JP2011514927A - 固体バイオマス、ならびに関連するバイオ燃料、芳香族化合物、およびオレフィン化合物の触媒熱分解 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオ燃料、芳香族化合物、オレフィン化合物のような生化学物質を製造するための組成物および方法に関し、より特定的には、触媒熱分解を経て生化学物質を製造するための組成物および方法に関する。
リグノセルロース系バイオマスは、コストが低く、広範囲な有効性を有するため、再生可能な液体バイオ燃料の供給原料として、世界中で広く研究されてきている。特に、バイオマスに由来する燃料は、化石燃料を用いずに製造した場合には、正味のCO2排出量がゼロであるということが大きな魅力である。しかし、リグノセルロース系バイオマスは、現時点では、液体燃料源として一般に使用されているわけではない。なぜなら、現時点での典型的な変換プロセスは、経済的に実現可能なものではないと考えられるからである。固体バイオマスを液体燃料に変換するために、いくつかの経路が検討されている。低温(例えば、200〜260℃)で、炭水化物水溶液を、脱水、アルドール縮合および脱水/水素化を含む多段階の水相処理(APP)することによって、ディーゼル用のアルカンを製造することができる(非特許文献1)。しかし、APPでは、固体のリグノセルロース系バイオマスを最初に水性の炭水化物に変換する必要がある。高温(約800℃)では、固体バイオマスを、自動で熱充填された床を備える反応器で、触媒の上で部分的に酸化することによって改質し、合成ガスを製造してもよい(非特許文献2)。この反応から得られた合成ガスを、第2プロセスに供給し、燃料および化学物質を作製してもよい。特定の用途では、固体バイオマス変換にとって理想的なプロセスは、1つの工程で、短い滞留時間で、固体バイオマスから、既存のインフラ設備に適合する液体燃料を製造することを含んでいてもよい。残念なことに、APPも、合成ガスプロセスも、この基準を満たさない。
本発明は、一般的に、バイオ燃料、芳香族化合物、オレフィン化合物のような生化学物質を製造するための組成物および方法に関する。本発明の主題は、いくつかの場合には、相互に関連する生成物、特定の問題に対する代替的な解決策、および/または1つ以上のシステムおよび/または物品の複数の異なる用途を含む。
本明細書には、バイオ燃料、芳香族化合物、オレフィン化合物のような生化学物質を製造するための本発明の組成物および方法を開示しており、より特定的には、触媒熱分解を経て生化学物質を製造するための組成物および方法を開示している。いくつかの実施形態は、流体(例えば、液体、超臨界流体、および/または気体)の炭化水素生成物、例えば、芳香族化合物(例えば、ベンゼン、トルエン、ナフタレン、キシレンなど)、オレフィン(例えば、エテン、プロペン、ブテンなど)を、触媒熱分解プロセス(例えば、触媒による急速熱分解)を経て製造する方法に関する。特定の実施形態では、炭化水素生成物またはその一部分は、標準的な周囲温度および周囲圧力(SATP−すなわち、25℃、絶対圧100kPa)で液体である。このようないくつかの方法は、固体炭化水素系材料および不均一な熱分解触媒成分の混合物を含む組成物を使用することを含んでいてもよい。ある特定の実施形態では、この混合物は、高温(例えば、500℃〜1000℃)で熱分解されてもよい。別個の特定可能な炭化水素流体生成物を製造するのに少なくとも部分的に十分な時間をかけて、熱分解が行われてもよい。いくつかの実施形態は、触媒および炭化水素系材料の混合物を比較的大きな加熱速度(例えば、約400℃/秒〜約1000℃/秒)で加熱することを含んでいる。本明細書に記載の方法はまた、特化した触媒の使用を含んでいてもよい。例えば、いくつかの場合には、ゼオライト触媒を使用し;場合により、本明細書で使用する触媒は、シリカ対アルミナのモル比が高いものであってもよい。いくつかの場合、熱分解反応器に供給される組成物は、炭化水素系材料を基準とした触媒の質量比が比較的高い(例えば、約5:1〜約20:1)。
いくつかの実施形態の代表例である、以下の実施例1〜9に記載した触媒熱分解実験を、粉末状の触媒および供給物(大きさ140メッシュ未満)を用い、熱分解プローブ2000バッチ式熱分解反応器(CDS Analytical Inc.)を用いて行った。本実施例で他の意味であると特定されていない限り、この実験の反応条件は、以下のとおりであった。供給物を基準とした触媒の重量比、19;触媒、ZSM−5(SiO2/A12O3=30);見かけ加熱速度、1000℃秒−1;反応温度、600℃;反応時間(供給物の滞留時間)、240秒。図2A〜2Bは、それぞれ、キシリトール、グルコース、セロビオース、セルロースをHZSM−5(すなわち、プロトン化ZSM5)を用いて触媒熱分解した場合の炭素収率および芳香族化合物の選択率を示す。芳香族化合物の収率は、炭素収率として算出した。炭素収率は、生成物中の炭素のモル数を、供給物中の炭素のモル数で割ることによって算出した。選択率は、所与の生成物中の炭素のモル数を、すべての生成物(CO、CO2、コークス(例えば、触媒上に残存する固体コークス)を除く)中の炭素のモル数で割ったものとして算出した。図2Aからわかるように、主要な生成物は、芳香族化合物、CO、CO2、コークスを含んでいた。キシリトールは、他の供給物よりも芳香族化合物の収率が高かった。キシリトールはまた、他の供給物よりも、H/Ceffモル比が高かった(2/5)(セルロース、グルコース、セロビオースでは0)。芳香族化合物が望ましい場合、一酸化炭素および二酸化炭素は、通常は、生成物として存在していた。これらの反応の芳香族化合物の収率は、式1および式2で与えられた理論収率の約半分であった。コークスの収率は、試験した全触媒で約30%であり、産業用反応器で燃焼させ、触媒熱分解のためのプロセス熱を得た。
生成物の混合物(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびナフタレン)の場合、個々の生成物の収率の合計が、合計収率を与える。
炭水化物供給物と触媒とを物理的に混合することによって、粉末状反応剤を調製した。供給物も、触媒も、混合前に140メッシュ未満の大きさになるように、ふるいで分けておいた。HZSM−5(Si/Al=30、WR Grace)を基準にして、D−グルコース(Fisher)の質量比が、19、9、4、2.3、1.5になるように、試験するグルコースを物理的に混合したものを調製した。また、キシリトール(Fisher)/ZSM−5、セロビオース(Acros)/ZSM−5、セルロース(Whatnam)/ZSM−5を、触媒:供給物の質量比19で調製した。反応の前に、HZSM−5を空気中、500℃で5時間焼成した。また、以下の触媒を用い、触媒:グルコース質量比が19のサンプルを調製した。シリカライト、O−ゼオライト、Y−ゼオライト、メソポーラスSiO2/A12O3(SiO2/A12O3=35)。すべての実施した熱分解について、反応条件、生成物の収率、生成物の選択率を表1にまとめている。すべての実施は、反応温度600℃で行った。収率は、生成物中の炭素のモル数を反応剤中の炭素のモル数で割ったものである炭素モル収率によって報告している。芳香族化合物の収率は、芳香族生成物中の炭素のモル数を供給物中の炭素のモル数で割ることによって算出した。
上にまとめた結果によれば、キシリトールおよびキシロースは、顕著なコークスを生成することなく、触媒熱分解によって熱的に安定な化合物に変換することができる(表2を参照)。熱分解プロセスに触媒を加えると、コークスの形成量が顕著に減り、熱的に安定な生成物への変換率が高まる。キシリトールの触媒熱分解について、シリカアルミナ(SiO2−A12O3 Grace−Davison 3125)、タングステン酸ジルコニウム(WOx/ZrO2 MEI X201251)、硫酸ジルコニウム(SOx/ZrO2 MEI X20880)、Pt−シリカ−アルミナ(Huberらにしたがって調製したPt/SiO2−A12O3)およびZSM−5(シリカ対アルミナのモル比が35 WR Grace)を含む5種類の異なる触媒を試験した。触媒の構造は、生成物の選択率を大きく変え、ZSM−5触媒を用いた場合に、芳香族化合物(ガソリン燃料添加物として使用可能)を高収率(50%)で製造することができる。使用したシステムは、熱的に安定な化合物を、GC条件では分解してしまう熱的に不安定な化合物と対比して検出する。特に、キシロースが、キシリトールが供給物である場合よりも、フルフラールを高い選択率(55%)で製造する。
シリカ−アルミナに金属を加えると、COが増える方に選択率がシフトし、このことは、金属が、反応化学に影響を与えている可能性を示している。この結果は、異なる量の金属を触媒に加えることによって、水素を生成する反応および水素移動反応の速度が大きくなる可能性を示唆している。触媒水素化熱分解(Heではなく、水素を用いた触媒熱分解)によって、触媒上のコークス形成量が減り、このことは、さらに別の実施形態を示している。これらの予備的な良い結果から、触媒熱分解によって、ガソリンまたはジェット燃料ブレンドとして使用可能な芳香族化合物を含む多様な生成物を製造することができることが示される。この芳香族ブレンドを、ZSM−5触媒によって、種々の供給原料から同様の生成物選択率で製造することができる(例えば、図1A〜1Bを参照)。
リグニンおよびリグニンに由来する化合物も、本発明にしたがって、触媒熱分解によって芳香族流体化合物に変換することができる(表3および表4)。オルガノソルブリグニンの熱分解によって、主に、ベンジルフェニルエーテル(BPE)、エタノール、メタノール、CO、CO2が生成する。SiO2−A12O3およびZSM−5を用いた触媒熱分解によって、それぞれ、熱的に安定な生成物への変換率が3〜10倍に増加する(触媒を使用しない熱分解と比較して)。オルガノソルブリグニンは、オルガノソルブのパルプ化プロセスか得られるリグニン生成物であり、リグニンを含む他の固体化合物からも同様の結果が予想される。これらの実験から、熱分解プロセスにおいて、触媒が、リグニンに由来する供給物の生成物および反応性をいかに顕著に変化させるかを示している。オルガノソルブリグニンから生成した主生成物はBPEであり、表3は、BPE:ベンゼン、フェノール、トルエンおよび他の芳香族化合物を触媒熱分解した結果を示している。固体のリグニン流から直接、ベンゼン、フェノール、トルエン、他の芳香族化合物を製造するように、触媒熱分解プロセスを改変することができる。ベンゼンおよびトルエンは、ガソリンに直接加えることができ、一方、フェノールは、価値が高い汎用化学品である。
特定の実施形態にしたがって、従来技術と比較することによって、同じ反応チャンバで、同じ温度で、バイオマスを熱分解し、触媒(インサイチュ)で変換された凝縮性蒸気にした。第2段階は、米国特許第7,241,323号および第5,504,259号に記載されているように、このプロセスから除外した。一段階プロセスの利点は、流体生成物を凝縮し、その後に性能を高める場合、使用エネルギーが少なくてすむこと(すべての化学反応が同じ温度で起こる)、第2の性能を高める段階に移動する間に、凝縮性蒸気が重合したり、他の方法で分解したりする機会がないことの2つである。
一般的に、従来技術の流体燃料生成物の組成物は、特定されてはいない。文献の報告では酸素含有量が下がっているが、特定の分子燃料成分は開示していない。本明細書に記載した種類の広範囲の実施形態を示すと、固定床反応器中のZSM−5触媒は、ほぼ完全に芳香族化合物で構成される流体を製造した。バイオマスから、水、CO、CO2の形態で酸素を除去した。特に、燃料中で定量した芳香族化合物は;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチル−ベンゼン、エチル−メチル−ベンゼン、トリメチル−ベンゼン、インダン、メチル−インダン、ナフタレン、メチル−ナフタレン、ジメチル−ナフタレンを含んでいた。このような芳香族化合物の混合物は、高オクタン燃料添加物として使用することができる。すべての芳香族化合物は、ナフタレン(90オクタン)を除き、100オクタンを超えている。以下の表5を参照のこと。
また、触媒のシリカ対アルミナのモル比を変えた場合の影響について観察した。これらの実験条件は、以下のとおりであった。供給物を基準とした触媒の質量比、19;触媒、ZSM5;見かけ加熱速度、1000℃秒−1;反応温度、600℃;反応時間(供給物の滞留時間)、240秒。これらの実験で、グルコースを炭化水素供給物として使用した。図6A〜6Bは、グルコースを触媒熱分解した場合の、生成物の選択率をシリカ対アルミナのモル比の関数として示している。図6Aに示されるように、シリカ対アルミナのモル比が30の触媒を使用すると、シリカ対アルミナのモル比が23、55、または80の触媒を使用する場合と比較して、最大量の芳香族生成物が製造された。図6Bに示されるように、シリカ対アルミナのモル比が異なる触媒を使用すると、選択した化合物の収率をもっと高めることができる。例えば、ナフタレンの収率を高めるために、シリカ対アルミナのモル比が約30または50のものを使用することができる。
本実施例は、触媒への金属含浸が生成物の収率に与える影響を示している。ZSM−5(シリカ対アルミナのモル比が30、Zeolyst)の孔に金属を含浸すると、生成物の選択率が、COおよびCO2が増える方向にシフトし、このことは、金属が、反応化学に影響を与える可能性を示している。いかなる理論によっても束縛されることを望まないが、金属は、脱カルボニル化および/または脱炭酸の反応速度を大きくする場合がある。以下の金属を試験した。Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Pt。表6は、熱分解プローブ−GCMSシステムにおいて、金属が組み込まれたZSM−5によってグルコースを触媒熱分解して得られた結果をまとめている。ZSM−5に金属を付加させるのに、湿式含浸とイオン交換の2つの異なる方法を使用した。イオン交換法によって含浸した触媒は、湿式含浸法によって含浸した触媒と比較して、芳香族化合物を高い収率で製造し、コークスを低い収率で製造した。
いくつかの実験で、天然に存在するバイオマスを供給原料として使用し、触媒熱分解によって流体芳香族化合物を製造した。表8は、熱分解プローブ−GCMSシステムにおいて、天然に存在するバイオマスを触媒熱分解した結果の概略を示す。ZSM−5(Si/Al=60 WR Grace)による木材、サトウキビ(ブラジルおよびハワイ)およびトウモロコシの茎葉の熱分解によって、芳香族化合物、COおよびCO2が製造された。これらの供給原料を用いて製造した芳香族化合物の収率は、グルコースおよびセルロースの場合の収率と匹敵するものであった。この結果から、天然に存在するバイオマス原料を用いた触媒熱分解を利用することが可能であることを示唆している。
本実施例は、固定床の流動反応器システムの使用について記載する。本実施例では、直径0.5インチの石英管反応器(長さ約2インチ)を使用した。反応器に、ZSM−5触媒(ZEOLYST、CBV 3024E、SiO2/Al2O3=30)50mgを入れて固定床を製造し、石英ウールおよび石英ビーズで支えた。石英反応器を、温度制御した炉(炉:Lindberg、55035A;温度コントローラ:Omega、CN96211TR)に600℃で保持した。反応器の温度を、石英インナーチューブを通し、充填した床の上面に挿入した熱電対で監視した。
本実施例では、流動床を使用し、固体バイオマスを炭化水素に変換した。図14は、流動床システムの模式図を含んでいる。流動床反応器は、直径2インチの316ステンレス鋼の管を用いて構築された。この管は、長さが10インチであった。積層型316ステンレス鋼メッシュ(300メッシュ)から作製した分配板を、反応器内に取り付けた。この分配板は、触媒床を支える役割を果たしていた。反応器に、ZSM−5触媒(Grace)90gを入れた。操作の前に、反応器内で、触媒を、1200mL分−1の空気流中、600℃で4時間焼成した。
Claims (283)
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
流動床反応器内に固体触媒を用意する工程と;
該固体炭化水素系材料を、約0.01時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で、該流動床反応器に供給する工程と;
該流動床反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、固体触媒を用い、該1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程とを含む、方法。 - 前記炭化水素系材料の質量正規化空間速度を、異なる炭化水素流体生成物を選択的に製造するように変える工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の質量正規化空間速度が、約0.01時間−1〜約5時間−1である、請求項1に記載の方法。
- オレフィン化合物を選択的に製造するために、前記固体炭化水素系材料が、約0.1時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で前記流動床反応器に提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダン、およびナフタレンを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記芳香族化合物を選択的に製造するために、固体炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約0.1時間−1の質量正規化空間速度で流動床反応器に供給される、請求項1に記載の方法。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物を回収する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の熱分解生成物が、揮発性有機化合物、気体および/またはコークスを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、芳香族化合物および/またはオレフィン化合物を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、前記熱分解生成物から、触媒による、脱水反応、脱カルボニル化反応、脱炭酸反応、異性化反応、オリゴマー化反応または脱水素化反応によって製造される、請求項1に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、固体バイオマス材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、プラスチック廃棄物、再生プラスチック、農業廃棄物および都市固形廃棄物、食品廃棄物、動物の排泄物、炭水化物、リグノセルロース系材料、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、キシリトール、グルコース、セロビオース、ヘミセルロース、リグニン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、サトウキビバガス、グルコース、木材、トウモロコシの茎葉、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の流動床反応器内での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項1に記載の方法。
- 前記熱分解する工程と、前記触媒反応させる工程とが、1個の容器内で行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒、非ゼオライト触媒、金属触媒および/または金属酸化物触媒のうち1つ以上を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒が、1つ以上のゼオライト触媒を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのゼオライト触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのゼオライト触媒が、孔径が約5オングストローム〜約100オングストロームの孔を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのゼオライト触媒が、孔径が約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの孔を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのゼオライト触媒が、孔径が約7オングストローム〜約8オングストロームの孔を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記触媒が、孔径について二峰性の分布を有する1つ以上の触媒を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の触媒の孔の少なくとも約95%が、第1径分布内または第2径分布内にある最小断面直径を有し;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1径分布内にある最小断面直径を有し;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2径分布内にある最小断面直径を有する、請求項24に記載の方法。 - 前記1つ以上の触媒の孔の少なくとも約95%が、第1分布内および第2分布内にある最小断面直径を有し、該第1分布が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームであり、該第2分布が、該第1分布とは異なっており、かつ該第1分布とは重複しておらず;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1分布内にある最小断面直径を有し;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2分布内にある最小断面直径を有する、請求項24に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのゼオライト触媒が酸性部位を有する、請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのゼオライト触媒が、該触媒内に組み込まれた1つ以上の金属を有する、請求項19に記載の方法。
- 前記触媒が、微小孔性の塩基性触媒を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記流動床反応器の内容物が、約50℃/秒よりも大きな加熱速度で加熱される、請求項1に記載の方法。
- 前記流動床反応器の内容物が、該反応器内で約500℃〜約1000℃の温度まで加熱される、請求項1に記載の方法。
- 前記流動床反応器の容積が、少なくとも約1リットルである、請求項1に記載の方法。
- 流動化流体を前記流動床反応器に導入する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記流動化流体の前記流動床反応器内での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒および前記1つ以上の炭化水素生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間、分離器に通すことによって、該触媒から、前記1つ以上の炭化水素生成物を分離する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記流動床反応器が、循環式流動床反応器、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器である、請求項1に記載の方法。
- 前記流動床反応器に対する供給物中、前記触媒と前記炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である、請求項36に記載の方法。
- 請求項8の方法によって製造される組成物。
- 前記反応器に供給される前記固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約15重量%の量の芳香族化合物を含み、該量は、前記組成物中に存在する芳香族化合物の重量を、該反応器に供給される該炭化水素系材料の合計重量で割って算出される、請求項38に記載の組成物。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダンおよび/またはナフタレンのうち1つ以上を含む、請求項39に記載の方法。
- 前記反応器に供給される前記固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約7重量%の量のオレフィン化合物を含み、該量は、前記組成物中に存在するオレフィン化合物の重量を、該反応器に供給される該固体炭化水素系材料の合計重量で割って算出される、請求項38に記載の組成物。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンを含む、請求項41に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
反応器内に固体触媒を用意する工程と;
該反応器内に固体炭化水素系材料を用意する工程と;
該反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程と;
1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、該固体触媒を用い、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程と;
該触媒および該1つ以上の炭化水素生成物を、少なくとも約1秒間の分離器での滞留時間で、かつ約500℃を超える分離器温度で、分離器に通すことによって、該触媒から、該1つ以上の炭化水素生成物を分離する工程とを含む、方法。 - 前記熱分解する工程と、前記触媒反応させる工程とが、1個の容器内で行われる、請求項43に記載の方法。
- 前記反応器が、流動床反応器または循環式流動床反応器である、請求項43に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項43に記載の方法。
- 前記反応器中の前記炭化水素系材料の質量正規化空間速度が、約0.01時間−1〜約10時間−1である、請求項43に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料および前記触媒が、前記反応器内で約50℃/秒よりも大きな加熱速度で加熱される、請求項43に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料および前記触媒が、前記反応器内で約500℃〜約1000℃の温度に加熱される、請求項43に記載の方法。
- 前記反応器の容積が、少なくとも約1リットルである、請求項43に記載の方法。
- 前記反応器が循環式流動床反応器であり、該流動床反応器に対する供給物中、前記触媒と前記炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である、請求項45に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒を含む、請求項43に記載の方法。
- 前記触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項52に記載の方法。
- 前記反応器が、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器である、請求項43に記載の方法。
- 炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
循環式流動床反応器または乱流式流動床反応器を備える第1反応器内に炭化水素系材料を用意する工程と;
該第1反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、触媒を用い、第2反応器中で1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程とを含む、方法。 - 触媒が、前記第1反応器内に用意され、該第1反応器中で、前記1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、触媒を用い、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる、請求項55に記載の方法。
- 前記第2反応器中で、前記1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を触媒反応させた後、該第2反応器内で、前記第1反応器からの1つ以上の炭化水素流体生成物の少なくとも一部分を反応させ、1つ以上の他の炭化水素生成物を製造する工程をさらに含む、請求項55に記載の方法。
- 前記第2反応器が流動床反応器である、請求項55に記載の方法。
- 前記流動床反応器が、循環式流動床反応器、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器である、請求項58に記載の方法。
- 前記第1反応器と、前記第2反応器とが、互いに流体連通するように連結される、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、固体炭化水素系材料を含み、前記触媒が、固体触媒を含む、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で第1反応器に供給される、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の質量正規化空間速度を、異なる炭化水素流体生成物を選択的に製造するように変える工程をさらに含む、請求項62に記載の方法。
- オレフィン化合物を選択的に製造するために、前記炭化水素系材料が、約0.1時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で前記第1反応器に供給される、請求項55に記載の方法。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダンおよび/またはナフタレンのうち1つ以上を含む、請求項64に記載の方法。
- 芳香族化合物を選択的に製造するために、前記炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約0.1時間−1の質量正規化空間速度で前記第1反応器に供給される、請求項55に記載の方法。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンのうち1つ以上を含む、請求項66に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物を回収する工程をさらに含む、請求項55に記載の方法。
- 前記1つ以上の熱分解生成物が、揮発性有機化合物、気体および/またはコークスを含む、請求項55に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、芳香族化合物および/またはオレフィン化合物を含む、請求項55に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、熱分解生成物から、触媒による、脱水反応、脱カルボニル化反応、脱炭酸反応、異性化反応、オリゴマー化反応および/または脱水素化反応によって製造される、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、固体バイオマス材料を含む、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、プラスチック廃棄物、再生プラスチック、農業廃棄物および都市固形廃棄物、食品廃棄物、動物の排泄物、炭水化物、リグノセルロース系材料、またはこれらの組み合わせを含む、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、キシリトール、グルコース、セロビオース、ヘミセルロース、リグニン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、サトウキビバガス、グルコース、木材、トウモロコシの茎葉、またはこれらの組み合わせを含む、請求項55に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の前記第1反応器内での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項55に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒、非ゼオライト触媒、金属触媒および/または金属酸化物触媒のうち1つ以上を含む、請求項55に記載の方法。
- 前記触媒が、1つ以上のゼオライト触媒を含む、請求項55に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項78に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5オングストローム〜約100オングストロームの孔を含む、請求項78に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの孔を含む、請求項78に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約7オングストローム〜約8オングストロームの孔を含む、請求項78に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径について二峰性の分布を有する、請求項78に記載の方法。
- 前記触媒の孔の少なくとも約95%が、第1径分布内または第2径分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1径分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2径分布内にある最小断面直径を有する、請求項83に記載の方法。 - 前記触媒の孔の少なくとも約95%が、第1分布内および第2分布内にあり、該第1分布が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームであり、該第2分布が、該第1分布とは異なっており、かつ該第1分布とは重複しておらず;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2分布内にある最小断面直径を有する、請求項83に記載の方法。 - 前記1つ以上のゼオライト触媒の少なくとも1つが酸性部位を有する、請求項78に記載の方法。
- 前記1つ以上のゼオライト触媒の少なくとも1つが、該触媒内に組み込まれた1つ以上の金属を有する、請求項78に記載の方法。
- 前記触媒が、微小孔性の塩基性触媒を含む、請求項55に記載の方法。
- 前記第1反応器および前記第2反応器の内容物が、少なくとも約50℃/秒の加熱速度で加熱される、請求項55に記載の方法。
- 前記第1反応器および前記第2反応器の内容物が、前記反応器内で約500℃〜約1000℃の温度に加熱される、請求項55に記載の方法。
- 前記第1反応器の容積が、少なくとも約1リットルであり、前記第2反応器の容積が、少なくとも約1リットルである、請求項55に記載の方法。
- 前記第1反応器に対する供給物中、前記触媒と前記炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である、請求項56に記載の方法。
- 流動化流体を前記第1反応器および前記第2反応器に導入する工程をさらに含む、請求項58に記載の方法。
- 前記流動化流体の前記第1反応器および前記第2反応器内での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項93に記載の方法。
- 前記触媒および前記1つ以上の炭化水素生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間、分離器に通すことによって、該触媒から、該1つ以上の炭化水素生成物を分離する工程をさらに含む、請求項55に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物を回収する工程をさらに含む、請求項55に記載の方法。
- 請求項96の方法によって製造される組成物。
- 前記第1反応器に用意される、使用する固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約15重量%の量の芳香族化合物を含み、該量が、前記組成物中に存在する芳香族化合物の重量を、該第1反応器に用意される該炭化水素系材料の重量で割って算出される、請求項97に記載の組成物。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダンおよび/またはナフタレンのうち1つ以上を含む、請求項98に記載の方法。
- 前記第1反応器に用意される固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約7重量%の量のオレフィン化合物を含み、該量が、前記組成物中に存在するオレフィン化合物の重量を、該第1反応器に用意される該炭化水素系材料の重量で割って算出される、請求項97に記載の組成物。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンのうち1つ以上を含む、請求項100に記載の組成物。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
流動床反応器を備える第1反応器内に固体炭化水素系材料を用意する工程と;
該第1反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、触媒を用い、第2反応器中で該1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程とを含む、方法。 - 触媒が、前記第1反応器に用意され、該第1反応器中で、前記1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、触媒を用い、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる、請求項102に記載の方法。
- 前記第2反応器中で、前記1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を触媒反応させた後、該第2反応器内で、第1反応器からの1つ以上の炭化水素流体生成物の少なくとも一部分を反応させ、1つ以上の他の炭化水素生成物を製造する工程をさらに含む、請求項102に記載の方法。
- 前記第1反応器および/または前記第2反応器が、循環式流動床反応器、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器である、請求項102に記載の方法。
- 前記第2反応器が、前記第1反応器と、流体連通するように連結される、請求項102に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
流動化流体を流動床反応器に導入し、該流動化液体は、該反応器内で、流動化液体の平均滞留時間が少なくとも約1秒である工程と;
該流動床反応器内に固体触媒を用意する工程と;
該流動床反応器に固体炭化水素系材料を供給する工程と;
該流動床反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程であって、該流動床反応器が、約500℃〜約1000℃の温度を有する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、固体触媒を用い、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程とを含む、方法。 - 前記熱分解する工程と、前記触媒反応させる工程とが、1個の容器内で行われる、請求項107に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項107に記載の方法。
- 前記反応器中での前記炭化水素系材料の質量正規化空間速度が、約10時間−1未満である、請求項107に記載の方法。
- 前記触媒が、1つ以上のゼオライト触媒を含む、請求項107に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのゼオライト触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項111に記載の方法。
- 前記反応器が、循環式流動床反応器、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器である、請求項107に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料の反応生成物の流体部分を含む炭化水素流体生成物であって、該炭化水素流体生成物は、該反応生成物を形成するのに使用される固体炭化水素系反応剤物質の合計量の少なくとも約15重量%の量の芳香族化合物を含み、該量は、該炭化水素流体生成物中に存在する該芳香族化合物の重量を、該反応生成物を形成するのに使用される炭化水素系材料の重量で割って算出される、炭化水素流体生成物。
- 前記流体生成物が、前記固体炭化水素系材料が固体触媒と接触する反応器中で少なくとも部分的に形成される、請求項114に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記触媒が、1つ以上のゼオライト触媒を含む、請求項115に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項116に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項114に記載の炭化水素流体生成物。
- 固体炭化水素系材料から、炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
反応器内に固体炭化水素系材料および触媒を用意する工程と;
該反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、該触媒を用い、該炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程であって、該炭化水素流体生成物が、該熱分解生成物を形成するのに使用される固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約15重量%の量の芳香族化合物を含み、該量が、該炭化水素流体生成物中に存在する芳香族化合物の重量を、該熱分解生成物を形成するのに使用される炭化水素系材料の重量で割って算出される工程とを含む、方法。 - 前記反応器が流動床反応器である、請求項119に記載の方法。
- 前記流動床反応器が、循環式流動床反応器、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器である、請求項120に記載の方法。
- 前記触媒が固体触媒を含む、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で反応器に供給される、請求項119に記載の方法。
- オレフィン化合物を選択的に製造するために、前記固体炭化水素系材料が、約0.1時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で前記流動床反応器に供給される、請求項119に記載の方法。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダンおよび/またはナフタレンのうち1つ以上を含む、請求項124に記載の方法。
- 前記炭化水素流体生成物を回収する工程をさらに含む、請求項119に記載の方法。
- 前記1つ以上の熱分解生成物が、揮発性有機化合物、気体および/またはコークスを含む、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素流体生成物が、芳香族化合物および/またはオレフィン化合物を含む、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素流体生成物が、前記熱分解生成物から、触媒による、脱水反応、脱カルボニル化反応、脱炭酸反応、異性化反応、オリゴマー化反応および/または脱水素化反応によって製造される、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、固体バイオマス材料を含む、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、プラスチック廃棄物、再生プラスチック、農業廃棄物および都市固形廃棄物、食品廃棄物、動物の排泄物、炭水化物、リグノセルロース系材料、またはこれらの組み合わせを含む、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、キシリトール、グルコース、セロビオース、ヘミセルロース、リグニン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、サトウキビバガス、グルコース、木材、トウモロコシの茎葉、またはこれらの組み合わせを含む、請求項119に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項119に記載の方法。
- 前記熱分解する工程と、前記触媒反応させる工程とが、1個の容器内で行われる、請求項119に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒、非ゼオライト触媒、金属触媒および/または金属酸化物触媒のうち1つ以上から選択される、請求項119に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒を含む、請求項119に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項137に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5オングストローム〜約100オングストロームの孔を含む、請求項137に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの孔を含む、請求項137に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約7オングストローム〜約8オングストロームの孔を含む、請求項137に記載の方法。
- 前記触媒が、孔径について二峰性の分布を有する、請求項119に記載の方法。
- 前記触媒の孔の少なくとも約95%が、第1径分布内または第2径分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1径分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2径分布内にある最小断面直径を有する、請求項142に記載の方法。 - 前記触媒の孔の少なくとも約95%が、第1分布内および第2分布内にあり、該第1分布が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームであり、該第2分布が、該第1分布とは異なっており、かつ該第1分布とは重複しておらず;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2分布内にある最小断面直径を有する、請求項142に記載の方法。 - 前記ゼオライト触媒が酸性部位を有する、請求項137に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、該触媒内に組み込まれた1つ以上の金属を有する、請求項137に記載の方法。
- 前記触媒が、微小孔性の塩基性触媒を含む、請求項84に記載の方法。
- 前記反応器の内容物が、約50℃/秒から約400℃/秒の加熱速度で加熱される、請求項120に記載の方法。
- 前記反応器の内容物が、約500℃〜約1000℃の温度に加熱される、請求項120に記載の方法。
- 前記反応器の容積が、少なくとも約1リットルである、請求項120に記載の方法。
- 前記反応器が、循環式流動床反応器であり、該反応器に対する供給物中、前記触媒と前記炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である、請求項121に記載の方法。
- 流動化流体を前記流動床反応器に導入する工程をさらに含む、請求項120に記載の方法。
- 前記流動化流体の前記流動床反応器内での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項120に記載の方法。
- 前記触媒および前記炭化水素生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間、分離器に通すことによって、該触媒から、該炭化水素生成物を分離する工程をさらに含む、請求項119に記載の方法。
- 請求項119の方法によって製造される炭化水素流体生成物。
- 前記反応器に用意される前記固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約15重量%の量の芳香族化合物を含み、該量は、前記炭化水素流体生成物中に存在する芳香族化合物の重量を、該反応器に用意される炭化水素系材料の重量で割って算出される、請求項155に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項156に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダンおよびナフタレンのうち1つ以上を含む、請求項156に記載の炭化水素流体生成物。
- 固体炭化水素系材料から、炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
反応器内に固体炭化水素系材料および触媒を用意する工程と;
該反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、該触媒を用い、該炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程であって、該炭化水素流体生成物が、該熱分解生成物を形成するのに使用される炭化水素系材料の合計量の少なくとも約7重量%の量のオレフィン化合物を含み、該量が、該炭化水素流体生成物中に存在するオレフィン化合物の重量を、該熱分解生成物を形成するのに使用される炭化水素系材料の重量で割って算出される工程とを含む、方法。 - 前記反応器が流動床反応器である、請求項159に記載の方法。
- 前記流動床反応器が、循環式流動床反応器、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器である、請求項160に記載の方法。
- 前記触媒が固体触媒を含む、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で前記反応器に供給される、請求項159に記載の方法。
- 芳香族化合物を選択的に製造するために、前記炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約0.1時間−1の質量正規化空間速度で前記流動床反応器に供給される、請求項160に記載の方法。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンのうち1つ以上を含む、請求項164に記載の方法。
- 前記炭化水素流体生成物を回収する工程をさらに含む、請求項159に記載の方法。
- 前記1つ以上の熱分解生成物が、揮発性有機化合物、気体および/またはコークスを含む、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素流体生成物が、芳香族化合物および/またはオレフィン化合物を含む、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素流体生成物が、前記熱分解生成物から、触媒による、脱水反応、脱カルボニル化反応、脱炭酸反応、異性化反応、オリゴマー化反応および/または脱水素化反応によって製造される、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、固体バイオマス材料を含む、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、プラスチック廃棄物、再生プラスチック、農業廃棄物および都市固形廃棄物、食品廃棄物、動物の排泄物、炭水化物、リグノセルロース系材料、またはこれらの組み合わせを含む、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、キシリトール、グルコース、セロビオース、ヘミセルロース、リグニン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、サトウキビバガス、グルコース、木材、トウモロコシの茎葉、またはこれらの組み合わせを含む、請求項159に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項159に記載の方法。
- 前記熱分解する工程と、前記触媒反応させる工程とが、1個の容器内で行われる、請求項159に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒、非ゼオライト触媒、金属触媒および/または金属酸化物触媒のうち1つ以上から選択される、請求項159に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒を含む、請求項177に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項178に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5オングストローム〜約100オングストロームの孔を含む、請求項178に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの孔を含む、請求項178に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約7オングストローム〜約8オングストロームの孔を含む、請求項178に記載の方法。
- 前記触媒が、孔径について二峰性の分布を有する、請求項159に記載の方法。
- 前記触媒の孔の少なくとも約95%が、第1径分布内または第2径分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1径分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2径分布内にある最小断面直径を有する、請求項183に記載の方法。 - 前記触媒の孔の少なくとも約95%が、第1分布内および第2分布内にあり、該第1分布が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームであり、該第2分布が、該第1分布とは異なっており、かつ該第1分布とは重複しておらず;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1分布内にある最小断面直径を有し;
該触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2分布内にある最小断面直径を有する、請求項183に記載の方法。 - 前記ゼオライト触媒が酸性部位を有する、請求項178に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、該触媒内に組み込まれた1つ以上の金属を有する、請求項178に記載の方法。
- 前記触媒が、微小孔性の塩基性触媒を含む、請求項159に記載の方法。
- 前記反応器の内容物が、少なくとも約50℃/秒の加熱速度で加熱される、請求項159に記載の方法。
- 前記反応器の内容物が、該反応器内で約400℃〜約1000℃の温度に加熱される、請求項159に記載の方法。
- 前記反応器の容積が、少なくとも約1リットルである、請求項159に記載の方法。
- 前記反応器が循環式流動床反応器であり、該反応器に対する供給物中、前記触媒と前記炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である、請求項161に記載の方法。
- 流動化流体を前記流動床反応器に導入する工程をさらに含む、請求項160に記載の方法。
- 前記流動化流体の流動床反応器内での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項193に記載の方法。
- 前記触媒および前記炭化水素生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間、分離器に通すことによって、該触媒から、該炭化水素生成物を分離する工程をさらに含む、請求項159に記載の方法。
- 請求項159の方法によって製造される炭化水素流体生成物。
- 前記炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項196に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記反応器に用意される固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約7重量%の量のオレフィン化合物を含み、該量が、前記炭化水素流体生成物中に存在するオレフィン化合物の重量を、該反応器に用意される炭化水素系材料の重量で割って算出される、請求項196に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンのうち1つ以上を含む、請求項196に記載の炭化水素流体生成物。
- 固体炭化水素系材料の反応生成物の流体部分を含む炭化水素流体生成物であって、該炭化水素流体生成物は、該反応生成物を形成するのに使用される固体炭化水素系反応剤物質の合計量の少なくとも約7重量%の量のオレフィン化合物を含み、該量が、該炭化水素液体生成物中に存在するオレフィン化合物の重量を、該反応生成物を形成するのに使用される炭化水素系材料の重量で割って算出される、炭化水素流体生成物。
- 前記流体生成物が、前記固体炭化水素系材料が前記固体触媒と接触する反応器中で少なくとも部分的に形成される、請求項200に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒を含む、請求項201に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項201に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項200に記載の炭化水素流体生成物。
- 炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を選択的に製造する方法であって、
反応器内に、固体炭化水素系材料と、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含むゼオライト触媒とを用意する工程と;
該反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程であって、該炭化水素系材料および該触媒は、約50℃/秒よりも大きな加熱速度で加熱され、該反応器が、少なくとも1リットルの容積を有する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、該触媒を用い、該1つ以上の炭化水素流体生成物を選択的に製造し、かつコークス生産量が最小になるのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程とを含む、方法。 - 前記反応器が流動床反応器である、請求項205に記載の方法。
- 前記反応器が、循環式流動床反応器、乱流式流動床反応器またはバブリング式流動床反応器から選択される、請求項205に記載の方法。
- 前記反応器が、循環式流動床反応器であり、前記触媒と前記炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である、請求項207に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で反応器に供給される、請求項205に記載の方法。
- 前記前記炭化水素系材料の質量正規化空間速度を、異なる炭化水素流体生成物を選択的に製造するように変える工程をさらに含む、請求項209に記載の方法。
- オレフィン化合物を選択的に製造するために、前記固体炭化水素系材料が、約0.1時間−1〜約10時間−1の質量正規化空間速度で前記反応器に供給される、請求項205に記載の方法。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダンおよび/またはナフタレンのうち1つ以上を含む、請求項211に記載の方法。
- 芳香族化合物を選択的に製造するために、前記固体炭化水素系材料が、約0.01時間−1〜約0.1時間−1の質量正規化空間速度で前記反応器に供給される、請求項205に記載の方法。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンのうち1つ以上を含む、請求項213に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物を回収する工程をさらに含む、請求項205に記載の方法。
- 前記1つ以上の熱分解生成物が、揮発性有機化合物、気体および/またはコークスを含む、請求項205に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、芳香族化合物および/またはオレフィン化合物を含む、請求項205に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項205に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、熱分解生成物から、触媒による、脱水反応、脱カルボニル化反応、脱炭酸反応、異性化反応、オリゴマー化反応および/または脱水素化反応によって製造される、請求項205に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、プラスチック廃棄物、再生プラスチック、農業廃棄物および都市固形廃棄物、食品廃棄物、動物の排泄物、炭水化物、リグノセルロース系材料、またはこれらの組み合わせを含む、請求項205に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、キシリトール、グルコース、セロビオース、ヘミセルロース、リグニン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項205に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料が、サトウキビバガス、グルコース、木材、トウモロコシの茎葉、またはこれらの組み合わせを含む、請求項205に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項205に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項205に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5オングストローム〜約100オングストロームの孔を含む、請求項205に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの孔を含む、請求項225に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径が約7オングストローム〜約8オングストロームの孔を含む、請求項225に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒が、孔径について二峰性の分布を有する、請求項205に記載の方法。
- 前記ゼオライト触媒の孔の少なくとも約95%が、第1径分布内または第2径分布内にある最小断面直径を有し;
該ゼオライト触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1径分布内にある最小断面直径を有し;
該ゼオライト触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2径分布内にある最小断面直径を有する、請求項228に記載の方法。 - 前記ゼオライト触媒の孔の少なくとも約95%が、第1分布内および第2分布内にあり、該第1分布が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームであり、該第2分布が、該第1分布とは異なっており、かつ該第1分布とは重複しておらず;
該ゼオライト触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1分布内にある最小断面直径を有し;
該ゼオライト触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2分布内にある最小断面直径を有する、請求項228に記載の方法。 - ゼオライト触媒が酸性部位を有する、請求項205に記載の方法。
- ゼオライト触媒が、該触媒内に組み込まれた1つ以上の金属を有する、請求項205に記載の方法。
- 前記反応器の内容物が、この反応器内で約500℃〜約1000℃の温度に加熱される、請求項205に記載の方法。
- 流動化流体を前記反応器に導入する工程をさらに含む、請求項205に記載の方法。
- 前記流動化流体の前記反応器内での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項234に記載の方法。
- 前記触媒および前記1つ以上の炭化水素生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間またはそれ以上、分離器に通すことによって、該触媒から、該1つ以上の炭化水素生成物を分離する工程をさらに含む、請求項205に記載の方法。
- 請求項205の方法によって製造される炭化水素流体生成物。
- 前記反応器に用意される固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約15重量%の量の芳香族化合物を含み、該量が、組成物中に存在する芳香族化合物の重量を、該反応器に用意される炭化水素系材料の重量で割って算出される、請求項237に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項237に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、トルエン、キシレン、置換ベンゼン、インダンおよび/またはナフタレンのうち1つ以上を含む、請求項238に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記反応器に用意される固体炭化水素系材料の合計量の少なくとも約7重量%の量のオレフィン化合物を含み、該量が、組成物中に存在するオレフィン化合物の重量を、該反応器に用意される炭化水素系材料の重量で割って算出される、請求項237に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記オレフィン化合物が、エテン、プロペン、および/またはブテンのうち1つ以上を含む、請求項241に記載の炭化水素流体生成物。
- 前記熱分解する工程と、前記触媒反応させる工程とが、1個の容器内で行われる、請求項205に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料および前記触媒が、約400℃/秒よりも大きい加熱速度で加熱される、請求項205に記載の方法。
- 前記触媒および前記熱分解生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間、分離器に通すことによって、該触媒から、該熱分解生成物を分離する工程をさらに含む、請求項205に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
循環式流動床反応器内に固体触媒を用意する工程と;
供給物中、触媒と炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1であるように、固体炭化水素系材料を該循環式流動床反応器に供給する工程と;
該循環式流動床反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程であって、反応が約500℃〜約1000℃の温度で進行する工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、該固体触媒を用い、該1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程とを含む、方法。 - 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項246に記載の方法。
- 前記反応器中の炭化水素系材料の質量正規化空間速度が、約0.01時間−1〜約10時間−1である、請求項246に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒を含む、請求項246に記載の方法。
- 前記触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項249に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料および前記触媒が、約50℃/秒よりも大きな加熱速度で加熱される、請求項246に記載の方法。
- 前記反応器の容積が、少なくとも約1リットルである、請求項246に記載の方法。
- 前記触媒および前記熱分解生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間、分離器に通すことによって、該触媒から、該熱分解生成物を分離する工程をさらに含む、請求項246に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
循環式流動床反応器内に固体触媒を用意する工程と;
固体炭化水素系材料を該循環式流動床反応器に供給する工程であって、供給物中、該触媒と該炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である工程と;
該循環式流動床反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程であって、該炭化水素系材料の質量正規化空間速度が、約0.01時間−1〜約10時間−1である工程と;
該1つ以上の熱分解生成物の少なくとも一部分を、該固体触媒を用い、該1つ以上の炭化水素流体生成物を製造するのに十分な反応条件下で触媒反応させる工程とを含む、方法。 - 前記炭化水素系材料の前記反応器中での滞留時間が、約2秒〜約480秒である、請求項254に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料および前記触媒が、前記反応器中で、約500℃〜約1000℃の温度に加熱される、請求項254に記載の方法。
- 前記反応器が、循環式流動床反応器を備えている、請求項254に記載の方法。
- 前記触媒が、ゼオライト触媒を含む、請求項254に記載の方法。
- 触媒が、約30:1〜約150:1のシリカ対アルミナのモル比を含む、請求項258に記載の方法。
- 前記炭化水素系材料および前記触媒が、約50℃/秒よりも大きな加熱速度で加熱される、請求項254に記載の方法。
- 前記反応器の容積が、少なくとも約1リットルである、請求項254に記載の方法。
- 前記触媒および前記熱分解生成物を、約500℃を超える温度で、少なくとも約1秒間、分離器に通すことによって、該触媒から、該熱分解生成物を分離する工程をさらに含む、請求項254に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項254に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
反応器内に固体炭化水素系材料および1つ以上の触媒を用意する工程であって、
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約95%が、第1径分布内または第2径分布内にある最小断面直径を有し;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、該第1径分布内にある最小断面直径を有し;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2径分布内にある最小断面直径を有し;
該第1径分布と該第2径分布とが、重複していない、工程と;
該反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程、および該熱分解生成物の少なくとも一部分を、該触媒を用いて触媒反応させ、1つ以上の炭化水素生成物および少なくとも部分的に不活性化された触媒を製造する工程とを含む、方法。 - 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項264に記載の方法。
- 前記1つ以上の触媒が、ゼオライト触媒、非ゼオライト触媒、金属触媒および/または金属酸化物触媒を含む、請求項264に記載の方法。
- 前記1つ以上の触媒が、ゼオライト触媒を含み、該1つ以上の触媒のそれ以外のものが、非ゼオライト触媒を含む、請求項264に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
反応器内に固体炭化水素系材料および1つ以上の触媒を用意する工程であって、
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約95%が、第1分布内および第2分布内にある最小断面直径を有し、該第1分布が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームであり、該第2分布が、該第1分布とは異なっており、かつ該第1分布とは重複しておらず;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの最小断面直径を有し;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、該第2分布内にある最小断面直径を有する、工程と;
該反応器内で、該固体炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程、および、該熱分解生成物の少なくとも一部分を、該1つ以上の触媒を用いて触媒反応させ、1つ以上の炭化水素流体生成物および少なくとも部分的に不活性化された触媒を製造する工程とを含む、方法。 - 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項268に記載の方法。
- 前記第2孔径分布が、約7オングストローム〜約200オングストロームである、請求項268に記載の方法。
- 前記第2触媒がメソポーラスである、請求項268に記載の方法。
- 1つ以上の触媒を含み、
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約95%が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの最小断面直径または約7オングストローム〜約200オングストロームの最小断面直径を有し;
該1つ以上の触媒の孔の少なくとも約5%が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームの最小断面直径を有し;
該1つ以上のゼオライト触媒の孔の少なくとも約5%が、約7オングストローム〜約200オングストロームの最小断面直径を有する、組成物。 - 固体炭化水素系材料から、炭化水素流体生成物を製造する方法であって、
反応器に、固体触媒および固体炭化水素系材料を含む組成物を用意し、該組成物中の該触媒と該炭化水素系材料との質量比が、約0.5:1〜約20:1である工程と;
該反応器内に用意された組成物を加熱する工程であって、該炭化水素系材料の該反応器内での滞留時間が、約1分〜約4分である工程と;
該反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を熱分解し、熱分解生成物を製造する工程と;
該熱分解生成物の少なくとも一部分を、該固体触媒を用いて触媒反応させ、炭化水素流体生成物を製造する工程とを含む、方法。 - 前記炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項273に記載の方法。
- 固体炭化水素系材料から、1つ以上の炭化水素流体生成物を選択的に製造する方法であって、
反応器内に、第1成分および第2成分を含む固体炭化水素系材料を用意する工程であって、該第1成分と該第2成分とが異なっている工程と;
該反応器内に、第1触媒および第2触媒を用意する工程であって、該第1触媒が、第1成分またはその誘導体を触媒反応させ、炭化水素流体生成物を製造するのに選択的であり、該第2触媒が、第2成分またはその誘導体を触媒反応させ、炭化水素流体生成物を製造するのに選択的である工程と;
該反応器内で、該炭化水素系材料の少なくとも一部分を、1つ以上の熱分解生成物を製造するのに十分な反応条件下で熱分解する工程、および該熱分解生成物の少なくとも一部分を、該第1触媒および該第2触媒を用いて触媒反応させ、1つ以上の炭化水素生成物および少なくとも部分的に不活性化された触媒を製造する工程とを含む、方法。 - 前記第1触媒が、第1孔径分布を有し、前記第2触媒が、第2孔径分布を有し、該第1孔径分布と該第2孔径分布とは異なっており、かつ重複していない、請求項275に記載の方法。
- 前記第1の孔径分布が、約5.9オングストローム〜約6.3オングストロームである、請求項276に記載の方法。
- 前記第2の孔径分布が、約7オングストローム〜約200オングストロームである、請求項276に記載の方法。
- 前記第2触媒がメソポーラスである、請求項275に記載の方法。
- 前記第2触媒は非孔性である、請求項275に記載の方法。
- 前記固体炭化水素系材料が、サトウキビバガス、グルコース、木材、トウモロコシの茎葉、またはこれらの組み合わせを含む、請求項275に記載の方法。
- 前記第1成分が、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンのうち1つを含み、前記第2成分が、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンのうち1つを含む、請求項275に記載の方法。
- 前記1つ以上の炭化水素流体生成物が、標準的な周囲温度および周囲圧力で液体である、請求項275に記載の方法。
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