%、≦0.5wt%、≦0.4wt%、≦0.3wt%、≦0.2wt%、≦0.1wt%、≦0.07wt%、又は≦0.05wt%の1時間後摩耗損失を有し得る。粒子のモルフォロジーは、粒子が流動床反応器内で動き回るのに適するように大部分は球状であり得る。一部の実施形態では、触媒組成物は、流動可能固体のゲルダートA又はゲルダートB定義と一致するサイズ及び密度を有し得る。

【0029】

一部の実施形態では、触媒組成物は、0.1m²/g、1m²/g、10m²/g、又は100m²/gから500m²/g、800m²/g、1,000m²/g、又は1,500m²/gまでの範囲の表面積を有し得る。触媒組成物の表面積は、4時間350℃で粉末を脱気した後にMicromeritics 3flex機器で窒素の吸着-脱着(液体窒素の温度、-196℃(77K))を利用するブルナウアー‐エメット‐テラー(BET)法に従って測定可能である。この方法に関するさらなる情報は、例えば、“Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density,” S. Lowell et al., Springer, 2004で見つけられる。

【0030】

触媒粒子の第1の製造プロセス
触媒組成物の製造プロセスは、スラリー又はゲルの調製ステップを含み得る。これは、限定するものではないが、第2族元素含有化合物及び液体媒体を製粉し、混合し、ブレンドし、混ぜ合わせ、又は他のやり方で接触させるステップを含み得る。一部の実施形態では、スラリー又はゲルの調製は、限定するものではないが、第2族元素含有化合物、液体媒体、及び1種以上の添加剤を接触させるステップをも含み得る。他の実施形態では、スラリー又はゲルの調製は、限定するものではないが、第2族元素含有化合物、液体媒体、バインダー又はバインダー前駆体、及び、場合により、1種以上の添加剤を接触させるステップを含み得る。
第2族元素含有化合物は、酸化物、水酸化物、水和炭酸塩、塩、第2族元素含有粘土、層状複水酸化物、リン酸塩、ハロゲン化物、ハラート、硫酸塩、硫化物、ホウ酸塩、窒化物、炭化物、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、メタリン酸塩、セレン化物、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、亜クロム酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、ケイ化物、又はその混合物の形態であり得る。一部の実施形態では、第2族元素は、Mgであるか又はMgを含み得、第2族元素含有化合物は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロマグネサイト(水和炭酸マグネシウム鉱物、Mg₅(CO₃)₄(OH)₂・4H₂O))、マグネシウム塩、マグネシウム含有粘土、ハイドロタルサイト(層状複水酸化物)、有機マグネシウム化合物又はその混合物の形態であり得る。

【0031】

液体媒体は、限定するものではないが、水、アルコール、アセトン、クロロホルム、塩化メチレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、グリセリン、酢酸エチル、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。実例となるアルコールは、限定するものではないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。バインダーは、存在する場合、上記バインダーであるか又はこれらを含み得る。バインダー前駆体は、存在する場合、限定するものではないが、Al₂Si₂O₅(OH)₄(カオリン粘土)、アルミニウムクロロヒドロール、ベーマイト、擬ベーマイト、ギブサイト、バイヤライト、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミナゾル、シリカゾル、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。文献では、本明細書で「バインダー」と呼ぶ化合物は、フィラー、マトリックス、添加剤等と呼ばれることもあることが知られている。1種以上の添加剤は、存在する場合、限定するものではないが、酸、例えばギ酸、乳酸、クエン酸、酢酸、HNO₃、HCl、シュウ酸、ステアリン酸、炭酸等；塩基、例えばアンモニア溶液、NaOH、KOH等；無機塩、例えば硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、塩化物等；有機塩、例えば酢酸塩、シュウ酸塩、ギ酸塩、クエン酸塩等；ポリマー、例えばポリビニルアルコール、多糖等、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。添加剤は、噴霧乾燥材料の化学的／物理的特性の改善に役立ち、及び／又はスラリー／ゲルのレオロジー特性を改善して噴霧乾燥を容易にすることに役立ち得る。

【0032】

スラリー又はゲルは、噴霧乾燥されて、第2族元素を含む噴霧乾燥粒子を生成することができる。噴霧乾燥は、スラリー又はゲルから乾燥微粒子状固体生成物を生成するプロセスを指す。このプロセスは、スラリー又はゲルを噴霧又は微粒化するステップ、例えば、温度制御ガス流中に、小液滴を形成して、霧状液滴から液体媒体を蒸発させ、微粒子状固体生成物を生成するステップを含み得る。例えば、噴霧乾燥プロセスにおいて、スラリー又はゲルは小液滴に微粒化され、ホットエア又はホット不活性ガス、例えば、窒素と混合されて、液滴から液体を蒸発させ得る。噴霧乾燥プロセス中のスラリー又はゲルの温度は、通常は液体の沸騰温度に近いか又はそれより高い可能性がある。約60℃～約120℃の出口空気温度が一般的であり得る。
スラリー又はゲルは、1つ以上の圧力ノズル(例えば、流体ノズルアトマイザー)、1つ以上のパルスアトマイザー、1つ以上の高速回転ディスク(例えば、遠心式又は回転式アトマイザー)、又は任意の他の既知プロセスで微粒化され得る。噴霧乾燥によって調製される微粒子状固体生成物のメジアン粒径、液体(例えば、水)濃度、見掛けゆるみ嵩密度、又はその任意の組み合わせは、噴霧乾燥器の1つ以上の操作条件及び／又はパラメーターによって制御、調整、又は他のやり方で影響され得る。実例となる操作条件としては、限定するものではないが、ガス流の供給速度及び温度、アトマイザー速度、アトマイザーを経るスラリー又はゲルの供給速度、スラリー又はゲルの温度、液滴のサイズ及び固体濃度、噴霧乾燥器の寸法、又はその任意の組み合わせが挙げられる。種々の操作条件は、用いられる特定の噴霧乾燥装置に応じて異なり、当業者なら容易に決定できることが技術上周知である。

【0033】

噴霧乾燥粒子は、場合により、酸化雰囲気、例えば、空気下で、か焼されて、第2族元素を含むか焼担体粒子を生成することができる。一部の実施形態では、噴霧乾燥粒子は、450℃、500℃、525℃、550℃、575℃、600℃、625℃、650℃、又は675℃から700℃、725℃、750℃、775℃、800℃、850℃、900℃、又は950℃までの範囲の温度でか焼され得る。一部の実施形態では、噴霧乾燥粒子は、≦950℃、≦900℃、≦850℃、≦800℃、≦750℃、≦700℃、≦650℃、≦600℃、又は≦550℃、≦525℃、≦500℃、≦475℃、又は≦460℃の温度でか焼され得る。一部の実施形態では、噴霧乾燥粒子は、≦240分、≦180分、≦120分、≦90分、≦60分、≦45分、≦30分、≦25分、≦20分、又は≦15分の時間にわたってか焼され得る。一部の実施形態では、噴霧乾燥粒子は、酸素、例えば、空気の存在下でか焼され得る。一部の実施形態では、噴霧乾燥粒子は、550℃～900℃又は550℃～850℃の範囲の温度で≦240分、≦180分、≦120分、≦90分、≦60分、≦45分、≦30分、≦25分、≦20分、又は≦15分の時間にわたってか焼され得る。他の実施形態では、噴霧乾燥粒子は、≦550℃、≦540℃、≦530℃、≦520℃、≦510℃、又は≦500℃の温度で、≦240分、≦180分、≦120分、≦90分、≦60分、≦45分、≦30分、≦25分、≦20分、又は≦15分の時間にわたってか焼され得る。

【0034】

触媒粒子中に存在するPtは、1つ以上の方法によって導入可能である。一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(i)少なくとも第2族元素含有化合物及び液体媒体をPt含有化合物と、Ptがスラリー又はゲル中に存在し得るように接触させるステップを含むことができ、この場合触媒組成物は、Ptがその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(ii)噴霧乾燥粒子をPt含有化合物と接触させることによって噴霧乾燥粒子上にPtを堆積させてPt含有噴霧乾燥粒子を生成するステップを含むことができ、この場合触媒組成物は、Ptがその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(iii)噴霧乾燥粒子が任意的にか焼担体粒子をPt含有化合物と接触させることによってか焼される場合、か焼担体粒子上にPtを堆積させてPt含有か焼担体粒子を生成するステップを含むことができ、プロセスは、任意的に、Pt含有か焼担体粒子をか焼して、Ptがその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含むことができ、この場合触媒組成物は再か焼担体粒子を含み得る。一部の実施形態では、触媒組成物は、任意的な追加のか焼ステップなしでPt含有か焼担体粒子を含むことができる。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、選択肢(i)、(ii)、(iii)、(i)と(ii)、(i)と(iii)、(ii)と(iii)、又は(i)、(ii)、及び(iii)を含み得る。Pt含有化合物は、限定するものではないが、クロロ白金酸六水和物、硝酸テトラアンミン白金(II)、白金(II)アセチルアセトナート、臭化白金(II)、ヨウ化白金(II)、塩化白金(II)、塩化白金(IV)、白金(II)ジアンミンジクロリド、アンモニウムテトラクロロプラチナート(II)、塩化テトラアンミン白金(II)水和物、水酸化テトラアンミン白金(II)水和物、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。

【0035】

触媒粒子中に存在するプロモーターは、1つ以上の方法によって導入可能である。一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(iv)少なくとも第2族元素含有化合物及び液体媒体を、プロモーター元素を含む化合物と、プロモーター元素がスラリー又はゲル中に存在するように接触させるステップを含むことができ、この場合触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(v)プロモーター元素を含む化合物を噴霧乾燥粒子上に堆積させてプロモーター含有噴霧乾燥粒子を生成するステップを含むことができ、この場合触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(vi)噴霧乾燥粒子が任意的にか焼される場合、プロモーター元素を含む化合物をか焼担体粒子上に堆積させてプロモーター含有か焼担体粒子を生成するステップを含むことができ、プロセスは、任意的にプロモーター含有か焼担体粒子をか焼して、プロモーター元素がその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含むことができ、この場合触媒組成物は再か焼担体粒子を含む。一部の実施形態では、触媒組成物は、任意的な追加のか焼ステップなしでプロモーター含有か焼担体粒子を含むことができる。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、選択肢(iv)、(v)、(vi)、(iv)と(v)、(iv)と(vi)、(v)と(vi)、又は(iv)、(v)、及び(vi)を含み得る。他の実施形態では、プロセスは、選択肢(i)、(ii)、及び(iii)のいずれか1つ以上並びに選択肢(iv)、(v)、及び(iv)のいずれか1つ以上を含み得る。プロモーター元素を含む化合物は、限定するものではないが、酸化スズ(II)、酸化スズ(IV)、塩化スズ(IV)五水和物、塩化スズ(II)二水和物、臭化スズ(II)、臭化スズ(IV)、スズ(II)アセチルアセトナート、酢酸スズ(II)、酢酸スズ(IV)、シュウ酸スズ(IV)、硝酸銀(I)、硝酸金(III)、硝酸銅(II)、硝酸ガリウム(III)、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。

【0036】

アルカリ金属元素は、触媒粒子中に存在する場合、1つ以上の方法によって導入可能である。一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(vii)少なくとも第2族元素含有化合物及び液体媒体と、アルカリ金属元素を含む化合物を、アルカリ金属元素がスラリー又はゲル中に存在するように接触させるステップを含むことができ、この場合触媒組成物は、アルカリ金属元素がその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(viii)アルカリ金属元素を含む化合物を噴霧乾燥粒子上に堆積させてアルカリ金属元素含有噴霧乾燥粒子を生成するステップを含むことができ、この場合触媒組成物は、アルカリ金属元素がその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含み得る。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、(ix)噴霧乾燥粒子が任意的にか焼される場合、アルカリ金属元素を含む化合物をか焼担体粒子上に堆積させてアルカリ金属元素含有か焼担体粒子を生成するステップを含むことができ、プロセスは、任意的にアルカリ金属元素含有か焼担体粒子をか焼して、アルカリ金属元素がその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含むことができ、この場合触媒組成物は再か焼担体粒子を含む。他の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、選択肢(vii)、(viii)、(ix)、(vii)と(viii)、(vi)と(ix)、(viii)と(ix)、又は(vii)、(viii)、及び(iv)を含み得る。他の実施形態では、プロセスは、選択肢(i)、(ii)、及び(iii)のいずれか1つ以上、選択肢(iv)、(v)、及び(iv)のいずれか1つ以上、並びに選択肢(vii)、(viii)、及び(ix)のいずれか1つ以上を含み得る。アルカリ金属元素を含む化合物は、限定するものではないが、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、硝酸セシウム、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。

【0037】

一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、場合によりか焼担体粒子を水和させて水和担体粒子を生成するステップを含み得る。例えば、か焼担体粒子は、水と接触されて水和担体粒子を生成することができる。該実施形態では、プロセスは、水和担体粒子をか焼して、再か焼担体粒子を含む触媒組成物を生成するステップをも含み得る。か焼担体の水和は、20℃、40℃、又は60℃から80℃、120℃、140℃、160℃、180℃、又は200℃までの範囲の温度で行われ得る。か焼担体は1分、5分、又は10分から20分、40分、80分、160分、6時間、12時間、24時間、又は48時間までの範囲の時間にわたって水と接触され得る。一部の実施形態では、アニオン、例えば塩化物、硝酸、炭酸、炭酸水素、酢酸、シュウ酸、ギ酸、及び／又はクエン酸イオンが水和中に存在し得る。
一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、場合により噴霧乾燥粒子を水和させて水和噴霧乾燥粒子を生成するステップを含み得る。例えば、噴霧乾燥粒子は、水と接触されて水和噴霧乾燥粒子を生成することができる。該実施形態では、プロセスは、水和噴霧乾燥粒子をか焼して、か焼担体粒子を含む触媒組成物を生成するステップをも含み得る。噴霧乾燥粒子の水和は、20℃、40℃、又は60℃から80℃、120℃、140℃、160℃、180℃、又は200℃までの範囲の温度で行うことができる。噴霧乾燥粒子は、1分、5分、又は10分から20分、40分、80分、160分、6時間、12時間、24時間、又は48時間までの範囲の時間にわたって水と接触され得る。一部の実施形態では、アニオン、例えば塩化物、硝酸、炭酸、炭酸水素、酢酸、シュウ酸、ギ酸、及び／又はクエン酸イオンが水和中に存在し得る。

【0038】

一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、場合により噴霧乾燥粒子を水和させて水和噴霧乾燥粒子を生成するステップ、水和噴霧乾燥粒子をか焼してか焼担体粒子を生成するステップ、か焼担体粒子を水和させて水和か焼担体粒子を生成するステップ、及び水和か焼担体粒子をか焼して再か焼担体粒子を生成するステップを含み得る。結果として、触媒組成物は、噴霧乾燥粒子、か焼担体粒子、水和噴霧乾燥粒子、か焼され得る水和噴霧乾燥粒子、水和か焼担体粒子、再か焼され得る水和か焼担体粒子、又はその任意の混合物を含み得る。
一部の実施形態では、か焼担体粒子又は噴霧乾燥粒子を水和させてから水和か焼担体粒子又は水和噴霧乾燥粒子をか焼することによって生成される触媒の粒子は、ASTM D5757-11(2017)に従って測定して、水和ステップ前に生成される最初のか焼粒子又は噴霧乾燥粒子の1時間後摩耗損失未満である1時間後摩耗損失を有する触媒粒子をもたらすことができる。一部の実施形態では、か焼担体粒子又は噴霧乾燥粒子を水和させてから水和担体粒子又は水和担体粒子をか焼することによって生成される触媒の粒子は、ASTM D5757-11(2017)に従って測定して、水和ステップ前に生成される最初のか焼粒子の1時間後摩耗損失より10%少ない、30%少ない、50%少ない、70%少ない、90%少ない、又は100%少ない1時間後摩耗損失を有する触媒粒子をもたらすことができる。

【0039】

触媒粒子の第2の製造プロセス
一部の実施形態では、触媒組成物は、スラリーが調製され、スラリーに添加されたPt及びプロモーター有するスラリーから噴霧乾燥粒子が生成されるような噴霧乾燥ステップのみを経て生成される触媒粒子、噴霧乾燥粒子、又はその組み合わせであり得る。従って、一部の実施形態では、触媒組成物の製造プロセスは、第2族元素含有化合物及び液体媒体並びに場合により1種以上の上記添加剤を含み得るスラリー又はゲルを調製し、このスラリー又はゲルを噴霧乾燥させて、第2族元素を含む噴霧乾燥担体粒子を生成するステップを含むことができる。下記(i)及び(ii)：(i)Ptがスラリー又はゲル中にPt含有化合物の形態で存在することができ、かつ触媒組成物は、Ptがその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含む触媒粒子を含み得る；及び(ii)噴霧乾燥担体粒子をPt含有化合物と接触させることによって噴霧乾燥担体粒子上にPtが堆積されてPt含有噴霧乾燥担体粒子を生成することができ、かつ触媒組成物は、Ptがその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含み得る触媒粒子を含み得る；の少なくとも1つが満たされ得る。また、下記(iii)及び(iv)：(iii)プロモーター元素を含む化合物がスラリー又はゲル中に存在することができ、かつ触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含む触媒粒子を含み得る；及び(iv)プロモーター元素を含み得る化合物が噴霧乾燥担体粒子上に堆積されてプロモーター含有噴霧乾燥担体粒子を生成することができ、かつ触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含む触媒粒子を含むことができ、このプロモーター元素は、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、又はその組み合わせ、又はその混合物を含む；の少なくとも1つが満たされ得る。一部の実施形態では、任意的なアルカリ金属元素(複数可)及び／又はバインダーが上記触媒粒子の合成中に添加されることもある。

【0040】

一部の実施形態では、触媒粒子は、より高度な過酷条件に触媒粒子をさらす炭化水素アップグレードプロセスに触媒粒子を添加することによって現場でさらに加工又は活性化されて、噴霧乾燥粒子がまさにその調製時に有するより高い活性化レベルを有する触媒粒子を生成することができる。一部の実施形態では、スラリーが調製され、スラリーに添加されたPt及びプロモーターを有するスラリーから噴霧乾燥担体粒子が生成されるような噴霧乾燥ステップのみを受けた触媒粒子、噴霧乾燥担体粒子、又はその組み合わせを触媒粒子が含むとき、触媒粒子は、反応ゾーン、燃焼ゾーン、還元ゾーン、又は流動炭化水素アップグレードプロセス内の任意の他の場所に導入され得る。これらのいくつかについてさらに後述する。
触媒組成物の調製並びにPt、プロモーター(複数可)、例えばSn、任意的なアルカリ金属元素(複数可)、及び任意的な希土類金属元素(複数可)を触媒組成物に付加するためのプロセスについて上述した。一部の実施形態では、スラリー又はゲルの調製、スラリーの噴霧乾燥、噴霧乾燥粒子及び／又は水和か焼粒子のか焼、及び／又は第2族金属含有か焼担体粒子若しくは噴霧乾燥粒子の水和は、文献、例えば米国特許第4,866,019号；第6,028,023号；第6,589,902号；第6,593,265号；第6,800,578号；第7,361,264号；及び第7,417,005号；米国特許出願公開第2004/0029729号；第2005/000396号；及び第2016/0082424号；国際公開第WO2008083563A1号；並びにjournal publications Wang et al., Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 5746-5750；Chubar et al., Chem. Eng. J. 2013, 234, 284-299；Valente et al., Energy Environ. Sci., 2011, 4, 4096-4107；及びJulklang et al., Mater. Lett. 2017, 209, 429-432に報告された公知の方法の1つを利用して行うこともできる。

【0041】

炭化水素の第1のアップグレードプロセス
炭化水素の第1のアップグレードプロセスは、炭化水素含有フィード(第1の炭化水素含有フィード)を、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む触媒組成物と接触させて第1の炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、コークス化触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含む流出物とを生成するステップを含み得る。触媒組成物と第1の炭化水素含有フィードは、いずれもの適切な環境、例えば1つ以上の反応器内に配置された1つ以上の反応ゾーン又は変換ゾーン内で相互に接触されて、流出物及びコークス化触媒組成物を生成することができる。反応ゾーン又は変換ゾーンは、1つ以上の固定床反応器、1つ以上の流動又は移動床反応器、1つ以上の逆流反応器、又はその任意の組み合わせ内に配置されるか又は他の方法で位置し得る。

【0042】

第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、620℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、又は700℃から725℃、750℃、760℃、780℃、800℃、825℃、850℃、875℃、又は900℃までの範囲の温度で接触され得る。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物は、少なくとも620℃、少なくとも650℃、少なくとも660℃、少なくとも670℃、少なくとも680℃、少なくとも690℃、又は少なくとも700℃から725℃、750℃、760℃、780℃、800℃、825℃、850℃、875℃、又は900℃までの温度で接触され得る。第1の炭化水素含有フィードは、反応ゾーン又は変換ゾーンに導入され、その中で≦3時間、≦2.5時間、≦2時間、≦1.5時間、≦1時間、≦45分、≦30分、≦20分、≦10分、≦5分、≦1分、≦30秒、≦10秒、≦5秒、又は≦1秒又は≦0.5秒の時間にわたって触媒組成物と接触され得る。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、0.1秒、0.5秒、0.7秒、1秒、30秒、1分、5分、又は10分から30分、50分、70分、1.5時間、2時間、又は3時間までの範囲の時間にわたって触媒組成物と接触され得る。

【0043】

第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物は、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物の接触中の炭化水素分圧は、20kPa絶対圧、50kPa絶対圧、100kPa絶対圧、少なくとも150kPa絶対圧、少なくとも200kPa絶対圧、300kPa絶対圧、500kPa絶対圧、750kPa絶対圧、又は1,000kPa絶対圧から1,500kPa絶対圧、2,500kPa絶対圧、4,000kPa絶対圧、5,000kPa絶対圧、7,000kPa絶対圧、8,500kPa絶対圧、又は10,000kPa絶対圧までの範囲内であり得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。他の実施形態では、炭化水素含有フィードと触媒組成物の接触中の炭化水素分圧は、20kPa絶対圧、50kPa絶対圧、100kPa絶対圧、150kPa絶対圧、200kPa絶対圧、250kPa絶対圧、又は300kPa絶対圧から500kPa絶対圧、600kPa絶対圧、700kPa絶対圧、800kPa絶対圧、900kPa絶対圧、又は1,000kPa絶対圧までの範囲内であり得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。

【0044】

一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィードの総体積に基づいて、少なくとも60vol%、少なくとも65vol%、少なくとも70vol%、少なくとも75vol%、少なくとも80vol%、少なくとも85vol%、少なくとも90vol%、少なくとも95vol%、又は少なくとも99vol%の単一C₂-C₁₆アルカン、例えば、プロパンを含み得る。第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物は、単一C₂-C₁₆アルカン、例えば、プロパンの少なくとも20kPa絶対圧、少なくとも50kPa絶対圧、少なくとも100kPa絶対圧、少なくとも150kPa絶対圧、少なくとも250kPa絶対圧、少なくとも300kPa絶対圧、少なくとも400kPa絶対圧、少なくとも500kPa絶対圧、又は少なくとも1,000kPa絶対圧の圧力下で接触され得る。

【0045】

第1の炭化水素含有フィードは、反応ゾーン又は変換ゾーン内で、アップグレードプロセスを行うのに有効な任意の質量毎時空間速度(WHSV)で触媒組成物と接触され得る。一部の実施形態では、WHSVは0.01時間^-1、0.1時間^-1、1時間^-1、2時間^-1、5時間^-1、10時間^-1、20時間^-1、30時間^-1、又は50時間^-1から100時間^-1、250時間^-1、500時間^-1、又は1,000時間^-1までであり得る。一部の実施形態では、炭化水素アップグレードプロセスが流動触媒組成物又は他の方法で移動する触媒組成物を含むとき、触媒組成物循環質量流量と、いずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の質量流量の合計量の比は、質量対質量基準で1、3、5、10、15、20、25、30、又は40から50、60、70、80、90、100、110、125、又は150までの範囲であり得る。
コークス化触媒組成物の活性が所望最小量未満に低下すると、コークス化触媒組成物又はその少なくとも一部は再生プロセスを受けて再生触媒組成物を生成し得る。さらに詳細には、コークス化触媒組成物は1種以上の酸化剤と接触されてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒組成物及び燃焼ガスを生成し得る。コークス化触媒組成物の再生は、特定の反応器構成に応じて、反応ゾーン若しくは変換ゾーン内又は反応ゾーン若しくは変換ゾーンとは別の離れた燃焼ゾーン内で起こって再生触媒組成物を生成し得る。例えば、コークス化触媒組成物の再生は、固定床又は逆流反応器使用時には反応ゾーン又は変換ゾーン内で起こり、或いは流動床反応器又は他の循環式若しくは流動型反応器使用時には反応ゾーン又は変換ゾーンとは別の離れた個別燃焼ゾーン内で起こり得る。

【0046】

一部の実施形態では、プロセスは、場合により、再生触媒組成物の少なくとも一部を還元ガスと接触させて再生還元触媒組成物を生成することができる。追加量の炭化水素含有フィードが、再生触媒組成物の少なくとも一部及び／又は任意の再生還元触媒組成物の少なくとも一部と接触されて再コークス化触媒組成物及び追加の流出物を生成し得る。
一部の実施形態では、炭化水素含有フィードと触媒組成物の接触から追加量の炭化水素含有フィードと再生触媒組成物の接触までのサイクル時間が≦5時間であり得る。第1のサイクルは、触媒組成物が第1の炭化水素含有フィードと接触すると始まり、その後少なくとも酸化的ガスと接触して再生触媒組成物を生成するか又は少なくとも酸化的ガス及び任意的な還元ガスと接触して再生触媒組成物を生成し、再生触媒組成物が追加量の第1の炭化水素含有フィードと接触すると第1のサイクルが終わる。1以上の追加フィード(以下にさらに詳述する)が、第1の炭化水素含有フィードと酸化的ガスとの流れ間、酸化的ガスと還元ガス(使用される場合)との流れ間、酸化的ガスと追加量の第1の炭化水素含有フィードとの流れ間、及び／又は還元ガス(使用される場合)と追加量の第1の炭化水素含有フィードとの流れ間に利用される場合、該ストリッピングガスが利用される時間は、サイクル時間に含められる時間に含まれることになる。従って、第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物の接触ステップから追加量の炭化水素含有フィードと再生触媒組成物の接触ステップまでのサイクル時間は、一部の実施形態では、≦5時間であり得る。

【0047】

酸化剤は、限定するものではないが、O₂、O₃、CO₂、H₂O、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、触媒組成物上のコークスの100%を燃焼させるために必要な量を超える量の酸化剤を用いて触媒組成物からのコークス除去率を高めることができ、その結果、コークス除去に必要な時間が短縮され、所与の時間内に生成されるアップグレードされた生成物の収率増加につながり得る。酸化剤として純粋なO₂を使用すると、1つ以上の下流のCO₂回収システムにおいて燃焼中に生じるCO₂の捕捉及び隔離を促進することができる。
コークス化触媒組成物と酸化剤は、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、又は800℃から900℃、950℃、1,000℃、1,050℃、又は1,100℃までの範囲の温度で相互に接触されて再生触媒組成物を生成し得る。一部の実施形態では、コークス化触媒組成物と酸化剤は、500℃～1,100℃、600℃～1,000℃、650℃～950℃、700℃～900℃、又は750℃～850℃の範囲の温度で相互に接触されて再生触媒組成物を生成し得る。
コークス化触媒と酸化剤は、≦2時間、≦1時間、≦30分、≦10分、≦5分、≦1分、≦30秒、≦10秒、≦5秒、又は≦1秒の時間にわたって相互に接触され得る。例えば、コークス化触媒組成物と酸化剤は、2秒～2時間の範囲の時間にわたって相互に接触され得る。一部の実施形態では、コークス化触媒組成物と酸化剤は、触媒組成物上に配置されたいずれものコークスの≧50wt%、≧75wt%、又は≧90wt%又は＞99%を除去するのに十分な時間にわたって接触され得る。

【0048】

一部の実施形態では、コークス化触媒組成物と酸化剤が互いに接触する時間は、触媒組成物が炭化水素含有フィードと接触して流出物及びコークス化触媒組成物を生成する時間未満であり得る。例えば、コークス化触媒組成物と酸化剤が互いに接触する時間は、触媒組成物が炭化水素含有フィードと接触して流出物を生成する時間より少なくとも90%、少なくとも60%、少なくとも30%、又は少なくとも10%短い可能性がある。他の実施形態では、コークス化触媒組成物と酸化剤が互いに接触する時間は、触媒組成物が炭化水素含有フィードと接触して流出物及びコークス化触媒組成物を生成する時間より長い可能性がある。例えば、一部の実施形態では、コークス化触媒組成物と酸化剤は、触媒組成物が炭化水素含有フィードと接触して流出物を生成する時間より少なくとも50%、少なくとも100%、少なくとも300%、少なくとも500%、少なくとも1,000%、少なくとも10,000%、少なくとも30,000%、少なくとも50,000%、少なくとも75,000%、少なくとも100,000%、少なくとも250,000%、少なくとも500,000%、少なくとも750,000%、少なくとも1,000,000%、少なくとも1,250,000%、少なくとも1,500,000%、又は少なくとも1,800,000%長い可能性がある時間にわたって互いに接触し得る。
コークス化触媒組成物と酸化剤は、20kPa絶対圧、50kPa絶対圧、100kPa絶対圧、300kPa絶対圧、500kPa絶対圧、750kPa絶対圧、又は1,000kPa絶対圧から1,500kPa絶対圧、2,500kPa絶対圧、4,000kPa絶対圧、5,000kPa絶対圧、7,000kPa絶対圧、8,500kPa絶対圧、又は10,000kPa絶対圧までの範囲の酸化剤分圧下で相互に接触され得る。他の実施形態では、再生触媒組成物を生成するためにコークス化触媒組成物と接触中の酸化剤分圧は、20kPa絶対圧、50kPa絶対圧、100kPa絶対圧、150kPa絶対圧、200kPa絶対圧、250kPa絶対圧、又は300kPa絶対圧から500kPa絶対圧、600kPa絶対圧、700kPa絶対圧、800kPa絶対圧、900kPa絶対圧、又は1,000kPa絶対圧までの範囲であり得る。

【0049】

理論に束縛されることを望むものではないが、コークス化触媒組成物上に配置された、Ptと、存在する場合、Ni及び／又はPdとの少なくとも一部は、第1の炭化水素含有フィードとの接触前の触媒組成物に比べて凝集され得ると考えられる。コークス化触媒組成物上のコークスの少なくとも一部の燃焼中にPtと、存在する場合、いずれものNi及び／又はPdとの少なくとも一部が担体周囲に再分散され得ると考えられる。いずれもの凝集されたPtと、存在する場合、Ni及び／又はPdとの少なくとも一部の再分散は、多サイクルにわたって触媒組成物の安定性を改善することができる。
一部の実施形態では、再生触媒組成物中のPtと、存在する場合、Ni及び／又はPdとの少なくとも一部は、第1の炭化水素含有フィードと接触した触媒組成物中のPtと、存在する場合、Ni及び／又はPdとに比べて、かつコークス化触媒組成物中のPtと、存在する場合、Ni及び／又はPdとに比べて高い酸化状態であり得る。結果として、上述したように、一部の実施形態では、プロセスは、場合により、再生触媒組成物の少なくとも一部を還元ガスと接触させて再生還元触媒組成物を生成するステップを含み得る。適切な還元ガス(還元剤)は、限定するものではないが、H₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、C₃H₆、水蒸気、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、還元剤は、不活性ガス、例えば、Ar、Ne、He、N₂、CO₂、H₂O又はその混合物と混合され得る。該実施形態では、再生還元触媒組成物中のPtと、存在する場合、Ni及び／又はPdとの少なくとも一部は、再生触媒組成物中のPtと、存在する場合、Ni及び／又はPdとに比べて、低い酸化状態、例えば、元素状態に還元され得る。この実施形態では、追加量の炭化水素含有フィードは、再生触媒組成物の少なくとも一部及び／又は再生還元触媒組成物の少なくとも一部と接触され得る。

【0050】

一部の実施形態では、再生触媒組成物と還元ガスは、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、620℃、650℃、又は670℃から720℃、750℃、800℃、又は900℃までの範囲の温度で接触され得る。再生触媒組成物と還元ガスは、1秒、5秒、10秒、20秒、30秒、又は1分から10分、30分、又は60分までの範囲の時間にわたって接触され得る。再生触媒組成物と還元ガスは、20kPa絶対圧、50kPa絶対圧、又は100kPa絶対圧、300kPa絶対圧、500kPa絶対圧、750kPa絶対圧、又は1,000kPa絶対圧から1,500kPa絶対圧、2,500kPa絶対圧、4,000kPa絶対圧、5,000kPa絶対圧、7,000kPa絶対圧、8,500kPa絶対圧、又は10,000kPa絶対圧までの還元剤分圧で接触され得る。他の実施形態では、再生触媒組成物を生成するために再生触媒組成物との接触中の還元剤分圧は、20kPa絶対圧、50kPa絶対圧、100kPa絶対圧、150kPa絶対圧、200kPa絶対圧、250kPa絶対圧、又は300kPa絶対圧から500kPa絶対圧、600kPa絶対圧、700kPa絶対圧、800kPa絶対圧、900kPa絶対圧、又は1,000kPa絶対圧までの範囲であり得る。
反応ゾーン又は変換ゾーン内で、再生触媒組成物、再生還元触媒組成物、新しい若しくは未使用の触媒組成物、又はその混合物の少なくとも一部が、追加量の第1の炭化水素含有フィードと接触されて、追加の流出物及び追加のコークス化触媒組成物を生成することができる。上述したように、一部の実施形態では、炭化水素含有フィードと触媒組成物の接触から追加量の炭化水素含有フィードと再生触媒組成物、及び／又は再生還元触媒組成物の少なくとも一部、及び場合により新しい若しくは未使用の触媒組成物との接触までのサイクル時間は、≦5時間であり得る。

【0051】

一部の実施形態では、上述したように、1以上の追加フィード、例えば1以上の掃引流体が、第1の炭化水素含有フィードと酸化剤との流れ間、酸化剤と、使用される場合は任意的還元ガスとの流れ間、酸化剤と追加の第1の炭化水素含有フィードとの流れ間、及び／又は還元ガスと追加の第1の炭化水素含有フィードとの流れ間に利用され得る。掃引流体は、とりわけ、反応器から望ましくない物質、例えば煤煙を含む不燃性微粒子をパージするか又は他の方法で除去することができる。一部の実施形態では、追加フィードは脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化、燃焼、及び／又は還元条件下で不活性であり得る。適切な掃引流体は、限定するものではないが、N₂、He、Ar、CO₂、H₂O、CO₂、CH₄、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、プロセスが掃引流体を利用する場合、掃引流体が使用される持続時間は1秒、5秒、10秒、20秒、30秒、又は1分から10分、30分、又は60分までの範囲であり得る。

【0052】

一部の実施形態では、触媒組成物は、多サイクル、例えば、少なくとも15、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも70、少なくとも100サイクル、少なくとも125サイクル、少なくとも150サイクル、少なくとも175サイクル、又は少なくとも200サイクル後に十分に活性かつ安定なままであり得、各サイクル時間は≦5時間、≦4時間、≦3時間、≦2時間、≦1時間、≦50分、≦45分、≦30分、≦15分、≦10分、≦5分、≦1分、≦30秒、又は≦10秒間持続する。一部の実施形態では、サイクル時間は、5秒、30秒、1分又は5分から10分、20分、30分、45分、50分、70分、2時間、3時間、4時間、又は5時間までであり得る。一部の実施形態では、触媒性能の安定化後(最初の数サイクルが相対的に不十分又は相対的に良好な性能を有することもあるが、性能は最終的に安定し得る)、プロセスは、最初の第1の炭化水素含有フィードとの接触時は≧75%、≧80%、≧85%、又は≧90%、又は≧95%のアップグレードされた炭化水素選択性、例えば、プロピレン選択性で、第1のアップグレードされた炭化水素生成物収率、例えば、炭化水素含有フィードがプロパンを含むときにはプロピレン収率をもたらすことができ、かつ最後のサイクル(全部で少なくとも15サイクル)の完了時に、≧75%、≧80%、≧85%、又は≧90%、又は≧95%のアップグレードされた炭化水素選択性、例えば、プロピレン選択性で、第1のアップグレードされた炭化水素生成物収率の少なくとも90%、少なくとも93%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.5%、又は少なくとも100%であり得る第2のアップグレードされた炭化水素収率を有し得る。

【0053】

一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードされた炭化水素がプロピレンを含むとき、炭化水素含有フィードと触媒組成物の接触は、少なくとも15、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも70、少なくとも100サイクル、少なくとも125サイクル、少なくとも150サイクル、少なくとも175サイクル、又は少なくとも200サイクルにわたって、≧75%、≧80%、≧85%、≧90%、≧93%、又は≧95%のプロピレン選択性で≧52%、≧53%、≧54%、≧55%、≧56%、≧57%、≧58%、≧59%、≧60%、≧61%、≧62%、≧63%、≧64%、≧65%、又は≧66%のプロピレン収率をもたらすことができる。他の実施形態では、炭化水素含有フィードが第1の炭化水素含有フィードの総体積に基づいて少なくとも70vol%のプロパンを含み、少なくとも20kPa絶対圧のプロパン分圧下で接触されるとき、少なくとも15、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも70、少なくとも100サイクル、少なくとも125サイクル、少なくとも150サイクル、少なくとも175サイクル、又は少なくとも200サイクルにわたって、≧75%、≧80%、≧85%、≧90%、≧93%、又は≧95%のプロピレン選択性で≧52%、≧53%、≧55%、≧57%、≧60%、≧62%、≧63%、≧64%、≧65%、又は≧66%のプロピレン収率を得ることができる。プロピレン収率は、担体の組成をさらに最適化し、及び／又は1つ以上のプロセス条件を調整することによって、≧15サイクル、≧20サイクル、≧30サイクル、≧40サイクル、≧50サイクル、≧60サイクル、≧70サイクル、≧100サイクル、≧125サイクル、≧150サイクル、≧175サイクル、又は≧200サイクルにわたって、≧75%、≧80%、≧85%、≧90%、≧93%、又は≧95%のプロピレン選択性で≧67%、≧68%、≧70%、≧72%、≧75%、≧77%、≧80%、又は≧82%までさらに高められ得ると考えられる。一部の実施形態では、このプロピレン収率は、触媒組成物が、≧620℃、≧630℃、≧640℃、≧650℃、≧655℃、≧660℃、≧670℃、≧680℃、≧690℃、≧700℃、又は≧750℃の温度で触媒組成物と接触されるとき、≧15サイクル、≧20サイクル、≧30サイクル、≧40サイクル、≧50サイクル、≧60サイクル、≧70サイクル、≧100サイクル、≧125サイクル、≧150サイクル、≧175サイクル、又は≧200サイクルにわたって得ることができる。

【0054】

本明細書で開示するプロセスの実施に適したシステムとしては、技術上周知のシステム、例えば国際公開第WO2017078894号に開示された固定床反応器；米国特許第3,888,762号；第7,102,050号；第7,195,741号；第7,122,160号；及び第8,653,317号；及び米国特許出願公開第2004/0082824号；第2008/0194891号に開示された流動ライザー型反応器及び／又はダウナー型反応器；並びに米国特許第8,754,276号；米国特許出願公開第2015/0065767号；及び国際公開第WO2013169461号に開示された逆流反応器を挙げることができる。

【0055】

第1の炭化水素含有フィードは、限定するものではないが、1種以上のアルカン炭化水素、例えば、C₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン及び／又はC₄-C₁₆環状アルカン、及び／又は1種以上のアルキル芳香族炭化水素、例えば、C₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、場合により、炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総体積に基づいて0.1vol%～50vol%の水蒸気を含み得る。他の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総体積に基づいて＜0.1vol%の水蒸気を含むか又は水蒸気がない可能性がある。

【0056】

C₂-C₁₆アルカンは、限定するものではないが、エタン、プロパン、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、イソペンタン、n-ヘキサン、2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、2,2-ジメチルブタン、n-ヘプタン、2-メチルヘキサン、2,2,3-トリメチルブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、エチルシクロペンタン、n-プロピルシクロペンタン、1,3-ジメチルシクロヘキサン、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。例えば、第1の炭化水素含有フィードは、脱水素されてプロピレンを生成し得るプロパン、及び／又は脱水素されてイソブチレンを生成し得るイソブタンを含み得る。別の例では、第1の炭化水素含有フィードは、触媒組成物との接触時に気相中にあり得る液化石油ガス(LPガス)を含み得る。一部の実施形態では、炭化水素含有フィード中の第1の炭化水素は実質的に単一アルカン、例えばプロパンで構成され得る。一部の実施形態では、炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィード中の全ての炭化水素の総モルに基づいて、≧50モル%、≧75モル%、≧95モル%、≧98モル%、又は≧99モル%の単一C₂-C₁₆アルカン、例えば、プロパンを含み得る。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィードの総体積に基づいて少なくとも50vol%、少なくとも55vol%、少なくとも60vol%、少なくとも65vol%、少なくとも70vol%、少なくとも75vol%、少なくとも80vol%、少なくとも85vol%、少なくとも90vol%、少なくとも95vol%、少なくとも97vol%、又は少なくとも99vol%の単一C₂-C₁₆アルカン、例えば、プロパンを含み得る。

【0057】

C₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素は、限定するものではないが、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、1種以上のエチルトルエン、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィード中の全ての炭化水素の総質量に基づいて、≧50モル%、≧75モル%、≧95モル%、≧98モル%、又は≧99モル%の単一C₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、例えば、エチルベンを含み得る。一部の実施形態では、エチルベンゼンは、脱水素されてスチレンを生成し得る。結果として、一部の実施形態では、本明細書で開示する炭化水素の第1のアップグレードプロセスは、プロパンの脱水素、ブタンの脱水素、イソブタンの脱水素、ペンタンの脱水素、ペンタンのシクロペンタジエンへの脱水素環化、ナフサ改質、エチルベンゼンの脱水素、エチルトルエンの脱水素等を含み得る。
一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、例えば、1種以上の希釈剤、例えば1種以上の不活性ガスで希釈され得る。適切な不活性ガスは、限定するものではないが、Ar、Ne、He、N₂、CO₂、CH₄、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。炭化水素含有フィードが希釈剤を含む場合、炭化水素含有フィードは、炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総体積に基づいて、0.1vol%、0.5vol%、1vol%、又は2vol%から3vol%、8vol%、16vol%、又は32vol%までの希釈剤を含み得る。

【0058】

一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードはH₂を含むこともある。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードがH₂を含むとき、H₂と、いずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の合計量とのモル比は、0.1、0.3、0.5、0.7、又は1から2、3、4、5、6、7、8、9、又は10までの範囲であり得る。
一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードには、実質的に如何なる水蒸気もなく、例えば、炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総体積に基づいて、＜0.1vol%の水蒸気しかない可能性がある。他の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは水蒸気を含み得る。例えば、第1の炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総体積に基づいて0.1vol%、0.3vol%、0.5vol%、0.7vol%、1vol%、3vol%、又は5vol%から10vol%、15vol%、20vol%、25vol%、30vol%、35vol%、40vol%、45vol%、又は50vol%までの水蒸気を含み得る。他の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総体積に基づいて、≦50vol%、≦45vol%、≦40vol%、≦35vol%、≦30vol%、≦25vol%、≦20vol%、又は≦15vol%の水蒸気を含み得る。他の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総体積に基づいて、少なくとも1vol%、少なくとも3vol%、少なくとも5vol%、少なくとも10vol%、少なくとも15vol%、少なくとも20vol%、少なくとも25vol%、又は少なくとも30vol%の水蒸気を含み得る。

【0059】

一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは硫黄を含み得る。例えば、第1の炭化水素含有フィードは、0.5ppm、1ppm、5ppm、10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、70ppm、又は80ppmから100ppm、150ppm、200ppm、300ppm、400ppm、又は500ppmまでの範囲で硫黄を含み得る。他の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、1ppm～10ppm、10ppm～20ppm、20ppm～50ppm、50ppm～100ppm、又は100ppm～500ppmの範囲で硫黄を含み得る。第1の炭化水素含有フィード中に硫黄が存在する場合、硫黄は、限定するものではないが、H2S、ジメチルジスルフィド、1種以上のメルカプタンとして、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。
一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードには、実質的に分子酸素がないか又は全くない可能性がある。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィードは、≦5モル%、≦3モル%、又は≦1モル%の分子酸素(O2)を含み得る。実質的に分子酸素がない第1の炭化水素含有フィードを供給すると、そうでなければ第1の炭化水素含有フィード中のアルカン及び／又はアルキル芳香族炭化水素の少なくとも一部を消費することになる酸化反応を実質的に防止すると考えられる。

【0060】

炭化水素の第2のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは米国特許出願公開第2021/0276932号に開示されたアップグレードプロセスを含み得る。例えば、炭化水素のアップグレードプロセスは、(I)第1の炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む触媒組成物と接触させて第1の炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、コークス化触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含み得る流出物とを生成するステップを含み得る。第1の炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、又は1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、又は1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る。第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で、≦3時間の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。触媒組成物は、担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含むことができ、担体は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、及び脱水素環化炭化水素の少なくとも1種を含み得る。プロセスは、(II)コークス化触媒組成物の少なくとも一部を酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒組成物及び燃焼ガスを生成するステップをも含み得る。プロセスは、(III)追加量の第1の炭化水素含有フィードを再生触媒組成物の少なくとも一部と接触させて、再コークス化触媒組成物及び追加の流出物を生成するステップをも含み得る。ステップ(I)の第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物の接触からステップ(III)の追加量の第1の炭化水素含有フィードと再生触媒組成物の接触までのサイクル時間は≦5時間であり得る。
一部の実施形態では、再生触媒中のPtの少なくとも一部は、第1の炭化水素含有フィードと接触した触媒中のPtに比べて高い酸化状態であり得、プロセスは、ステップ(II)の後かつステップ(III)の前に、下記ステップ(IIa)再生触媒の少なくとも一部を還元ガスと接触させて再生還元触媒を生成するステップをさらに含み得る。この場合、再生還元触媒中のPtの少なくとも一部は、再生触媒中のPtに比べて低い酸化状態に還元され、かつ追加量の炭化水素含有フィードは、再生還元触媒の少なくとも一部と接触され得る。

【0061】

炭化水素の第3のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは米国特許出願公開第2021/0276002号に開示されたアップグレードプロセスを含み得る。例えば、炭化水素のアップグレードプロセスは、(I)変換ゾーン内で、第1の炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る流動触媒粒子と接触させて第1の炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、コークス化触媒粒子、1種以上のアップグレードされた炭化水素、及び分子水素を含み得る変換流出物を生成するステップを含み得る。第1の炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る。第1の炭化水素含有フィードと流動触媒粒子は、300℃～900℃の範囲の温度で0.1秒～2分の範囲の時間にわったて少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。触媒粒子は、担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含むことができ、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、脱水素環化炭化水素、又はその混合物を含み得る。プロセスは、(II)変換流出物から、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素に富む第1のガスストリームと、コークス化触媒粒子に富む第1の粒子ストリームとを得るステップを含むこともできる。プロセスは、(III)燃焼ゾーン内で、第1の粒子ストリーム中のコークス化触媒粒子の少なくとも一部を酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒粒子及び燃焼ガスを含み得る燃焼流出物を生成するステップを含むこともできる。プロセスは、(IV)燃焼流出物から、燃焼ガスに富む第2のガスストリーム及び再生触媒粒子に富む第2の粒子ストリームを得るステップを含むこともできる。プロセスは、(V)追加量の第1の炭化水素含有フィードを流動再生触媒粒子と接触させて、再コークス化触媒粒子、追加の1種以上のアップグレードされた炭化水素、及び追加の分子水素を含む追加の変換流出物を生成するステップをも含み得る。
一部の実施形態では、プロセスはさらに、ステップ(IV)の後かつステップ(V)の前に、下記ステップ(IVa)再生触媒粒子の少なくとも一部を還元ガスと接触させて再生還元触媒粒子を生成するステップを含むこともでき、この場合、ステップ(V)において追加量の炭化水素含有フィードが流動再生還元触媒粒子と接触され得る。

【0062】

炭化水素の第4のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは国際公開第2021/225747号に開示された第1の多段階アップグレードプロセスを含み得る。例えば、このアップグレードプロセスは、(I)第1の変換ゾーン内で、第1の炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る第1の触媒組成物と接触させて第1の炭化水素含有フィードの一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、1種以上のアップグレードされた炭化水素、分子水素、及び第1の未変換炭化水素含有フィードを含み得る第1の変換ゾーン流出物を生成するステップを含み得る多段階炭化水素アップグレードプロセスであり得る。プロセスは、(II)第2の変換ゾーン内で、第1の変換ゾーン流出物を、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る第2の触媒組成物と接触させて第1の未変換炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、追加量の1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含み得る第2の変換ゾーン流出物を生成するステップを含むこともできる。第1の炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る。第1の炭化水素含有フィードと第1の触媒組成物は、0.1秒～3時間の範囲の時間にわたって少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。第1の変換ゾーン流出物と第2の触媒組成物は、0.1秒～3時間の範囲の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。第1の変換ゾーン流出物は、300℃～850℃の範囲の温度を有し得る。第2の変換ゾーン流出物は、350℃～900℃の範囲の温度を有し得る。第2の変換ゾーン流出物の温度は、第1の変換ゾーン流出物の温度より高い可能性がある。第1の触媒組成物及び第2の触媒組成物は、同一組成又は異なる組成を有する可能性がある。第1の触媒組成物及び第2の触媒組成物は、それぞれ担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含み、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、脱水素環化炭化水素、又はその混合物を含み得る。

【0063】

一部の実施形態では、第1の触媒組成物及び第2の触媒組成物の少なくとも一方は、固定床内に配置され得る。一部の実施形態では、第1の変換ゾーン及び第2の変換ゾーンは、固定床反応器内に配置され得る。一部の実施形態では、第1の変換ゾーン及び第2の変換ゾーンは、逆流反応器内に配置され得る。一部の実施形態では、第1の触媒及び第2の触媒の少なくとも一方は、流動触媒粒子の形態であり得る。一部の実施形態では、第1の触媒及び第2の触媒は、流動触媒粒子の形態であり得る。一部の実施形態では、第1の変換ゾーン及び第2の変換ゾーンは、実質的に断熱性であり得る。
一部の実施形態では、プロセスは、ステップ(I)の後かつステップ(II)の前に、下記ステップ：(Ia)1つ以上の中間変換ゾーン内で、第1の変換ゾーン流出物を、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る1種以上の中間触媒組成物と接触させて第1の変換ゾーン流出物中の未変換炭化水素含有フィードの一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、1つ以上のコークス化中間触媒と、1つ以上の中間温度を有し、未変換炭化水素含有フィード及び追加量の1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含み得る1つ以上の中間変換ゾーン流出物とを生成するステップをさらに含むことができ、最後の中間変換ゾーン流出物は、ステップ(II)において第2の変換ゾーン内で第2の触媒と接触される。一部の実施形態では、プロセスが任意的ステップ(Ia)を含む場合、1つ以上の中間変換ゾーン流出物の1つ以上の中間温度は、第1の変換ゾーン流出物の温度より高い可能性があり、第2の変換ゾーン流出物の温度は、1つ以上の中間変換ゾーン流出物の1つ以上の中間温度より高い可能性がある。

【0064】

一部の実施形態では、炭化水素含有フィードと第1の触媒の接触は第1のコークス化触媒をもたらすことができ、第1の変換ゾーン流出物と第2の触媒の接触は第2のコークス化触媒をもたらすことができ、かつプロセスは、第1のコークス化触媒、第2のコークス化触媒、又は第1のコークス化触媒及び第2のコークス化触媒を酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、燃焼ガスと、第1の再生触媒、第2の再生触媒、又は第1の再生触媒及び第2の再生触媒とを生成するステップを含み得るステップ(III)をさらに含むことができる。一部の実施形態では、ステップ(III)において第1のコークス化触媒粒子、第2のコークス化触媒粒子、又は第1のコークス化触媒粒子及び第2のコークス化触媒粒子と酸化剤が、580℃～1,100℃、好ましくは650℃～1,000℃、さらに好ましくは700℃～900℃、さらに好ましくは750℃～850℃の範囲の温度で接触され得る。一部の実施形態では、プロセスは、(IV)いずれもの第1の再生触媒の少なくとも一部、いずれもの第2の再生触媒の少なくとも一部、又はいずれもの第1の再生触媒の少なくとも一部及びいずれもの第2の再生触媒の少なくとも一部を還元ガスと接触させて、第1の再生還元触媒、第2の再生還元触媒、又は第1の再生還元触媒及び第2の再生還元触媒を生成するステップを含むこともできる。

【0065】

炭化水素の第5のアップグレードプロセス
他の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは国際公開第2021/225747号に開示された第2の多段階アップグレードプロセスを含み得る。例えば、この多段階炭化水素アップグレードプロセスは、(I)第1の変換ゾーン内で、第1の炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る第1の複数の流動触媒粒子と接触させて第1の炭化水素含有フィードの第1の部分の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、第1のコークス化触媒粒子、1種以上のアップグレードされた炭化水素、分子水素、及び第1の未変換炭化水素含有フィードを含み得る第1の変換ゾーン流出物を生成するステップを含み得る。プロセスは、(II)第2の変換ゾーン内で、第1の変換ゾーン流出物を、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る第2の複数の流動触媒粒子と接触させて第1の未変換炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、第2のコークス化触媒粒子、追加量のアップグレードされた炭化水素、及び追加量の分子水素を含み得る第2の変換ゾーン流出物を生成するステップを含むこともできる。第1の炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る。第1の炭化水素含有フィードと第1の複数の流動触媒粒子は、0.1秒～2分の範囲の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。第1の変換ゾーン流出物と第2の複数の流動触媒粒子は、0.1秒～2分の範囲の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の変換ゾーン流出物中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。第1の変換ゾーン流出物は、300℃～850℃の範囲の温度を有し得る。第2の変換ゾーン流出物は、350℃～900℃の範囲の温度を有し得る。第2の変換ゾーン流出物の温度は、第1の変換ゾーン流出物の温度より高い可能性がある。第1の複数の流動触媒粒子及び第2の複数の流動触媒粒子は、それぞれ担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含むことができ、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、脱水素環化炭化水素、又はその混合物を含み得る。プロセスは、(III)第2の変換ゾーン流出物から、アップグレードされた炭化水素及び分子水素に富む第1のガスストリームと、第1のコークス化触媒粒子及び第2のコークス化触媒粒子に富む第1の粒子ストリームとを得るステップを含むこともできる。プロセスは、(IV)第1の粒子ストリームを第2の粒子ストリームと第3の粒子ストリームに分割するステップをも含み得る。プロセスは、(V)第2の粒子ストリームを第1の複数の流動粒子として第1の変換ゾーンに再循環させるステップを含むこともできる。プロセスは、(VI)燃焼ゾーン内で第3の粒子ストリームを酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒粒子及び燃焼ガスを含み得る燃焼流出物を生成するステップを含むこともできる。プロセスは、(VII)燃焼流出物から、燃焼ガスに富む第2のガスストリーム及び再生触媒粒子に富む第4の粒子ストリームを得るステップを含むこともできる。プロセスは、(VIII)第4の粒子ストリームを第2の複数の流動触媒粒子として第2の変換ゾーンに再循環させるステップを含むこともできる。

【0066】

一部の実施形態では、プロセスは、ステップ(VII)の後かつステップ(VIII)の前に、下記ステップ(VIIa)第4の粒子ストリームの少なくとも一部を還元ガスと接触させて再生還元触媒粒子を生成するステップを含むこともでき、この再生還元触媒粒子は、ステップ(VIII)において第2の複数の流動触媒粒子として第2の変換ゾーンに再循環され得る。一部の実施形態では、ステップ(IV)は、場合により第1の粒子ストリームから第5の粒子ストリームを分離するステップを含むことができ、かつプロセスは、場合により第4の粒子ストリームを第5の粒子ストリームと接触させて混合粒子ストリームを生成するステップを含み得る。
一部の実施形態では、プロセスは、場合により、ステップ(I)の後かつステップ(II)の前に、下記ステップ(Ia)1つ以上の中間変換ゾーン内で、第1の変換ゾーン流出物を、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む1種以上の複数の中間流動触媒粒子と接触させて第1の変換ゾーン中の未変換炭化水素含有フィードの一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、1種以上の複数のコークス化中間流動触媒粒子と、1つ以上の中間温度を有する可能性があり、未変換炭化水素含有フィード及び追加量の1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含み得る1種以上の中間変換ゾーン流出物とを生成するステップを含むことができ、最後の中間変換ゾーン流出物は、ステップ(II)において第2の変換ゾーン内で第2の触媒と接触され得る。

【0067】

炭化水素の第6のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは、米国特許出願第63/062,084号に開示されたアップグレードプロセスを含み得る。例えば、アップグレードプロセスは、(I)1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る第1の炭化水素含有フィードを反応ゾーンに導入するステップを含み得る。プロセスは、(II)第1の炭化水素含有フィードを、反応ゾーン内に配置された触媒組成物と接触させて第1の炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コークス化触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含み得る第1の流出物とを生成するステップをも含み得る。第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で1分～90分の時間にわたって少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。触媒組成物は、担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含むことができ、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。プロセスは、(III)第1の炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入を停止するステップ；(IV)酸化剤を反応ゾーンに導入するステップ；(V)酸化剤をコークス化触媒組成物と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒組成物と、燃焼ガスを含む第2の流出物とを生成するステップであって、酸化剤とコークス化触媒組成物は1分～90分の時間にわたって接触されるステップ；及び(VI)酸化剤の反応ゾーンへの導入を停止するステップをも含み得る。プロセスは、(VII)還元ガスを反応ゾーンに導入するステップ；(VIII)還元ガスを再生触媒組成物と接触させて再生還元触媒組成物及び第3の流出物を生成するステップであって、還元ガスと再生触媒組成物は0.1秒～90分の時間にわたって接触されるステップ；及び(IX)還元ガスの反応ゾーンへの導入を停止するステップをも含み得る。プロセスは、(X)追加量の第1の炭化水素含有フィードを反応ゾーンに導入するステップ及び(XI)追加量の第1の炭化水素含有フィードを再生還元触媒組成物と接触させて再コークス化触媒組成物及び追加の第1の流出物を生成するステップをも含み得る。追加量の第1の炭化水素含有フィードと再生還元触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で、1分～90分の時間にわたって少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され得る。ここで、炭化水素分圧は、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧である。

【0068】

一部の実施形態では、プロセスは、場合により、ステップ(III)の後かつステップ(IV)の前に、下記ステップ(III_a1)ストリッピングガスを反応ゾーンに導入して、いずれもの残留炭化水素含有フィード、第1の流出物、又は両方の少なくとも一部を反応ゾーンから除去するステップ；(III_a2)反応ゾーンを大気圧未満の圧力にさらすことによっていずれもの残留炭化水素含有フィード、流出物、又は両方の少なくとも一部を反応ゾーンから除去するステップ；又はステップ(III_a1)とステップ(III_a2)の組み合わせを含むこともできる。一部の実施形態では、プロセスは、場合により、ステップ(VI)の後かつステップ(VII)の前に、下記ステップ：(VI_a1)ストリッピングガスを反応ゾーンに導入して、いずれもの残留酸化剤、第2の流出物、又は両方の少なくとも一部を反応ゾーンから除去するステップ；(VI_a2)反応ゾーンを大気圧未満の圧力にさらすことによって、いずれもの残留酸化剤、第2の流出物、又は両方の少なくとも一部を反応ゾーンから除去するステップ；又はステップ(VI_a1)とステップ(VI_a2)の組み合わせを含むこともできる。
一部の実施形態では、プロセスは、場合により、ステップ(IX)の後かつステップ(X)の前に、下記ステップ(IX_a1)ストリッピングガスを反応ゾーンに導入して、いずれもの残留還元ガス、第3の流出物、又は両方の少なくとも一部を反応ゾーンから除去するステップ；(IX_a2)反応ゾーンを大気圧未満の圧力にさらすことによって、いずれもの残留還元ガス、第3の流出物、又は両方の少なくとも一部を反応ゾーンから除去するステップ；又はステップ(IX_a1)とステップ(IX_a2)の組み合わせを含むことができる。一部の実施形態では、このプロセスのステップ(IV)は、場合により、酸化剤と共に燃料を反応ゾーンに導入するステップ；及び反応ゾーン内で燃料の少なくとも一部を燃焼させて、反応ゾーンを≧580℃、≧620℃、≧650℃、≧680℃、≧710℃、≧740℃、≧770℃、≧800℃、≧850℃、≧900℃、又は≧1,000℃の温度まで加熱する熱を生成するステップを含み得る。

【0069】

炭化水素の第7のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは、米国特許出願第63/195,966号に開示されたアップグレードプロセスを含み得る。例えば、プロセスは、(I)第1の炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含み得る触媒組成物と接触させて炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、Pt、プロモーター、担体、及び混入物を含み得る少なくとも部分的に失活した触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含み得る流出物とを生成するステップを含み得る。第1の炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、又は1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る。触媒組成物は、担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターを含むことができ、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。第1の炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で接触され得る。1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、及び脱水素環化炭化水素の少なくとも1種を含み得る。プロセスは、(II)少なくとも部分的に失活した触媒組成物を、加熱ガス混合物であって、その総モルに基づいて5モル%超の濃度でH₂Oを含み得る加熱ガス混合物を用いて加熱して前駆触媒組成物を生成するステップをも含み得る。プロセスは、(III)酸化性ガスであって、その総モルに基づいて5モル%以下のH₂Oを含み得る酸化性ガスを供給するステップを含むこともできる。プロセスは、(IV)前駆触媒組成物を620℃～1,000℃の範囲の酸化温度で少なくとも30秒の持続時間にわたって酸化性ガスと接触させて酸化前駆触媒組成物を生成するステップをも含み得る。プロセスは、(V)酸化前駆触媒組成物から再生触媒組成物を得るステップを含むこともできる。プロセスは、(VI)追加量の第1の炭化水素含有フィードを再生触媒組成物の少なくとも一部と接触させて追加の少なくとも部分的に失活した触媒組成物及び追加の流出物を生成するステップをも含み得る。一部の実施形態では、加熱ガス混合物は、燃料を酸化ガスで燃焼させることによって生成され得る。一部の実施形態では、燃料はH₂、CO、及び炭化水素の少なくとも1つを含み、酸化ガスはO₂を含み得る。一部の実施形態では、酸化ガスは、限定するものではないが、O₂、O₃、CO₂、若しくはその混合物であるか又はこれらを含むことができ、かつ5モル%以下のH₂Oを含み得る。

【0070】

炭化水素の第8のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、炭化水素のアップグレードプロセスは、米国特許出願第63/232,959号に開示されたアップグレードプロセスを含み得る。例えば、炭化水素のアップグレードプロセスは、(I)変換ゾーン内で第1の炭化水素含有フィードを流動脱水素触媒粒子と接触させて炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素を引き起こして、コークス化触媒粒子及び1種以上の脱水素化炭化水素を含み得る変換流出物を生成するステップを含むことができる。流動脱水素触媒粒子は、担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含むことができ、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。第1の炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み得る。第1の炭化水素含有フィードは、第1の炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆芳香族炭化水素の質量に基づいて、0.1時間^-1～1,000時間^-1の範囲の質量毎時空間速度で触媒粒子と接触することができる。流動脱水素触媒粒子と、いずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆芳香族炭化水素の合計量との質量比は3～100の範囲であり得る。第1の炭化水素含有フィードと触媒粒子は600℃～750℃の範囲の温度で接触され得る。プロセスは、(II)変換流出物から、コークス化触媒粒子に富む第1の粒子ストリーム及び1種以上の脱水素化炭化水素に富む第1のガスストリームを分離するステップをも含み得る。プロセスは、(III)燃焼ゾーン内で、第1の粒子ストリーム中のコークス化触媒粒子の少なくとも一部を酸化剤及び燃料と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない触媒粒子及び燃焼ガスを含み得る燃焼流出物を生成するステップを含むこともできる。コークスが少ない触媒粒子の脱水素活性は、コークス化触媒粒子の脱水素活性より低い可能性がある。プロセスは、(IV)コークスが少ない触媒粒子に富む第2の粒子ストリーム及び燃焼ガスに富む第2のガスストリームを燃焼流出物から分離するステップをも含み得る。プロセスは、(V)酸素浸漬ゾーン内で、第2の粒子ストリーム中のコークスが少ない触媒粒子の少なくとも一部を、620℃～1,000℃の範囲の酸化温度で、少なくとも30秒の持続時間にわたって酸化性ガスと接触させて、コークス化触媒粒子より低い可能性がある活性を有する調整触媒粒子を生成するステップをも含み得る。プロセスは、(VI)還元ゾーン内で調整触媒粒子の少なくとも一部を還元ガスと接触させて、コークス化触媒粒子より高い可能性がある脱水素活性を有する再生触媒粒子を生成するステップをも含み得る。プロセスは、(VII)変換ゾーン内で追加量の炭化水素含有フィードを再生触媒粒子の少なくとも一部と接触させて、再コークス化触媒粒子及び追加量の1種以上の脱水素化炭化水素を含み得る追加量の変換流出物を生成するステップを含むこともできる。プロセスは、(VIII)第1のガスストリームを冷却して冷却ガスストリームを生成するステップをも含み得る。プロセスは、(IX)冷却ガスストリームの少なくとも一部を圧縮して圧縮ガスストリームを生成するステップをも含み得る。プロセスは、(X)圧縮ガスストリームから複数の生成物を分離するステップをも含み得る。

【0071】

一部の実施形態では、1種以上の脱水素化炭化水素に富む第1のガスストリームは、さらに同伴コークス化触媒粒子を含み得る。該実施形態では、ステップ(VIII)は、(VIIIa)第1のガスストリームを第1のクエンチ媒体と接触させ、又は第1のガスストリームから熱を間接的に第1の伝熱媒体に移動させ、又はこれらを併用して、冷却ガスストリームを生成するステップ、及び(VIIIb)クエンチ塔内で冷却ガスストリームを第2のクエンチ媒体と接触させるステップ、(VIIIc)1種以上の脱水素化炭化水素を含み得る第3のガスストリームと、液相に第2のクエンチ媒体の少なくとも一部及び同伴コークス化触媒粒子を含み得るスラリーストリームとをクエンチ塔から回収するステップを含むことができ、かつステップ(IX)は、第3のガスストリームの少なくとも一部を圧縮して圧縮ガスストリームを生成するステップを含み得る。一部の実施形態では、変換流出物は、さらにベンゼンを含むことがあり、かつプロセスは、(XI)ベンゼン生成物ストリームをクエンチ塔から取り出すステップをさらに含み得る。

【0072】

炭化水素の第9のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、アルカン及び／又はアルキル芳香族炭化水素のアップグレードプロセスは、米国特許出願第63/231,939号に開示されたプロセスを含み得る。例えば、炭化水素のアップグレードプロセスは、(I)変換ゾーン内で第1の炭化水素含有フィードを流動脱水素触媒粒子と接触させて第1の炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素を引き起こして、コークス化触媒粒子及び1種以上の脱水素化炭化水素を含み得る変換流出物を生成するステップを含むことができる。流動脱水素触媒粒子は、担体上に配置された混入物と、0.025wt%のPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含むことができ、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。プロセスは、(II)変換流出物から、コークス化触媒粒子に富み、かつ1種以上の脱水素化炭化水素が少ない第1のストリームと、1種以上の脱水素化炭化水素に富み、かつ同伴コークス化触媒粒子を含有する第2のストリームとを分離するステップをも含み得る。プロセスは、(III)第2のストリームを第1のクエンチ媒体と接触させて第2の冷却ストリームを生成するステップをも含み得る。プロセスは、(IV)第2の冷却ストリームをクエンチ塔内で第2のクエンチ媒体と接触させるステップをも含み得る。プロセスは、(V)クエンチ塔から、1種以上の脱水素化炭化水素を含み得るガスストリームと、第1の濃縮クエンチ媒体ストリームと、液相に第2のクエンチ媒体の少なくとも一部及び同伴コークス化触媒粒子を含み得るスラリーストリームとを回収するステップをも含み得る。プロセスは、(VI)第1の濃縮クエンチ媒体の少なくとも一部をステップ(III)に再循環させるステップをも含み得る。プロセスは、(VII)同伴コークス化触媒粒子の少なくとも一部をスラリーストリームから分離して第2の回収クエンチ媒体ストリーム及び回収同伴コークス化触媒粒子ストリームを与えるステップをも含み得る。プロセスは、(VIII)第2の回収クエンチ媒体ストリームの少なくとも一部をステップ(IV)に再循環させるステップをも含み得る。

【0073】

一部の実施形態では、プロセスは、(IX)第1のストリーム中のコークス化触媒粒子の少なくとも一部及び回収同伴触媒粒子ストリーム中のコークス化触媒粒子の少なくとも一部を燃焼ゾーン内で酸化剤及び場合により燃料と接触させて、コークス及び存在する場合は燃料の少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒粒子及び燃焼ガスを含み得る燃焼流出物を生成するステップ；(X)燃焼ガスストリームと再生触媒粒子ストリームを分離するステップ；及び(XI)追加量の第1の炭化水素含有フィードを、再生触媒粒子ストリームからの流動再生触媒粒子と接触させて、再コークス化触媒粒子及び追加の1種以上の脱水素化炭化水素を含む追加の変換流出物を生成するステップをも含み得る。
一部の実施形態では、プロセスは、場合により、(XII)回収同伴触媒粒子ストリームの少なくとも一部を金属再生利用施設に輸送するステップ；及び(XIII)回収同伴コークス化触媒粒子ストリーム中のコークス化触媒粒子からPt並びに、存在する場合、Ni及び／又はPdの少なくとも一部を回収するステップをさらに含み得る。一部の実施形態では、プロセスは、(XIV)ステップ(VII)の前にスラリーストリームを冷却して冷却スラリーストリームを生成するステップをさらに含み得る。一部の実施形態では、変換流出物は、ベンゼンを含むこともあり、プロセスは、(XV)ベンゼン生成物ストリームをクエンチ塔から取り出すステップをさらに含み得る。

【0074】

炭化水素の第10のアップグレードプロセス
一部の実施形態では、アルカンのアップグレードプロセスは、米国特許出願第63/222,733号に開示されたプロセスを含み得る。例えば、アルカンの脱水素プロセスは、1種以上のアルカン、例えば、プロパンを含む第1の炭化水素含有フィードを、中に配置された触媒組成物を含み得る反応器に導入するステップを含むことができる。触媒組成物は、担体上に配置された混入物と、0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含むことができ、担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。プロセスは、反応器内で第1の炭化水素含有フィードを触媒組成物と接触させて高温脱水素化生成物を生成するステップをも含むことができ、この高温脱水素化生成物は触媒組成物の少なくとも一部を含む。プロセスは、一次分離装置と、一次分離装置の下流にあり、かつ一次分離装置と流体連絡している二次分離装置とにおいて、高温脱水素化生成物から触媒組成物の少なくとも一部を分離するステップをも含み得る。プロセスは、二次分離装置から高温脱水素化生成物が出た後に、高温脱水素化生成物をクエンチストリームと混ぜ合わせて、高温脱水素化生成物を冷却し、中間温度の脱水素化生成物を形成するステップであって、クエンチストリームが炭化水素を含むステップをも含み得る。プロセスは、中間温度の脱水素化生成物を冷却して冷却脱水素化生成物を形成するステップをも含み得る。

【0075】

一部の実施形態では、クエンチストリームは液体炭化水素を含むことがあり、中間温度の生成物は、完全に固相内にあり得る。一部の実施形態では、高温脱水素化生成物とクエンチストリームの混合は、反応器のプレナムセクション内で起こり得る。一部の実施形態では、プロセスは、反応器の下流で冷却脱水素化生成物を熱交換器又は二次クエンチストリームでさらに冷却するステップをさらに含むことができ、このクエンチストリームは、熱交換器又は二次クエンチストリームによってさらに冷却された後の冷却脱水素化生成物の少なくとも一部を含み得る。
炭化水素の第2から第10のアップグレードプロセスは、当業者には明らかなように、炭化水素の第1のアップグレードプロセスに関して述べたのと同一又は類似のプロセス条件、例えば操作温度、圧力、特定ステップについての時間間隔、WHSV等を含み得ることを理解すべきである。

【0076】

第1のアップグレードされた炭化水素の回収及び使用
一部の実施形態では、第1から第10の炭化水素アップグレードプロセスのいずれか1つを経て生成される第1のアップグレードされた炭化水素は、少なくとも1種のアップグレードされた炭化水素、例えば、オレフィン、水、未反応炭化水素、分子水素等を含み得る。第1のアップグレードされた炭化水素は、回収され得るか又は他の方法で任意の従来プロセスを経て、例えば、1つ以上の従来プロセスによって得ることができる。このような1つのプロセスは、流出物を冷却及び／又は圧縮して、存在する可能性があるいずれもの水及びいずれもの重質炭化水素の少なくとも一部を濃縮し、オレフィン及びいずれもの未反応アルカン又はアルキル芳香族炭化水素を主に気相内に残すステップを含み得る。オレフィン及び未反応アルカン又はアルキル芳香族炭化水素は、その後1つ以上の分離器ドラム内で反応生成物から除去され得る。例えば、1つ以上のスプリッター又は蒸留カラムを用いて第1の未反応炭化水素含有フィードから脱水素化生成物を分離することができる。
一部の実施形態では、回収オレフィン、例えば、プロピレンは、ポリマーを生成するために使用され得る。例えば、回収プロピレンは、重合されて、回収プロピレン由来のセグメント又単位を有するポリマー、例えばポリプロピレン、エチレン-プロピレンコポリマー等を生成することができる。回収イソブテンは、例えば、下記：含酸素物質、例えばメチルtert-ブチルエーテル、燃料添加剤、例えばジイソブテン、合成エラストマーポリマー、例えばブチルゴム等を生成するために使用可能である。

【0077】

触媒の再生プロセス
一部の実施形態では、触媒組成物の再生プロセスは、米国特許出願第63/195,966号に開示された再生プロセスを含み得る。例えば、担体上に配置された混入物と、0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み得る10wt%までのプロモーターとを含み得る少なくとも部分的に失活した触媒組成物を再生するために使用可能な再生プロセス。この担体は少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は担体の質量に基づいている。一部の実施形態では、混入物はコークスであるか又はコークスを含み得る。プロセスは、(I)少なくとも部分的に失活した触媒組成物を、加熱ガス混合物であって、その総モルに基づいて5モル%超の濃度でH₂Oを含み得る加熱ガス混合物を用いて加熱して前駆触媒組成物を生成するステップを含むことができる。プロセスは、(II)酸化性ガスであって、その総モルに基づいて5モル%以下のH₂Oを含み得る酸化性ガスを供給するステップを含むこともできる。プロセスは、(III)前駆触媒組成物を620℃～1,000℃の範囲の酸化温度で少なくとも30秒、好ましくは少なくとも1分、好ましくは少なくとも5分の持続時間にわたって酸化性ガスと接触させて酸化前駆触媒組成物を生成するステップをも含み得る。プロセスは、(IV)酸化前駆触媒組成物から再生触媒組成物を得るステップをも含み得る。一部の実施形態では、加熱ガス混合物は、燃料を酸化ガスで燃焼させることによって生成され得る。一部の実施形態では、燃料はH₂、CO、及び炭化水素の少なくとも1種を含むことができ、酸化ガスはO₂を含み得る。一部の実施形態では、酸化性ガスは、限定するものではないが、O₂、O₃、CO₂、又はその混合物であるか又はこれらを含むことができ、5モル%以下のH₂Oを含み得る。

【0078】

炭化水素の第11のアップグレードプロセス
炭化水素の第11のアップグレードプロセスは、炭化水素含有フィード(第2の炭化水素含有フィード)を、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む触媒組成物と接触させて第2の炭化水素含有フィードの少なくとも一部の改質を引き起こして、コークス化触媒組成物と、一酸化炭素及び分子水素を含み得る流出物とを生成するステップを含むことができる。触媒組成物と第2の炭化水素含有フィードは、任意の適切な環境、例えば1つ以上の反応器内に配置された1つ以上の反応ゾーン又は変換ゾーン内で相互に接触されて、流出物及びコークス化触媒組成物を生成し得る。反応ゾーン又は変換ゾーンは、1つ以上の固定床反応器、1つ以上の流動若しくは移動床反応器、1つ以上の逆流反応器、又はその任意の組み合わせ内に配置されるか又は他の様式で位置し得る。説明を明瞭かつ容易にするため、改質反応については流動床反応器の文脈で論じるが、固定床反応器、逆流若しくは移動床反応器、又は任意の他の反応器を用いて第2の炭化水素含有フィードの改質を行えることを理解すべきである。

【0079】

連続反応プロセス又は不連続反応プロセスによって改質反応を利用して改質炭化水素を生成することができる。一部の実施形態では、反応プロセスは、改質ステップ、及び再生ステップ、例えば、発熱反応を含むことができ、これらは反応器の改質ゾーンと再生ゾーンの間で流動触媒組成物が輸送されながら連続的に動作する。吸熱反応は、触媒組成物の存在下での炭化水素改質を含み得る。未使用の炭化水素及び再生流動触媒粒子が改質ゾーンに入り得る。改質ゾーン内でしばらく過ごした後、炭化水素は少なくとも部分的に改質生成物に変換され、これは使用済み触媒組成物と一緒に改質ゾーンを出ることができる。改質生成物及び未反応フィードは、1つ以上の分離装置によって使用済み触媒から分離され得る。分離装置からの改質生成物及び未反応フィードは、さらなる精製のために下流に進み、使用済み触媒は、再生のための再生ゾーンに送られ得る。発熱性再生反応は、燃焼条件下での酸化剤及び場合により燃料の反応であって、再生触媒及び煙道ガスを生成し得る。再生後、再生触媒は、1つ以上の分離装置によって煙道ガスから分離され、輸送されて改質ゾーンに戻って、さらなる炭化水素フィードと合流して改質ゾーンに入って、さらなる改質反応を惹起することができる。改質ステップは、CO₂及び／又はH₂O並びに炭化水素、例えば、CH₄を、H₂及びCOを含む合成ガスに変換することができる。再生ステップは、反応体、例えば、使用済み触媒上に配置されたコークス及び／又は任意的な燃料及び酸化剤を燃焼させて、改質反応を推進するために使用可能な熱をもたらすことができる再生触媒を加熱する熱を発生させ得る。一部の実施形態では、触媒は、再生ステップ中に600℃、700℃、又は800℃から1,000℃、1,300℃、又は1,600℃までの範囲の平均温度に加熱され得る。

【0080】

実例となる燃料は、限定するものではないが、炭化水素、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、若しくは水蒸気含有炭化水素、例えば天然ガス、分子水素、及び／若しくは他の可燃性化合物であるか又はこれらを含み得る。酸化剤はO₂であるか又はO₂を含み得る。一部の実施形態では、酸化剤は、空気、O₂富化空気、O₂枯渇空気、若しくは任意の他の適切なO₂含有ストリームであるか又はこれらを含み得る。
触媒組成物の再生は、触媒粒子からのコークスの除去に相当し得る。一部の実施形態では、改質中、改質ゾーンに導入されたフィードの一部がコークスを形成し得る。このコークスは、触媒の触媒部位(例えば金属部位)へのアクセスを妨害する可能性がある。再生中に、改質中に生じたコークスの少なくとも一部がCO又はCO₂として除去され得る。触媒の再生は、触媒のいずれもの凝集活性相、例えばPtの再分散にも相当し得る。

【0081】

第2の炭化水素含有フィードは、限定するものではないが、1種以上の改質可能C₁-C₁₆炭化水素、例えばアルカン、アルケン、シクロアルカン、アルキル芳香族炭化水素、若しくはその任意の混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、第2の炭化水素含有ストリームは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、若しくはその混合物であるか又はこれらを含み得る。一部の実施形態では、第2の炭化水素含有フィードは、触媒組成物に35kPa-a未満の圧力下で曝露され得る。例えば、第2の炭化水素含有フィードは、0.7kPa-a、2kPa-a、3.5kPa-a、5kPa-a、又は10kPa-aから15kPa-a、20kPa-a、25kPa-a、又は30kPa-aまでの範囲の圧力下で触媒組成物に曝露され得る。他の実施形態では、第2の炭化水素含有フィードは35kPa-a～15MPa-aの範囲の圧力下で触媒組成物に曝露され得る。さらに他の実施形態では、第2の炭化水素含有フィードは、0.7kPa-a、2kPa-a、5kPa-a、20kPa-a、35kPa-a、50kPa-a、又は100kPa-aから200kPa-a、1MPa-a、3MPa-a、5MPa-a、10MPa-a、又は15MPa-aまでの範囲の圧力下で触媒組成物に曝露され得る。さらに他の実施形態では、第2の炭化水素含有フィードは、2.8MPa-a未満、2.5MPa-a未満、2.2MPa-a未満、又は2MPa-a未満の圧力下で触媒組成物に曝露され得る。

【0082】

第2の炭化水素含有フィード、例えば、CH₄の改質反応は、H₂Oの存在下(水蒸気改質)、CO₂の存在下(乾式改質)、又はH₂OとCO₂の両方の存在下(双改質)で起こり得る。CH₄の水蒸気改質、乾式改質、及び双改質に関する化学量論の例を方程式(1)～(3)に示す。
(1)乾式改質：CH₄＋CO₂＝2CO＋2H₂
(2)水蒸気改質：CH₄＋H₂O＝CO＋3H₂
(3)双改質:3CH₄＋2H₂O＋CO₂＝4CO＋8H₂
方程式(1)～(3)に示すように、乾式改質は、水蒸気改質より低いH₂とCOの比をもたらし得る。水蒸気のみで行われる改質反応は、一般的に約3、例えば2.5～3.5のH₂:COモル比を有する合成ガスを生成し得る。対照的に、CO₂のみで行われる改質反応は、一般的に約1又は1未満のH₂:COモル比を有する合成ガスを生成し得る。改質中にCO₂とH₂Oの組み合わせを使用することによって、結果として生じる合成ガスの種々多様のH₂とCOの比をもたらすように改質反応を制御することができる。

【0083】

第2の炭化水素含有フィードの改質反応は、O₂の存在下で行われることもあり、又は部分的にO₂の存在下で行われることもあり、これはしばしば部分酸化反応と呼ばれる。部分酸化及び完全酸化の化学量論の例を方程式(4)及び(5)に示す。
(4)部分酸化：CH₄＋0.5O₂＝CO＋2H₂
(5)完全酸化：CH₄＋2O₂＝CO₂＋2H₂O
メタンの部分酸化中に、メタンのある程度の完全酸化が避けられないことがある。該反応では、メタンの完全酸化中に生じたCO₂及びH₂Oは、反応(1)～(3)の1つ以上によってメタンをさらに改質し得る。
合成ガス中のH₂とCOの比は、水性ガスシフト平衡にも左右され得ることに留意すべきである。方程式(1)～(4)の化学量論は概ね1～3の比を示すが、合成ガス中の合成ガス中のH₂とCOの平衡量は反応化学量論と異なり得る。平衡量は、方程式(6)に示す反応に基づくH₂、CO、CO₂及びH₂Oの濃度に関する水性ガスシフト平衡に基づいて決定され得る。

【化2】

【0084】

一部の実施形態では、触媒組成物は水性ガスシフト触媒としても役立ち得る。従って、H₂及びCOを生成するための反応環境がH₂O及び／又はCO₂をも含む場合、改質反応からの初期化学量論は、水性ガスシフト平衡に基づいて変化する可能性がある。しかしながら、この平衡は、CO及びH₂Oの生成に好ましいより高い温度では、温度依存性でもある。結果として、合成ガスの形成時にもたらされるH₂とCOの比は、合成ガス生成時の反応ゾーン内の温度における水性ガスシフト平衡に制約される。
合成ガスのH₂:COモル比を調整する能力は、種々多様の合成ガスアップグレードプロセスと併用できる柔軟性のあるプロセスを提供する。実例となる合成ガスアップグレードプロセスとしては、限定するものではないが、フィッシャー・トロプシュプロセス、メタノール及び／又は他のアルコール、例えば、1種以上のC₁-C₄アルコールの合成、発酵プロセス、水素を分離してH₂リッチ生成物、ジメチルエーテル、及びその組み合わせを生成し得る分離プロセスを挙げることができる。これらの合成ガスアップグレードプロセスは当業者に周知である。一部の実施形態では、アップグレードされた生成物は、限定するものではないが、メタノール、合成原油、ディーゼル、潤滑剤、ワックス、オレフィン、ジメチルエーテル、他の化学物質、又はその任意の組み合わせを含み得る。

【0085】

第2の炭化水素含有フィードの改質の実施に適したシステムとしては、技術上周知のシステム、例えば、国際公開第WO2017078894号に開示された固定床反応器；米国特許第3,888,762号；第7,102,050号；第7,195,741号；第7,122,160号；及び第8,653,317号；及び米国特許出願公開第2004/0082824号；第2008/0194891号に開示された流動ライザー型反応器及び／又はダウナー型反応器；並びに米国特許第7,740,829号；第8,551,444号；第8,754,276号；第9,687,803号；及び第10,160,708号；及び米国特許出願公開第2015/0065767号及び第2017/0137285号；並びに国際公開第WO2013169461号に開示された逆流反応器を挙げることができる。

【0086】

フィード及びエネルギー
本明細書に記載の炭化水素含有フィードは化石燃料源又は非化石燃料源のどちらかに由来し得る。例えば、プロパンは、フィードとしてバイオマスを用いるプロセスの生成物又は副生物であり得る。また、本研究で述べる燃料は化石燃料源又は非化石燃料源のどちらかに由来し得る。例えば、メタン又はH₂は、フィードとしてバイオマスを用いるプロセスの生成物又は副生物であり得る。本研究で述べる燃料は再生可能電気等の再生可能エネルギーから作られることもある。例えば、再生可能電気を用いて水電解によってH₂を生成することができる。本明細書に記載のプロセスに用いられるエネルギーは、燃料の代わりに再生可能電気によって供給されることもある。

【実施例】

【0087】

実施例：
下記非限定例を参照して前述の考察をさらに説明することができる。下記手順に従って触媒組成物1～12を調製した。
下記手順に従って触媒組成物1～14を調製した。各触媒組成物のため、80wt%のMgO及び20wt%のAl₂O₃を含有し、かつ150m²/gの表面積を有する混合Mg/Al金属酸化物であるPURALOX(登録商標)MG80/150(3グラム)(Sasol)を空気下550℃で3時間か焼して担体を形成した。触媒組成物(Acros Organics)を作るために使用時には適量の塩化スズ(IV)五水和物及び／又は触媒組成物(Sigma Aldrich)を作るために使用時には適量のクロロ白金酸と、1.8mlの脱イオン水とを含有する溶液を小型ガラスバイアルで調製した。各触媒組成物のためにか焼したPURALOX(登録商標)MG80/150担体(2.3グラム)に対応溶液を含浸させた。この含浸材料を密閉容器中で室温(RT)にて24時間平衡にさせ、110℃で6時間乾燥させ、800℃で12時間か焼した。表1は、担体の質量に基づいた各触媒組成物の名目上のPt及びSnの含量を示す。

【0088】

【表1】

【0089】

上記触媒を使用する実施例
触媒組成物1～8(それぞれ、実施例1～8)を使用する固定床実験を約100kPa絶対圧で行った。ガスクロマトグラフ(GC)を用いて反応器流出物の組成を測定した。次に反応器流出物中の各成分の濃度を用いてC₃H₆の収率及び選択性を計算した。これらの実施例で報告したC₃H₆の収率及び選択性は炭素モル基準で計算した。
各実施例では、0.3gの触媒組成物を適量の石英希釈剤と混合し、石英反応器に充填した。希釈剤の量は、触媒床(触媒＋希釈剤)が石英反応器の等温ゾーンと重なり、作動中に触媒床が大部分は等温になるように決めた。石英チップ／ロッドで反応器のデッドボリュームを満たした。
t_rxnの開始時及びt_rxnの終了時のC₃H₆の収率及び選択性をそれぞれY_ini、Y_end、S_ini、及びS_endと表し、下表2及び3に百分率として報告する。

【0090】

実施例1～8のプロセスステップは以下のとおりだった。1.システムに不活性ガスを流した。2.反応ゾーンに不活性ガスを通しながら、乾燥空気を83.9sccmの流速で反応ゾーンのバイパスに通した。反応ゾーンを800℃の再生温度まで加熱した。3.次に乾燥空気を83.9sccmの流速で反応ゾーンに10分間通して触媒を再生した。4.システムに不活性ガスを流した。5.反応ゾーンに不活性ガスを通しながら、10vol%のH₂と90vol%のArとを有するH₂含有ガスを46.6sccmの流速で反応ゾーンのバイパスに特定時間にわたって通した。この後にH₂含有ガスを800℃の反応ゾーンの中を3秒間流した。6.システムに不活性ガスを流した。このプロセス中に、反応ゾーンの温度を800℃から670℃の反応温度に変えた。7.反応ゾーンに不活性ガスを通しながら、81vol%のC₃H₈、9vol%の不活性ガス(Ar又はKr)及び10vol%の水蒸気を含む炭化水素含有(HCgas)フィードを35.2sccmの流速で反応ゾーンのバイパスに特定時間にわたって通した。次に炭化水素含有フィードを670℃の反応ゾーンに10分間通した。フィードを反応ゾーンのバイパスから反応ゾーンに切り替えたらすぐに反応流出物のGCサンプリングを開始した。
上記プロセスステップを安定性能が得られるまで周期的に繰り返した。表2及び表3は、わずか0.025wt%のPt及び1wt%のSnを含有する触媒6が、0.4wt%のPt及び1wt%のSnを含有する触媒1と比較して同様の収率と同様の選択性を両方有したことを示し、これは驚くべきかつ予想外だった。全くPtを含まない触媒8は、認識できるプロピレン収率を示さなかった。

【0091】

【表2】

【0092】

【表3】

【0093】

上記と同じステップ1～7を利用して触媒9～14をも試験した。表4は、担体の質量に基づいて0.1wt%のPtを含む触媒組成物について最適のプロピレン収率のためにはSnのレベルが低すぎても高すぎてもいけないことを示す。

【0094】

【表4】

【0095】

表5は、担体の質量に基づいて0.0125wt%のPtを含む触媒組成物について最適のプロピレン収率のためにはSnのレベルが高すぎても低すぎてもいけないことを示す。

【0096】

【表5】

【0097】

ステップ7における35.2sccmに代えて17.6sccmの流速を用いたことを除き、上記と同じプロセスステップ1～7を利用して、わずか0.025wt%のPt及び1wt%のSnを含有する触媒6を寿命試験にも供した。図は、触媒6が、204サイクルにわたって性能を維持したことを示す(x軸は時間であり、y軸はC₃H₆の収率及びC₃H₆に対する選択性で、両方とも炭素モル%である)。

【0098】

実施形態のリスト
本開示は、下記非限定実施形態をさらに含み得る。
A1.炭化水素のアップグレードプロセスであって、(I)炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む触媒組成物と接触させて炭化水素含有フィードの少なくとも一部の改質を引き起こして、コークス化触媒組成物と、H₂及びCOを含む合成ガスとを生成するステップを含み、ここで、炭化水素含有フィードは、1種以上のC₁-C₁₆炭化水素及びH₂O、CO₂、又はH₂OとCO₂との混合物を含み、炭化水素含有フィードと触媒組成物は、400℃以上の温度で接触され、担体は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、触媒組成物は、担体の質量に基づいて0.025wt%までのPt及び10wt%までのプロモーターを含み、プロモーターは、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含む、プロセス。
A2.さらに(II)コークス化触媒組成物の少なくとも一部を酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒組成物及び燃焼ガスを生成するステップを含む、A1に記載のプロセス。
A3.さらに(III)燃料を酸化剤及び触媒組成物と接触させて燃料の少なくとも一部の燃焼を引き起こすステップを含む、A2に記載のプロセス。
A4.さらに(IV)追加量の炭化水素含有フィードを再生触媒組成物の少なくとも一部と接触させて、再コークス化触媒組成物及び追加の流出物を生成するステップを含む、A2又はA3に記載のプロセス。

【0099】

A5.炭化水素含有フィードが、流動床反応器内で触媒組成物と接触される、A1～A4のいずれかに記載のプロセス。
A6.炭化水素含有フィードが、固定床反応器内で触媒組成物と接触される、A1～A4のいずれかに記載のプロセス。
A7.炭化水素含有フィードが、逆流反応器内で触媒組成物と接触される、A1～A4のいずれかに記載のプロセス。
A8.触媒組成物が、担体の質量に基づいて、0.001wt%、0.005wt%、又は0.007wt%から0.01wt%、0.015wt%、0.018wt%、0.02wt%、0.022wt%、又は0.025wt%までのPtを含む、A1～A7のいずれかに記載のプロセス。
A9.触媒組成物が、担体の質量に基づいて、0.25wt%、0.5wt%、又は1wt%から3wt%、5wt%、又は10wt%までのプロモーターを含む、A1～A8のいずれかに記載のプロセス。
A10.触媒組成物が、担体の質量に基づいて5wt%までの量で担体上に配置されたLi、Na、K、Rb、Cs、その組み合わせ、又はその混合物を含むアルカリ金属元素をさらに含む、A1～A9のいずれかに記載のプロセス。
A11.触媒組成物が、流動可能固体のゲルダートA又はゲルダートB定義と一致するサイズ及び粒子密度を有する粒子の形態である、A1～A10のいずれかに記載のプロセス。

【0100】

A12.第2族元素がMgを含み、第2族元素の少なくとも一部がMgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、A1～A11のいずれかに記載のプロセス。
A13.第2族元素がMgを含み、第2族元素の少なくとも一部が混合Mg/Al酸化物の形態にある、A1～A12のいずれかに記載のプロセス。
A14.担体がさらに第13族元素を含み、第2族元素がMgを含み、第13族元素がAlを含み、担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001、0.01、0.1、又は1から6、12.5、100、又は1,000までの範囲内である、A1～A13のいずれかに記載のプロセス。
A15.担体がさらに第13族元素を含み、プロモーターがSnを含み、第2族元素がMgを含み、第13族元素がAlを含み、触媒組成物が、担体の質量に基づいて0.001wt%、0.005wt%、又は0.007wt%から0.01wt%、0.015wt%、0.018wt%、0.02wt%、0.022wt%、又は0.025wt%までのPt及び0.25wt%、0.5wt%、又は1wt%から3wt%、5wt%、又は10wt%までのSnを含み、担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001～1,000、0.01～100、0.1～12.5、又は1～6の範囲内である、A1～A14のいずれかに記載のプロセス。
A16.有効なフィッシャー・トロプシュ条件下、フィッシャー・トロプシュ触媒の存在下で合成ガスの少なくとも一部を反応させて、アップグレードされた生成物を生成するステップであって、フィッシャー・トロプシュ触媒組成物が、シフトフィッシャー・トロプシュ触媒又は非シフトフィッシャー・トロプシュ触媒を含む、ステップと、合成ガスの少なくとも一部を発酵プロセスにさらしてアルコール、有機酸、又はその混合物を生成するステップと、合成ガスの少なくとも一部を触媒と接触させて少なくとも1種のC₁-C₄アルコールを生成するステップと、H₂を合成ガスから分離してH₂リッチ生成物を生成するステップとの少なくとも1つをさらに含む、A1～A15のいずれかに記載のプロセス。

【0101】

B1.触媒組成物の製造プロセスであって、(I)第2族元素含有化合物及び液体媒体を含むスラリー又はゲルを調製するステップと、(II)スラリー又はゲルを噴霧乾燥させて、第2族元素を含む噴霧乾燥担体粒子を生成するステップとを含み、ここで、下記(i)及び(ii)：(i)Ptがスラリー又はゲル中にPt含有化合物の形態で存在し、かつ触媒組成物は、Ptがその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び(ii)噴霧乾燥粒子をPt含有化合物と接触させることによってPtが噴霧乾燥担体粒子上に堆積されて、Pt含有噴霧乾燥担体粒子を生成し、かつ触媒組成物は、Ptがその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含む触媒粒子を含む；の少なくとも1つが満たされ、かつ下記(iii)及び(iv)：(iii)プロモーター元素を含む化合物がスラリー又はゲル中に存在し、かつ触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び(iv)プロモーター元素を含む化合物が噴霧乾燥担体粒子上に堆積されてプロモーター含有噴霧乾燥担体粒子を生成し、かつ触媒組成物は、プロモーター元素がその上に配置されている噴霧乾燥担体粒子を含む触媒粒子を含む；の少なくとも1つが満たされ、ここで、プロモーター元素は、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、又はその組み合わせ、又はその混合物を含み、触媒粒子は、噴霧乾燥担体粒子の質量に基づいて0.025wt%までのPt及び10wt%までのプロモーターを含み、かつ触媒粒子は、噴霧乾燥担体粒子の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の第2族元素を含む、プロセス。

【0102】

B2.Pt含有化合物がスラリー又はゲル中に存在する、B1に記載のプロセス。
B3.Pt含有化合物が噴霧乾燥担体粒子上に堆積される、B1又はB2に記載のプロセス。
B4.プロモーター元素を含む化合物がスラリー又はゲル中に存在する、B1～B3のいずれかに記載のプロセス。
B5.プロモーター元素を含む化合物が噴霧乾燥担体粒子上に堆積される、B1～B4のいずれかに記載のプロセス。
B6. 第2族元素がMgを含み、噴霧乾燥担体粒子中の第2族元素の少なくとも一部が、混合Mg/Al金属酸化物の形態にある、B1～B5のいずれかに記載のプロセス。
B7.さらに(III)噴霧乾燥担体粒子を酸化雰囲気下でか焼してか焼担体粒子を生成するステップを含み、ここで、触媒組成物は、第2族元素を含み、かつPt及びプロモーター元素がその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含む、B1～B6のいずれかに記載のプロセス。
B8.さらに(IV)か焼担体粒子をステップ(III)後に水和させて水和担体粒子を生成するステップと、(V)水和担体粒子をか焼して、再か焼担体粒子を含む触媒組成物を生成するステップとを含み、ステップ(IV)及び(V)によって生成される触媒粒子は、ASTM D5757-11(2017)に従って測定して、ステップ(III)で生成されるか焼粒子の1時間後摩耗損失より小さい1時間後摩耗損失を有する、B7に記載のプロセス。

【0103】

種々の用語を上で定義した。請求項に用いられる用語が上で定義されていない限りでは、少なくとも1つの刊行物又は発行された特許に反映されたように当業者がその用語に与えた最も広い定義を与えるべきである。さらに、本出願で引用した全ての特許、試験手順、及び他の文書は、参照することにより該開示が本出願と矛盾しない程度まで完全に援用され、かつ該援用が許容される全ての権限のために援用される。
前述の説明は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本範囲を逸脱することなく本発明の他のさらなる実施形態を考案することが可能であり、本発明の範囲は、下記特許請求の範囲によって決められる。

【図1】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-20

【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】

担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含む10wt%までのプロモーターとを含む触媒組成物であって、前記担体は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は、前記担体の質量に基づいている、前記触媒組成物。

【請求項2】

前記触媒組成物が、前記担体の質量に基づいて0.001wt%～0.025wt%のPtを含む、請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項3】

前記プロモーターがSnを含む、請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項4】

前記担体の質量に基づいて5wt%までの量で、前記担体上に配置されたLi、Na、K、Rb、Cs、又はその組み合わせ、又はその混合物を含むアルカリ金属元素をさらに含む、請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項5】

前記触媒組成物が、流動可能固体のゲルダートA又はゲルダートB定義と一致するサイズ及び粒子密度を有する粒子の形態である、請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項6】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項7】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、混合Mg/Al金属酸化物の形態にある、
請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項8】

前記担体がさらに第13族元素を含み、
前記第2族元素がMgを含み、前記第13族元素がAlを含み、
前記担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ
前記混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001～1,000の範囲内である、
請求項1に記載の触媒組成物。

【請求項9】

前記担体がさらに第13族元素を含み、
前記プロモーターがSnを含み、前記第2族元素がMgを含み、前記第13族元素がAlを含み、
前記触媒組成物が、前記担体の質量に基づいて0.001wt%～0.025wt%のPt及び0.25wt%～10wt%のSnを含み、
前記担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ
前記混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001～1,000の範囲内である、
請求項1～8のいずれか1項に記載の触媒組成物。

【請求項10】

触媒組成物の製造方法であって、
(I)第2族元素含有化合物及び液体媒体を含むスラリー又はゲルを調製するステップと、(II)前記スラリー又はゲルを噴霧乾燥させて、前記第2族元素を含む噴霧乾燥粒子を生成するステップと、
(III)前記噴霧乾燥粒子を酸化雰囲気下でか焼して、前記第2族元素を含むか焼担体粒子を生成するステップとを含み、
ここで、下記(i)、(ii)、及び(iii)：
(i)Ptが前記スラリー又はゲル中にPt含有化合物の形態で存在し、かつ前記触媒組成物は、Ptがその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；
(ii)前記噴霧乾燥粒子をPt含有化合物と接触させることによって前記噴霧乾燥粒子上にPtが堆積されてPt含有噴霧乾燥粒子を生成し、かつ前記触媒組成物は、Ptがその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び
(iii)前記か焼担体粒子をPt含有化合物と接触させることによって前記か焼担体粒子上にPtが堆積されてPt含有か焼担体粒子を生成し、かつ前記方法は、(IV)前記Pt含有か焼担体粒子をか焼して、Ptがその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含み、前記触媒組成物は前記再か焼担体粒子を含む；
の少なくとも1つが満たされ、
かつ下記(iv)、(v)、及び(vi)：
(iv)プロモーター元素を含む化合物が前記スラリー又はゲル中に存在し、かつ前記触媒組成物は、前記プロモーター元素がその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；
(v)プロモーター元素を含む化合物が前記噴霧乾燥粒子上に堆積されてプロモーター含有噴霧乾燥粒子を生成し、かつ前記触媒組成物は、前記プロモーター元素がその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び
(vi)プロモーター元素を含む化合物が前記か焼担体粒子上に堆積されてプロモーター含有か焼担体粒子を生成し、かつ前記方法は、(V)前記プロモーター含有か焼担体粒子をか焼して、前記プロモーター元素がその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含み、前記触媒組成物は前記再か焼担体粒子を含む；
の少なくとも1つが満たされ、
ここで、前記プロモーター元素は、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み、
前記触媒粒子は、前記か焼担体粒子又は前記再か焼担体粒子の質量に基づいて0.025wt%までの量でPt及び10wt%までの量で前記プロモーター元素を含み、かつ
前記触媒粒子は、前記か焼担体粒子又は前記再か焼担体粒子の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の前記第2族元素を含む、
前記方法。

【請求項11】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、請求項10に記載の方法。

【請求項12】

炭化水素のアップグレード方法であって、
(I)炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む触媒組成物と接触させて前記炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、コークス化触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含む流出物とを生成するステップを含み、
ここで、
前記炭化水素含有フィードは、1種以上のC₂-C₁₆直鎖若しくは分岐アルカン、又は1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、又は1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み、
前記炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で、≦3時間の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され、この炭化水素分圧は、前記炭化水素含有フィード中のいずれものC₂-C₁₆アルカン及びいずれものC₈-C₁₆アルキル芳香族炭化水素の総分圧であり、
前記担体は、前記担体の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、
前記触媒組成物は、前記担体の質量に基づいて0.025wt%までのPt及び10wt%までのプロモーターを含み、
前記プロモーターは、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み、かつ
前記1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、及び脱水素環化炭化水素の少なくとも1種を含む、
前記方法。

【請求項13】

さらに
(II)前記コークス化触媒組成物の少なくとも一部を酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒組成物及び燃焼ガスを生成するステップと、
(III)追加量の前記炭化水素含有フィードを前記再生触媒組成物の少なくとも一部と接触させて、再コークス化触媒組成物及び追加の流出物を生成するステップと
を含み、ここで、ステップ(I)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒組成物の接触から、ステップ(III)の前記追加量の炭化水素含有フィードと前記再生触媒組成物の接触までのサイクル時間が≦5時間である、
請求項12に記載の方法。

【請求項14】

前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、かつステップ(I)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒組成物の接触が、≧85%のプロピレン選択性で少なくとも52%のプロピレン収率を有する、請求項12に記載の方法。

【請求項15】

前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、請求項12～14のいずれか1項に記載の方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0103】

種々の用語を上で定義した。請求項に用いられる用語が上で定義されていない限りでは、少なくとも1つの刊行物又は発行された特許に反映されたように当業者がその用語に与えた最も広い定義を与えるべきである。さらに、本出願で引用した全ての特許、試験手順、及び他の文書は、参照することにより該開示が本出願と矛盾しない程度まで完全に援用され、かつ該援用が許容される全ての権限のために援用される。
前述の説明は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本範囲を逸脱することなく本発明の他のさらなる実施形態を考案することが可能であり、本発明の範囲は、下記特許請求の範囲によって決められる。
本発明のまた別の態様は、以下の通りであってもよい。
〔１〕担体上に配置された0.025wt%までのPtと、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含む10wt%までのプロモーターとを含む触媒組成物であって、前記担体は、少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、全ての質量パーセント値は、前記担体の質量に基づいている、前記触媒組成物。
〔２〕前記触媒組成物が、前記担体の質量に基づいて0.001wt%～0.025wt%のPtを含む、前記〔1〕に記載の触媒組成物。
〔３〕前記プロモーターがSnを含む、前記〔1〕又は〔2〕に記載の触媒組成物。
〔４〕前記担体の質量に基づいて5wt%までの量で、前記担体上に配置されたLi、Na、K、Rb、Cs、又はその組み合わせ、又はその混合物を含むアルカリ金属元素をさらに含む、前記〔1〕～〔3〕のいずれかに記載の触媒組成物。
〔５〕前記触媒組成物が、流動可能固体のゲルダートA又はゲルダートB定義と一致するサイズ及び粒子密度を有する粒子の形態である、前記〔1〕～〔4〕のいずれかに記載の触媒組成物。
〔６〕前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、前記〔1〕～〔5〕のいずれかに記載の触媒組成物。
〔７〕前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、混合Mg/Al金属酸化物の形態にある、
前記〔1〕～〔6〕のいずれかに記載の触媒組成物。
〔８〕前記担体がさらに第13族元素を含み、
前記第2族元素がMgを含み、前記第13族元素がAlを含み、
前記担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ
前記混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001～1,000の範囲内である、
前記〔1〕～〔7〕のいずれかに記載の触媒組成物。
〔９〕前記担体がさらに第13族元素を含み、
前記プロモーターがSnを含み、前記第2族元素がMgを含み、前記第13族元素がAlを含み、
前記触媒組成物が、前記担体の質量に基づいて0.001wt%～0.025wt%のPt及び0.25wt%～10wt%のSnを含み、
前記担体が混合Mg/Al金属酸化物を含み、かつ
前記混合Mg/Al金属酸化物中のMgとAlの質量比が0.001～1,000の範囲内である、
前記〔1〕～〔8〕のいずれかに記載の触媒組成物。
〔１０〕触媒組成物の製造プロセスであって、
(I)第2族元素含有化合物及び液体媒体を含むスラリー又はゲルを調製するステップと、(II)前記スラリー又はゲルを噴霧乾燥させて、前記第2族元素を含む噴霧乾燥粒子を生成するステップと、
(III)前記噴霧乾燥粒子を酸化雰囲気下でか焼して、前記第2族元素を含むか焼担体粒子を生成するステップとを含み、
ここで、下記(i)、(ii)、及び(iii)：
(i)Ptが前記スラリー又はゲル中にPt含有化合物の形態で存在し、かつ前記触媒組成物は、Ptがその上に配置されているか焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；
(ii)前記噴霧乾燥粒子をPt含有化合物と接触させることによって前記噴霧乾燥粒子上にPtが堆積されてPt含有噴霧乾燥粒子を生成し、かつ前記触媒組成物は、Ptがその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び
(iii)前記か焼担体粒子をPt含有化合物と接触させることによって前記か焼担体粒子上にPtが堆積されてPt含有か焼担体粒子を生成し、かつ前記プロセスは、(IV)前記Pt含有か焼担体粒子をか焼して、Ptがその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含み、前記触媒組成物は前記再か焼担体粒子を含む；
の少なくとも1つが満たされ、
かつ下記(iv)、(v)、及び(vi)：
(iv)プロモーター元素を含む化合物が前記スラリー又はゲル中に存在し、かつ前記触媒組成物は、前記プロモーター元素がその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；
(v)プロモーター元素を含む化合物が前記噴霧乾燥粒子上に堆積されてプロモーター含有噴霧乾燥粒子を生成し、かつ前記触媒組成物は、前記プロモーター元素がその上に配置されている前記か焼担体粒子を含む触媒粒子を含む；及び
(vi)プロモーター元素を含む化合物が前記か焼担体粒子上に堆積されてプロモーター含有か焼担体粒子を生成し、かつ前記プロセスは、(V)前記プロモーター含有か焼担体粒子をか焼して、前記プロモーター元素がその上に配置されている再か焼担体粒子を生成するステップをさらに含み、前記触媒組成物は前記再か焼担体粒子を含む；
の少なくとも1つが満たされ、
ここで、前記プロモーター元素は、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み、
前記触媒粒子は、前記か焼担体粒子又は前記再か焼担体粒子の質量に基づいて0.025wt%までの量でPt及び10wt%までの量で前記プロモーター元素を含み、かつ
前記触媒粒子は、前記か焼担体粒子又は前記再か焼担体粒子の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の前記第2族元素を含む、
前記プロセス。
〔１１〕前記噴霧乾燥粒子が550℃～900℃の範囲の温度で≦45分の時間にわたってか焼される、前記〔10〕に記載のプロセス。
〔１２〕前記噴霧乾燥粒子が＜550℃の温度で≦45分の時間にわたってか焼される、前記〔10〕に記載のプロセス。
〔１３〕前記Pt含有化合物が前記スラリー又はゲル中に存在する、前記〔10〕～〔12〕のいずれかに記載のプロセス。
〔１４〕前記Pt含有化合物が前記噴霧乾燥粒子上に堆積される、前記〔10〕～〔13〕のいずれかに記載のプロセス。
〔１５〕前記Pt含有化合物が前記か焼担体粒子上に堆積され、かつ前記プロセスがさらにステップ(IV)を含む、前記〔10〕～〔14〕のいずれかに記載のプロセス。
〔１６〕前記プロモーター元素を含む化合物が前記スラリー又はゲル中に存在する、前記〔10〕～〔15〕のいずれかに記載のプロセス。
〔１７〕前記プロモーター元素を含む化合物が前記噴霧乾燥粒子上に堆積される、前記〔10〕～〔16〕のいずれかに記載のプロセス。
〔１８〕前記プロモーター元素を含む化合物が前記か焼担体粒子上に堆積され、かつ前記プロセスがさらにステップ(V)を含む、前記〔10〕～〔17〕のいずれかに記載のプロセス。
〔１９〕さらに、
(VI)ステップ(III)後に前記か焼担体粒子を水和させて水和担体粒子を生成するステップと、
(VII)前記水和担体粒子をか焼して、再か焼担体粒子を含む触媒組成物を生成するステップとを含み、ここで、ステップ(VI)及び(VII)によって生成される前記再か焼担体粒子は、ASTM D5757-11(2017)に従って測定して、ステップ(III)で生成される前記か焼担体粒子の1時間後摩耗損失より小さい1時間後摩耗損失を有する、前記〔10〕～〔18〕のいずれかに記載のプロセス。
〔２０〕前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、前記〔11〕～〔19〕のいずれかに記載のプロセス。
〔２１〕
炭化水素のアップグレードプロセスであって、
(I)炭化水素含有フィードを、担体上に配置されたPt及びプロモーターを含む触媒組成物と接触させて前記炭化水素含有フィードの少なくとも一部の脱水素、脱水素芳香族化、及び脱水素環化の1つ以上を引き起こして、コークス化触媒組成物と、1種以上のアップグレードされた炭化水素及び分子水素を含む流出物とを生成するステップを含み、
ここで、
前記炭化水素含有フィードは、1種以上のC ₂ -C ₁₆ 直鎖若しくは分岐アルカン、又は1種以上のC ₄ -C ₁₆ 環状アルカン、又は1種以上のC ₈ -C ₁₆ アルキル芳香族炭化水素、又はその混合物を含み、
前記炭化水素含有フィードと触媒組成物は、300℃～900℃の範囲の温度で、≦3時間の時間にわたって、少なくとも20kPa絶対圧の炭化水素分圧下で接触され、この炭化水素分圧は、前記炭化水素含有フィード中のいずれものC ₂ -C ₁₆ アルカン及びいずれものC ₈ -C ₁₆ アルキル芳香族炭化水素の総分圧であり、
前記担体は、前記担体の質量に基づいて少なくとも0.5wt%の第2族元素を含み、
前記触媒組成物は、前記担体の質量に基づいて0.025wt%までのPt及び10wt%までのプロモーターを含み、
前記プロモーターは、Sn、Cu、Au、Ag、Ga、その組み合わせ、又はその混合物を含み、かつ
前記1種以上のアップグレードされた炭化水素は、脱水素化炭化水素、脱水素芳香族化炭化水素、及び脱水素環化炭化水素の少なくとも1種を含む、
前記プロセス。
〔２２〕さらに
(II)前記コークス化触媒組成物の少なくとも一部を酸化剤と接触させてコークスの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークスが少ない再生触媒組成物及び燃焼ガスを生成するステップと、
(III)追加量の前記炭化水素含有フィードを前記再生触媒組成物の少なくとも一部と接触させて、再コークス化触媒組成物及び追加の流出物を生成するステップと
を含み、ここで、ステップ(I)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒組成物の接触から、ステップ(III)の前記追加量の炭化水素含有フィードと前記再生触媒組成物の接触までのサイクル時間が≦5時間である、
前記〔21〕に記載のプロセス。
〔２３〕前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、かつステップ(I)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒組成物の接触が、≧85%のプロピレン選択性で少なくとも52%のプロピレン収率を有する、前記〔21〕又は〔22〕に記載のプロセス。
〔２４〕前記第2族元素がMgを含み、かつ
前記第2族元素の少なくとも一部が、MgOの形態又はMgを含む混合金属酸化物の形態にある、前記〔21〕～〔23〕のいずれかに記載のプロセス。

【国際調査報告】