JP2023539797A - アルカン及びアルキル芳香族炭化水素をアップグレードするためのプロセス - Google Patents

Abstract

炭化水素をアップグレードするためのプロセス。プロセスは、炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入、接触、及び導入停止を含み得る。フィードは、反応ゾーン内で触媒と接触して、フィードの脱水素、脱水素芳香族化、及び／又は脱水素環化を引き起こしてコーク化触媒及び流出物を生成することができる。プロセスは、酸化剤の反応ゾーンへの導入、接触、及び導入停止を含み得る。酸化剤は、コーク化触媒と接触してコークの燃焼を引き起こして再生触媒を生成することができる。プロセスは、還元ガスの反応ゾーンへの導入、接触、及び導入停止を含み得る。還元ガスは、再生触媒と接触して再生還元触媒を生成することができる。プロセスは、追加量のフィードを導入し、再生還元触媒と接触させて再コーク化触媒及び追加の第1の流出物を生成することを含み得る。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照することによりその開示内容全体を本明細書に援用する出願日2020年8月6日を有する米国仮出願第63/062,084号に対する優先権及びその利益を主張する。

分野
本開示は、アルカン及び／又はアルキル芳香族炭化水素をアップグレードするためのプロセスに関する。さらに詳細には、本開示は、1種以上のアルカン及び／又は1種以上のアルキル芳香族炭化水素を触媒の存在下で脱水素、脱水素芳香族化、及び／又は脱水素環化して、1種以上のアップグレードした炭化水素を生成するためのプロセスに関する。

背景
アルカン及び／又はアルキル芳香族炭化水素の接触脱水素、脱水素芳香族化、並びに脱水素環化は、吸熱性であり、かつ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C₂-C₁₆アルカン、及び／又はアルキル芳香族炭化水素、例えば、エチルベンゼンの脱水素は、種々の異なる担持触媒粒子システム、例えばPt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。既存のプロパン脱水素プロセスの中で、ある特定のプロセスは、約560℃～650℃の温度及び20kPa(絶対)～50kPa(絶対)の低圧で得られる約50％の最高のプロピレン収率(90％のプロピレン選択性で55％のプロパン転化率)をもたらすアルミナ担持クロミア触媒を使用する。脱水素プロセスの効率を高めるためにこのような低圧で操作する必要なしでプロピレン収率を高めることが望ましい。
脱水素プロセスの温度を高くするのは、プロセスの熱力学に従ってプロセスの転化率を高めるための1つの手段である。例えば、670℃、100kPa(絶対)で、いずれの不活性溶媒も非存在下では、平衡プロピレン収率は、シミュレーションにより約74％であると推定された。しかしながら、このような高温では、触媒粒子は非常に急速に不活化し、及び／又はプロピレン選択性は不経済に低くなる。触媒粒子の急速な不活化は、触媒粒子へのコーク沈着及び／又は活性相の凝集が原因であると考えられる。コークは、酸素含有ガスを用いる燃焼によって除去できるが、活性相の凝集は、燃焼プロセス中に悪化すると考えられ、これは触媒粒子の活性及び安定性を急速に低下させる。
従って、アルカン及び／又はアルキル芳香族炭化水素を脱水素、脱水素芳香族化、及び／又は脱水素環化するための改善されたプロセスが必要である。本開示は、これ及び他の必要性を満たす。

要約
アルカン及び／又はアルキル芳香族炭化水素をアップグレードするためのプロセスを提供する。一部の実施形態では、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アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含み得る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)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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化(coked)触媒と、1種以上のアップグレードし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。炭化水素含有フィード及び触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、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アルキル芳香族化合物の総分圧である。触媒は、担体上に配置された第8～第10族元素又はその化合物を含み得る。プロセスは、(III)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と、(IV)酸化剤を反応ゾーンに導入するステップと、(V)酸化剤をコーク化触媒と接触させてコークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、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、酸化剤及びコーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触されるステップと、(VI)酸化剤の反応ゾーンへの導入を停止するステップとをも含み得る。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と、(VIII)還元ガスを再生触媒と接触させて再生還元触媒及び第3の流出物を生成するステップであって、還元ガス及び再生触媒は、0.1秒～90分の時間にわたって接触されるステップと、(IX)還元ガスの反応ゾーンへの導入を停止するステップとをも含み得る。プロセスは、(X)追加量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と、(XI)追加量の炭化水素含有フィードを再生還元触媒と接触させて再コーク化触媒及び追加の第1の流出物を生成するステップとをも含み得る。追加量の炭化水素含有フィード及び再生還元触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、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アルキル芳香族化合物の総分圧である。

他の実施形態では、プロセスは、(I)炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含み得る反応間隔を含むことができる。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、1種以上のC₄-C₁₆環状アルカン、1種以上のC₈-C₁₆アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含み得る。プロセスは、(II)反応間隔後に再生間隔をも含むことができ、この再生間隔は、酸化剤の反応ゾーンへの導入及び導入停止を含み得る。プロセスは、(III)再生間隔後に還元間隔をも含むことができ、この還元間隔は、還元ガスの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含み得る。反応間隔は、還元間隔後に再開され得る。炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入中に、炭化水素含有フィードは、反応ゾーン内に配置された触媒と接触して、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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化触媒と、1種以上のアップグレードし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ことができる。炭化水素含有フィード及び触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、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アルキル芳香族化合物の総分圧である。酸化剤の反応ゾーンへの導入中に、酸化剤は、コーク化触媒と接触して、コークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、燃焼ガスを含み得る第2の流出物とを生成することができる。酸化剤及びコーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触され得る。還元ガスの反応ゾーンへの導入中に、還元ガスは再生触媒と接触して再生還元触媒を生成することができる。触媒は、担体上に配置された第8～第10族元素又はその化合物を含み得る。

1つ以上の記載実施形態に従う、複数の反応ゾーンのための例となるタイムシーケンスを示す。 実施例1で用いた同一条件下で行った35周期(再生、還元、及び脱水素)を経た後の実施例1～3で用いた触媒の触媒安定性結果を示す。 水蒸気の存在下で49周期(再生、還元、及び脱水素)を経た後の実施例23で用いた触媒の触媒安定性結果を示す。

詳細な説明
以下、本発明の種々の特定の実施形態、型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であり、本発明は他の方法で実施できることを理解するであろう。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、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必ずしも全てではないが、1つ以上を意味し得る。
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、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。特段の記載がない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、場合によっては、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、又はいずれの他の順序でも、記載どおりの順序で連続して行なってよい。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関してプロセスの第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た中間材料に関して同時に第2のステップを行ってよい。好ましくは、記載した順序でステップを行う。

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ものと理解すべきである。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、特段の記載がない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、特段の記載がない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。
本明細書で使用する用語「上方(up)」と「下方(down)」、「上向き」と「下向き」、「上部(upper)」と「下部(lower)」、「上向きに」と「下向きに」、「上」と「下」、及び他の同様の用語は、互いに相対的な位置を指し、同一用語を用いる装置及び方法は種々の角度及び定位で等しく有効であり得るので、特定の空間定位を表す意図ではない。

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。

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8族元素は、Fe、Ru、及びOsの1つ以上を含み、第9族元素は、Co、Rh、及びIrの1つ以上を含み、第10族元素はNi、Pd、及びPtの1つ以上を含み得る。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、特段の記載がないか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。
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、100％転化率は、反応でプロパンの100％が消費されることを意味する。収率(炭素モル基準)は、転化率×選択性である。

本明細書で使用する場合、用語「反応器」は、その中で化学反応が起こるいずれの容器をも指す。用語「反応器」には、個別反応器のみならず、単一反応装置内の反応ゾーンが含まれ、該当する場合は、反応ゾーンが複数の反応器を横切る。他言すれば、一般的に、単一反応器は、単一の反応ゾーン又は複数の反応ゾーンを有してよい。説明が第1及び第2の反応器に言及する場合、該言及には2つの反応器のみならず、第1及び第2の反応ゾーンを有する単一の反応器が含まれることを容易に認識すべきである。同様に、第1の反応器流出物及び第2の反応器流出物は、それぞれ、単一の反応器の第1の反応ゾーン及び第2の反応ゾーンからの流出物を含むものと認識される。
本明細書で使用する場合、用語「流動床」反応器は、その中で複数の個別粒子(例えば、触媒粒子)がガスと接触し、そこで空塔ガス速度が個別粒子を流動化するのに十分であり(すなわち、最小流動化速度より高い)、かつ95％未満の空隙率を有する固体床を維持するために個別粒子の希薄相空気輸送に必要とされる速度未満となるようにガスが流れる。最小流動化速度の位置は、例えば、Kunii, D., Levenspiel, O., Chapter 3 of Fluidization Engineering, 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991, and Walas, S. M., Chapter 6 of Chemical Process Equipment, Revised 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010に記載されている。

本明細書で使用する場合、用語「固定床」は、反応ゾーン(例えば、垂直又は水平の円筒パイプ、又は球状容器)内に配置される触媒床を指し、その中を通るガスの横断流(直交流としても知られる)、軸流、及び／又は放射状流を含んでよく、そこでは固体(例えば、触媒粒子)は実質的に反応器内に不動化され、ガスは固体粒子を流動化するのに必要とされる速度未満(すなわち、最小流動化速度未満)となるように流れ、及び／又はガスは下向きに移動し、結果として固体粒子の流動化は不可能である。
本明細書で使用する場合、用語「周期性」、「周期的」、及び「周期」は、互換的に用いられ、定期的な再発又は反復事象が起こることを指す。一部の実施形態では、反応器が周期的に操作されて反応間隔、再生間隔、及び還元間隔を有し得る。間隔ステップの持続時間及び／又は順序は経時的に変化し得る。他の実施形態では、反応器が周期的に操作されて反応間隔、再生間隔、還元間隔を有することでき、定期的に、例えば、12時間～90日毎に、再生間隔が再活性化間隔と置き換えられることがある。通常の操作中に、再生間隔は、常温、常圧で、通常の時間にわたってコーク化触媒を酸化剤と接触させ得る。12時間毎～90日毎に起こり得る再活性化間隔中に、再生間隔中の1つ以上のプロセス条件が改変されて再活性化間隔を達成することができる。例えば、常温が上昇され、常圧が上昇され、及び／又は再生間隔の通常の時間が増加されて、コーク化触媒の最活性化を引き起こすことができる。一部の実施形態では、再活性化間隔が利用されて、通常の操作中の再生間隔中に典型的に起こるより完全にコーク化触媒粒子を再生することができる。

概要
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、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、並びに／或いは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むことができる。一部の実施形態では、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、任意に0.1vol％、1vol％、又は5vol％から10vol％、15vol％、20vol％、30vol％、40vol％、又は50vol％までのストリームを含むことができる。他の実施形態では、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％の水蒸気を含むことができ、又は水蒸気がなくてよい。炭化水素含有フィードは、反応ゾーン内に配置された触媒と接触して、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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化触媒と、1種以上のアップグレードし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ことができる。炭化水素含有フィード及び触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の第1の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)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アルキル芳香族化合物の総分圧である。触媒は、担体上に配置された1種以上の第8族～第10族元素、例えば、Ptを含み得る。一部の実施形態では、触媒は、担体の質量に基づいて、0.05wt％～6wt％の第8族～第10族元素を含み得る。担体は、限定するものではないが、第2族元素、第4族元素、第12族元素、21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素、又はこれらの化合物であるか或いはこれらを含むことができる。

第1の時間後に、炭化水素含有フィードの導入が停止され、1種以上の酸化剤が反応ゾーンに導入され得る。酸化剤はコーク化触媒と接触してコークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、燃焼ガスを含み得る第2の流出物とを生成することができる。酸化剤及びコーク化触媒は、1分～90分の第2の時間にわたって接触され得る。第2の時間後に、酸化剤の導入が停止され、1種以上の還元ガスが反応ゾーンに導入され得る。還元ガスは、再生触媒と接触して再生還元触媒及び第3の流出物を生成することができる。還元ガス及び再生触媒は、0.1秒～90分の第3の時間にわたって接触され得る。第3の時間後に、還元ガスの導入が停止され、追加量の炭化水素含有フィードが反応ゾーンに導入されて、再コーク化触媒及び追加量の第1の流出物が生成され得る。
他の実施形態では、炭化水素をアップグレードするためのプロセスは、炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入と導入停止を含み得る反応間隔と、酸化剤の反応ゾーンへの導入と導入停止を含み得る、反応間隔後の再生間隔と、還元ガスの反応ゾーンへの導入と導入停止を含み得る、再生間隔後の還元間隔とを含むことができる。反応間隔は、還元間隔後に再開され得る。

驚いたことにかつ予想外に、担体上に配置された第8族～第10族元素、例えば、Ptを含む触媒は、多周期、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周期、少なくとも125周期、少なくとも150周期、少なくとも175周期、又は少なくとも200周期後に十分に活性かつ安定なままであり得、各周期時間は≦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秒にわたって持続することを発見した。一部の実施形態では、周期時間は、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に(時には少数の最初の周期が相対的に不良又は相対的に良好な性能を有することがあるが、性能は最終的に安定化し得る)、プロセスは、最初の炭化水素含有フィードとの接触時にアップグレードした炭化水素生成物、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の第1の収率を、≧75％、≧80％、≧85％、又は≧90％、又は＞95％のアップグレードした炭化水素、例えば、プロピレンの選択性で生じさせることができ、かつ最後の周期(全部で少なくとも15周期)完了時に、≧75％、≧80％、≧85％、又は≧90％、又は＞95％のアップグレードした炭化水素、例えば、プロピレンの選択性で、アップグレードした炭化水素生成物の第1の収率の少なくとも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％であり得るアップグレードした炭化水素生成物の第2の収率を有し得る。この発見の前には、第8族～第10元素、例えば、Ptを活性成分として有する触媒は、ハロゲンの添加を必要としない単純な酸化的再生を伴うそんな多くの短周期を受けたときには十分な活性及び安定性を維持しないと考えられていた。

第1の周期は、触媒の炭化水素含有フィードとの接触から始まり、次に酸化剤と接触して再生触媒を生成した後に還元ガスと接触して再生還元触媒を生成して、第1の周期が終わり、第2の周期が再生還元触媒の追加量の炭化水素含有フィードとの接触から始まる。第2の周期が終わり、第3及びその後の各周期が再生還元触媒と追加量の炭化水素含有フィードの接触から始まり、第3及びその後の各周期が終わり、次の周期は、追加の又は引き続き再生還元触媒の追加量の炭化水素含有フィードとの接触から始まる。
さらに、本明細書に記載のプロセス及び触媒によって非常に高いプロピレン収率が得られた。一部の実施形態では、炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードし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の接触は、少なくとも75％、少なくとも80％、少なくとも85％、少なくとも90％、又は少なくとも95％のプロピレン選択性で少なくとも52％、少なくとも53％、少なくとも55％、少なくとも57％、少なくとも60％、少なくとも62％、少なくとも63％、少なくとも65％、少なくとも67％、又は少なくとも69％のプロピレン収率を生じさせることができる。他の実施形態では、炭化水素含有フィードが、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％のプロパンを含むとき、炭化水素含有フィードを少なくとも20kPa(絶対)のプロパン分圧下でプロパンと接触させると、少なくとも75％、少なくとも80％、少なくとも85％、少なくとも90％、又は少なくとも95％のプロピレン選択性で少なくとも52％、少なくとも53％、少なくとも55％、少なくとも57％、少なくとも60％、少なくとも62％、少なくとも63％、少なくとも65％、少なくとも67％、又は少なくとも69％のプロピレン収率を得ることができる。少なくとも75％、少なくとも80％、少なくとも85％、少なくとも90％、又は少なくとも95％のプロピレン選択性でプロピレン収率をさらに少なくとも70％、少なくとも72％、少なくとも75％、少なくとも77％、少なくとも80％、又は少なくとも82％まで高めることができると考えられる。

一部の実施形態では、炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードし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周期、少なくとも125周期、少なくとも150周期、少なくとも175周期、又は少なくとも200周期にわたって少なくとも75％、少なくとも80％、少なくとも85％、少なくとも90％、又は少なくとも95％のプロピレン選択性で少なくとも52％、少なくとも53％、少なくとも55％、少なくとも57％、少なくとも60％、少なくとも62％、又は少なくとも63％のプロピレン収率を生じさせることができる。他の実施形態では、炭化水素含有フィードが、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)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周期、少なくとも125周期、少なくとも150周期、少なくとも175周期、又は少なくとも200周期にわたって、少なくとも75％、少なくとも80％、少なくとも85％、少なくとも90％、又は少なくとも95％のプロピレン選択性で少なくとも52％、少なくとも53％、少なくとも55％、少なくとも57％、少なくとも60％、少なくとも62％、又は少なくとも63％のプロピレン収率を得ることができる。さらに担体の組成を最適化し、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、少なくとも15周期、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周期、少なくとも125周期、少なくとも150周期、少なくとも175周期、又は少なくとも200周期にわたって少なくとも75％、少なくとも80％、少なくとも85％、少なくとも90％、又は少なくとも95％のプロピレン選択性でプロピレン収率をさらに少なくとも65％、少なくとも67％、少なくとも68％、少なくとも70％、少なくとも72％、少なくとも75％、少なくとも77％、少なくとも80％、又は少なくとも82％まで高めることができると考えられる。一部の実施形態では、該プロピレン収率は、触媒が炭化水素フィードと少なくとも620℃、少なくとも630℃、少なくとも640℃、少なくとも650℃、少なくとも655℃、少なくとも660℃、少なくとも670℃、少なくとも680℃、少なくとも690℃、少なくとも700℃、又は少なくとも750℃の温度で少なくとも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周期、少なくとも125周期、少なくとも150周期、少なくとも175周期、又は少なくとも200周期にわたって接触されるときに得ることができる。該処理条件下でこのような高いプロピレン収率は考えられなかった。

炭化水素アップグレードプロセス
炭化水素含有フィードは、任意の適切な変換ゾーン又は反応ゾーン内で触媒粒子と接触されて、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、コーク化触媒粒子、1種以上のアップグレードした炭化水素、及び分子水素を含み得る変換流出物を生成することができる。一部の実施形態では、触媒は、反応ゾーン内の固定床に配置され得る。他の実施形態では、触媒は、反応ゾーン内の複数の個別粒子の形態であり得る。触媒が反応ゾーン内の複数の個別粒子の形態であるとき、反応ゾーンの通る炭化水素含有フィードの流れ、反応ゾーンの通る酸化剤の流れ、反応ゾーンの通る還元ガスの流れ、及び反応ゾーンの通る任意の他のガス、例えば、いずれもの残留炭化水素含有フィード、第1の流出物、酸化剤、第2の流出物、還元ガス、及び／又は第3の流出物の少なくとも一部を反応ゾーンから除去するために用いられるストリッピングガスの流れは、空塔ガス速度が複数の個別粒子を流動化するのに十分であるが、95％未満の空隙率を有する触媒床を維持するために複数の個別粒子の希薄相空気輸送に必要とされる速度未満となるようなものであり得る。

いずれの数の反応ゾーンも連続して及び／又は並行して操作され得る。いずれの2つ以上のタイプの反応ゾーンも互いに組み合わせて使用され得る。2つ以上の反応ゾーンが使用される場合、反応ゾーンは、同一条件及び／又は異なる条件で操作可能であり、同一の炭化水素含有フィード又は異なる炭化水素含有フィードを受け取ることができる。2つ以上の反応ゾーンが使用される場合、反応ゾーンは、直列に、平行に、又はその組み合わせで互いに配置され得る。一部の実施形態では、少なくとも3つの反応が並行して操作され得る。例えば、第1の反応ゾーンは、その中に配置された第1の触媒を含み、第2の反応ゾーンは、その中に配置された第2の触媒を含み、第3の反応ゾーンは、その中に配置された第3の触媒を含み得る。一部の実施形態では、第1の反応ゾーン、第2の反応ゾーン、及び第3の反応ゾーンが並行して操作され、第1、第2、及び第3の反応ゾーン間の炭化水素含有フィード、酸化剤、及び還元ガスの導入のタイミングは、第1、第2、及び第3の反応ゾーンにわたって、1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素が連続して生成されるようなものであり得る。上述したように、第1、第2、第3、及び任意の追加反応ゾーンは、単一の容器若しくは反応器、別々の容器若しくは反応器、又はその組み合わせ内に配置され得ることを理解すべきである。一部の実施形態では、少なくとも3、4、5、6、7、8、9、10、又は11個以上の反応ゾーンが並行して操作され得る。

図1は、1つ以上の実施形態に従って、複数の反応ゾーンの説明に役立つタイムシーケンスを示す。さらに詳細には、種々の反応ゾーンの1つの周期的配置が示され、第1、第2、及び第3の反応ゾーンが反応間隔、再生間隔、及び還元間隔間に交互にあり、一方で第4の反応ゾーンは、再生間隔の代わりに再活性化間隔を経る。上述したように、再生間隔は、通常の操作中に、常温、常圧で、通常の時間にわたってコーク化触媒を酸化剤と接触させることができる。12時間毎～90日毎に起こり得る再活性化間隔中に、再生間隔中の1つ以上のプロセス条件が改変されて再活性化間隔を達成することができる。例えば、常温が上昇され、常圧が上昇され、及び／又は再生間隔の通常の時間が増加されてコーク化触媒の再活性化を引き起こすことができる。一部の実施形態では、再活性化間隔が利用されて、通常の操作中の再生間隔中に典型的に起こるより完全にコーク化触媒粒子を再生することができる。
一部の実施形態では、2つ以上の反応ゾーンが並行して操作されるとき、各反応ゾーン内のプロセス条件は同一又は実質的に同一であり得る。他の実施形態では、2つ以上の反応ゾーンが並行して操作されるとき、各反応ゾーン内のプロセス条件は異なり得る。そのため、一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィード、例えば、プロパンが第1の反応ゾーンに導入され、第2の炭化水素含有フィード、例えば、イソブタンが第2の反応ゾーンに導入され、プロセス条件は、望ましいアップグレードした炭化水素、例えば、第1の反応ゾーンではプロピレン及び第2の反応ゾーンではイソブチレンが生成されるように調整され得る。

炭化水素含有フィードと触媒は、反応ゾーン内で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、炭化水素含有フィードと触媒は少なくとも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。炭化水素含有フィードは反応ゾーンに導入され、その中で触媒と1分、3分、5分、7分、又は10分から20分、30分、50分、70分、又は90分までの時間にわたって接触され得る。
炭化水素含有フィードと触媒は、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、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アルキル芳香族化合物の総分圧である。一部の実施形態では、炭化水素含有フィードと触媒の接触中の炭化水素分圧は、20kPa(絶対)、50kPa(絶対)、100kPa(絶対)、150kPa(絶対)、200kPa(絶対)、250kPa(絶対)、又は300kPa(絶対)から500kPa(絶対)、600kPa(絶対)、700kPa(絶対)、800kPa(絶対)、900kPa(絶対)、又は1,000kPa(絶対)までの範囲であり得る。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アルキル芳香族化合物の総分圧である。

一部の実施形態では、炭化水素含有フィードは、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％の単一のC₂-C₁₆アルカン、例えば、プロパンを含み得る。炭化水素含有フィードと触媒は、単一のC₂-C₁₆アルカン、例えば、プロパンの少なくとも20kPa(絶対)、少なくとも50kPa(絶対)、少なくとも100kPa(絶対)、少なくとも150kPa(絶対)、少なくとも250kPa(絶対)、少なくとも300kPa(絶対)、少なくとも400kPa(絶対)、少なくとも500kPa(絶対)、又は少なくとも1,000kPa(絶対)の圧力下で接触され得る。
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、50時間^-1 ～ 100時間^-1、250時間^-1、500時間^-1、又は1,000時間^-1であり得る。
一部の実施形態では、炭化水素含有フィードはプロパンであるか又はプロパンを含むことができ、炭化水素含有フィードは、反応ゾーンに導入されるとき、300℃～700℃の範囲内の温度であってよく、炭化水素含有フィードは、20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の炭化水素分圧を有し、第1の流出物は、反応ゾーンを出たときに500℃、580℃、600℃、620℃、又は650℃から670℃、690℃、720℃、750℃、775℃、又は800℃までの範囲の温度であり得る。他の実施形態では、反応ゾーンを出たとき、第1の流出物は、≧580℃、さらに好ましくは≧630℃、さらに好ましくは≧670℃の温度であり得る。

一部の実施形態では、反応ゾーン内で炭化水素含有フィードの導入中に逆温度プロファイルが維持され得る。本明細書で使用する場合、用語「逆温度プロファイル」は、反応ゾーン入口温度が反応ゾーン出口温度より低いことを意味する。好ましくは、反応ゾーン入口における中心線温度は、反応ゾーン出口における中心線温度より低い可能性がある。「逆温度プロファイル」には、反応ゾーン入口の温度が反応ゾーン出口の温度より低い限り、反応ゾーン内で温度が変動する反応ゾーンが含まれる。「逆温度プロファイル」は、反応ゾーンに沿っていくらかの長さに中心線温度T₁を有し、この中心線温度は反応ゾーンに沿ってさらなる長さで温度T₂まで下がり、中心線温度は温度T₃まで上昇し、最後に反応ゾーン出口の中心線温度は温度T₄まで下がり、T₃>T₄>T₁>T₂である、反応ゾーンをさらに包含する。好ましい実施形態では、反応ゾーン内の逆温度プロファイルは、反応ゾーン内の温度が反応ゾーン入口から反応ゾーン出口まで上昇するようなプロファイルであり得る。反応ゾーン内で逆温度プロファイルを維持すると、炭化水素フィードストックのクラッキングを有利に最小限にし(例えば、2020年5月8日に出願された米国仮特許出願第63/022,034号参照)、入口において触媒のコーク化の一因になり得る炭素質材料形成を最小限にすることができる。逆温度プロファイルは、反応ゾーン内で十分な反応の時間及び長さを与えて、出口温度より低い操作温度で十分な量の分子水素を生成する可能性もあり、反応ゾーン出口における炭素質材料形成を減らすか又は最小限にすることができる。

一部の実施形態では、等温性又は実質的に等温性の温度プロファイルが反応ゾーン内で維持される。等温性温度を維持する利点は、触媒効率向上及び生成物収率改善であり得る。本明細書で使用する場合、用語「等温性温度プロファイル」は、反応ゾーンの中心線に沿って測定される反応器入口と反応器出口の間の各点の温度が、本質的に一定に、例えば同一温度に又は上限温度と下限温度の間の差が40℃以下、好ましくは20℃以下である同じ狭い温度範囲内に維持されることを意味する。一部の実施形態では、等温性温度プロファイルは、反応器入口温度が反応器出口温度の約40℃以内、或いは約20℃以内、或いは約10℃以内、或いは約5℃以内、或いは反応器入口温度が反応器出口温度と同じであるプロファイルである。他の実施形態では、等温性温度プロファイルは、反応器入口温度が、反応器出口温度の約20％以内、或いは約10％以内、或いは約5％以内、或いは約1％以内であるプロファイルであり得る。

一部の実施形態では、炭化水素含有フィードはプロパンであるか又はプロパンを含むことができ、アップグレードした炭化水素はプロピレンであるか又はプロピレンを含むことができ、炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入は、反応ゾーンから出たときの第1の流出物の温度が710℃、680℃、650℃、620℃、610℃、600℃、590℃、580℃、570℃、560℃、又は550℃未満に低下したときに停止され得る。
一部の実施形態では、炭化水素含有フィードはプロパンであるか又はプロパンを含むことができ、アップグレードした炭化水素はプロピレンであるか又はプロピレンを含むことができ、反応ゾーン内での炭化水素含有フィードと触媒の接触は、≧70％、≧75％、≧80％、85％、又は90％のプロピレン選択性を有することができ、炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入は、プロピレン収率が65％、50％、55％、50％、47％、45％、43％、40％、37％、又は35％未満に低下したときに停止され得る。

炭化水素含有フィードの反応への導入が停止された後に、酸化剤が導入されてコーク化触媒と接触されて、再生触媒と、燃焼ガスを含み得る第2の流出物とを生成することができる。酸化剤は、限定するものではないが、分子酸素(O₂)、オゾン(O₃)、二酸化炭素(CO₂)、水蒸気(H₂O)、又はこれらの混合物であるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、触媒上のコークを100％燃焼させるのに必要な量を超える量の酸化剤を用いて、触媒からのコーク除去率を高めることができ、その結果、コーク除去に必要な時間を短縮し、所与の時間内で生成されるアップグレードした生成物の収率上昇につながり得る。
コーク化触媒と酸化剤は、互いに500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、又は800℃から900℃、950℃、1,000℃、1,050℃、又は1,100℃までの範囲内の温度で接触されて再生触媒を生成することができる。一部の実施形態では、コーク化触媒と酸化剤は、互いに500℃～1,100℃、600℃～1,000℃、650℃～950℃、700℃～900℃、又は750℃～850℃の範囲内の温度で接触されて再生触媒を生成し得る。コーク化触媒と酸化剤は、互いに1分、3分、5分、7分、又は10分から20分、30分、50分、70分、又は90分までの時間にわたって接触され得る。一部の実施形態では、コーク化触媒と酸化剤は、触媒上に配置されたいずれものコークの≧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。

一部の実施形態では、コーク化触媒と酸化剤が互いに接触する時間は、触媒が炭化水素含有フィードと接触して第1の流出物及びコーク化触媒を生成する時間より短いか、実質的に同一であるか、又は長くてよい。例えば、コーク化触媒と酸化剤が互いに接触する時間は、触媒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％短くてよい。他の実施形態では、コーク化触媒と酸化剤が互いに接触する時間は、触媒が炭化水素含有フィードと接触して流出物及びコーク化触媒を生成する時間より長くてよい。例えば、コーク化触媒と酸化剤の互いの接触は、触媒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％長くてよい。
コーク化触媒と酸化剤は、20kPa(絶対)、50kPa(絶対)、100kPa(絶対)、150kPa(絶対)、200kPa(絶対)、250kPa(絶対)、又は300kPa(絶対)から500kPa(絶対)、600kPa(絶対)、700kPa(絶対)、800kPa(絶対)、900kPa(絶対)、又は1,000kPa(絶対)までの範囲内の酸化剤圧力下で互いに接触されて再生触媒を生成することができる。

一部の実施形態では、コーク化触媒粒子に加えて、1種以上の補助燃料が反応ゾーン内で酸化剤と接触されて補助燃料の少なくとも一部の燃焼を引き起こして熱及び追加燃焼ガスを生成することもできる。一部の実施形態では、酸化剤と組み合わせたこの燃料の反応ゾーンへの導入は、≧580℃、≧620℃、≧650℃、≧680℃、≧710℃、≧740℃、≧770℃、≧800℃、≧850℃、≧900℃、又は≧1,000℃、又はそれより高い温度まで反応ゾーンを加熱できる熱を生成し得る。この任意的な補助燃料は、限定するものではないが、分子水素(H₂)、メタン(CH₄)、エタン(C₂H₆)、プロパン(C₃H₈)、又はこれらの混合物であるか或いはこれらを含み得る。任意的な補助燃料は、不活性ガス、例えばアルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、ヘリウム(He)、分子窒素(N₂)、又はこれらの混合物と混合され得る。
理論によって束縛されることを望むものではないが、コーク化触媒上に配置された第8～第10族元素、例えば、Ptの少なくとも一部が、炭化水素含有フィードとの接触前の触媒に比べて凝集され得ると考えられる。コーク化触媒上のコークの少なくとも一部の燃焼中に第8～第10族元素の少なくとも一部が担体周囲に再配置され得ると考えられる。いずれの凝集した第8～第10族元素の少なくとも一部の再配置も多周期にわたって触媒の活性を高め、安定性を改善することができる。

一部の実施形態では、再生触媒中の第8～第10族元素、例えば、Ptの少なくとも一部は、炭化水素含有フィードと接触した触媒中の第8～第10族元素に比べてかつコーク化触媒中の第8～第10族元素に比べて高い酸化状態であり得る。そのため、上述したように、プロセスは、再生触媒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も含み得る。適切な還元ガス(還元剤)は、限定するものではないが、分子水素(H₂)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH₄)、エタン(C₂H₆)、プロパン(C₃H₈)、エチレン(C₂H₄)、プロピレン(C₃H₆)、水蒸気、又はこれらの混合物であるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、還元ガスは、不活性ガス、例えばアルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、ヘリウム(He)、分子窒素(N₂)、二酸化炭素(CO₂)、水蒸気(H₂O)、又はこれらの混合物と混合され得る。該実施形態では、再生還元触媒中の第8～第10族元素の少なくとも一部が、再生触媒中の第8～第10族元素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が再生触媒の少なくとも一部及び／又は再生還元触媒の少なくとも一部と接触され得る。

一部の実施形態では、再生触媒と還元ガスは、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、620℃、650℃、又は670℃から720℃、750℃、800℃、又は900℃までの範囲内の温度で接触され得る。再生触媒と還元ガスは、0.1秒、0.5秒、5秒、10秒、20秒、30秒、又は1分から10分、30分、60分、又は90分までの範囲内の時間にわたって接触され得る。再生触媒と還元ガスは、20kPa(絶対)、50kPa(絶対)、100kPa(絶対)、150kPa(絶対)、200kPa(絶対)、250kPa(絶対)、又は300kPa(絶対)から500kPa(絶対)、600kPa(絶対)、700kPa(絶対)、800kPa(絶対)、900kPa(絶対)、又は1,000kPa(絶対)までの範囲内の還元剤圧力で接触されて再生触媒を生成することができる。一部の実施形態では、還元が、反応より高い温度で行われ、還元から反応への冷却速度は＞50℃/分、＞200℃/分、＞800℃/分、又は＞3,200℃/分であり得る。再生還元触媒は、反応ゾーン内で追加量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化触媒を生成することができる。

一部の実施形態では、酸化剤は、炭化水素含有フィードが反応ゾーンの中を流れるのと同じ方向に反応ゾーンの中を流れ得る。他の実施形態では、酸化剤は、炭化水素含有フィードと反対方向に反応ゾーンの中を流れることがある。一部の実施形態では、還元ガスは、炭化水素含有フィードが反応ゾーンの中を流れるのと同じ方向に反応ゾーンの中を流れ得る。他の実施形態では、還元ガスは、炭化水素含有フィードと反対方向に反応ゾーンの中を流れることがある。そのため、酸化剤と還元ガスは、独立に、炭化水素含有フィードと同一方向又は反対方向に反応ゾーンの中を流れ得る。
一部の実施形態では、1種以上の追加フィード、例えば、1種以上のストリッピングガス又はスイープ流体が、炭化水素含有フィードと酸化剤の間、酸化剤と還元ガスの間、及び／又は還元ガスと追加量の炭化水素含有フィードの間の流れ間に利用され得る。とりわけ、ストリッピングガス又はスイープ流体は、望ましくない材料、例えば煤煙、残留若しくは同伴炭化水素含有フィード、第1の流出物、酸化剤、第2の流出物、還元ガス、及び／又は第3の流出物を含めた不燃性微粒子を反応ゾーンからパージするか他の方法で追い出すことができる。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。適切なスイープ流体は、限定するものではないが、N₂、He、Ar、CO₂、H₂O、CO₂、CH₄、又はこれらの混合物であるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、プロセスがスイープ流体を利用する場合、スイープ流体が反応ゾーンに導入される持続時間又は時間は、1秒、5秒、10秒、20秒、30秒、又は1分から10分、30分、60分、又は90分の範囲内であり得る。

一部の実施形態では、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が、酸化剤の導入前に大気圧未満の圧力に反応ゾーンをさらすことによって反応ゾーンから除去され得る。同様に、一部の実施形態では、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が、還元ガスの導入前に大気圧未満の圧力に反応ゾーンをさらすことによって反応ゾーンから除去され得る。同様に、一部の実施形態では、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が、追加量の炭化水素含有フィードの導入前に大気圧未満の圧力に反応ゾーンをさらすことによって反応ゾーンから除去され得る。一部の実施形態では、ストリッピングガスの導入と反応ゾーンを大気圧未満の圧力にさらすことが併用されて、いずれもの残留炭化水素含有フィード、第1の流出物、酸化剤、第2の流出物、還元ガス、及び／又は第3の流出物の少なくとも一部を反応ゾーンから除去することができる。

一部の実施形態では、1種以上の蓄熱材料が反応ゾーン内に配置されることがある。蓄熱材料は、炭化水素含有フィード、酸化剤、還元ガス、及び任意のストリッピングガス又はスイープ流体の反応ゾーンへの導入中に蓄熱材料が反応しないように不活性又は実質的に不活性であり得る。蓄熱材料は、蓄えられた熱の少なくとも一部を炭化水素含有フィードの導入及び触媒との接触中に放出することができる。蓄熱材料は、酸化剤の導入及びコーク化触媒との接触中、還元ガスの導入及び再生触媒との接触中、及び／又は任意のストリッピングガス又はスイープ流体の導入中に生じる熱を蓄えることができる。一部の実施形態では、蓄熱材料は、限定するものではないが、石英、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナ、若しくはこれら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、1種以上の発熱材料が反応ゾーン内に配置されることがある。発熱材料は、プロセスの少なくとも1つのステップ中、例えば、炭化水素含有フィードと触媒の接触中、酸化剤とコーク化触媒の接触中、還元ガスと再生触媒の接触中、及び／又は任意のストリッピングガス若しくはスイープ流体の導入中に熱を発生するように構成され得る。一部の実施形態では、発熱材料は、限定するものではないが、担体に担持された酸化物形態の金属であるか又はこれを含み得る。金属は、限定するものではないが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、クロム、モリブデン、バナジウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、ビスマス、又はこれらの混合物若しくは組み合わせであるか或いはこれらを含み得る。担体は、限定するものではないが、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、ギブサイト、バイエライト(bayerite)、遷移アルミナ、α-アルミナ、γ-アルミナ、シリカ/アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミン酸カルシウム、六アルミン酸バリウム、か焼ヒドロタルサイト、ゼオライト、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、又はこれらの混合物若しくは組み合わせであるか或いはこれらを含み得る。適切な発熱材料は、米国特許第9,725,380号に記載ものであるか又はそれらを含み得る。

任意に選択的水素除去材料が反応ゾーン内に配置されることがある。一部の実施形態では、選択的水素除去材料は、炭化水素含有フィードと触媒の接触中に生成された分子水素を選択的に燃焼させるように構成され得る。該材料は、選択的水素燃焼材料と呼ばれることもある。反応中に、選択的水素燃焼材料は、反応ゾーン内に生成された分子水素を選択的に燃焼させることができ、選択的水素燃焼材料の格子酸素を失わせ得る。再生中に、酸化剤が反応ゾーンに導入されると、選択的水素燃焼材料は酸素を補充され得る。一部の実施形態では、適切な選択的水素燃焼材料は、限定するものではないが、複数の酸化還元状態を有する1種以上の金属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、金属酸化物は、1種以上の担体に担持され得る。一部の実施形態では、選択的水素燃焼材料は、1種以上の促進剤を含むこともできる。

一部の実施形態では、選択的水素燃焼材料は、限定するものではないが、担体に担持された酸化物形態の金属であるか又はこれを含むことができ、この金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、クロム、モリブデン、バナジウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、ビスマス、又はこれらの混合物若しくは組み合わせであるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、担体は、限定するものではないが、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、ギブサイト、バイエライト、遷移アルミナ、α-アルミナ、γ-アルミナ、シリカ/アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミン酸カルシウム、六アルミン酸バリウム、か焼ヒドロタルサイト、ゼオライト、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、又はこれらの混合物若しくは組み合わせであるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、促進剤は、限定するものではないが、1種以上のアルカリ金属酸化物若しくはその塩、1種以上のアルカリ土類金属酸化物若しくはその塩、又はこれらの混合物若しくは組み合わせであるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、適切なアルカリ金属酸化物若しくはその塩及びアルカリ土類金属酸化物若しくはその塩は、限定するものではないが、LiCl、NaCl、Na₂O、K₂O、KCl、Na₂WO₄、K₂WO₄、Na₂MoO₄、Na₂MoO₄、MgO、MgCl、又はこれらの混合物若しくは組み合わせであるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、選択的水素燃焼材料は、限定するものではないが、米国特許出願公開第2016/0318828号に開示された材料であるか又はそれらを含み得る。他の実施形態では、選択的水素燃焼材料は、限定するものではないが、1種以上のペロブスカイト材料であるか又はこれらを含み得る。

一部の実施形態では、選択的水素除去材料は、炭化水素含有フィードと触媒の接触中に生成された分子水素を選択的に吸収するように構成され得る。該材料は選択的水素吸収材料と呼ばれることもある。反応中に、選択的水素吸収材料は、反応ゾーン内に生成された分子水素を選択的に吸収することができる。選択的水素吸収材料は、後続ステップで選択的水素吸収材料から水素を放出させることによって再生され得る。一部の実施形態では、選択的水素吸収材料は、限定するものではないが、1種以上の金属、例えばZr、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Hf、Co、Mg、La、Pd、Ni、Fe、Cu、Ag、Cr、Th、又はこれらの混合物若しくは組み合わせであるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、選択的水素吸収材料は、限定するものではないが、米国特許出願公開第2015/0099914号及び国際公開第WO2016/187249号に開示された材料であるか又はそれらを含み得る。

一部の実施形態では、触媒は、蓄熱材料、発熱材料及び／又は選択的水素除去材料と緊密に混合され得る。一部の実施形態では、触媒の活性成分と、発熱材料の活性成分及び／又は選択的水素除去材料の活性成分とが緊密に混合され、同一の担体上に配置され得る。他の実施形態では、触媒の活性成分が触媒担体上に配置された後に発熱材料及び／又は選択的水素除去材料の活性成分を同触媒担体上に配置するか或いはその逆であり得る。一部の実施形態では、触媒担体は、粉末形態又は押出物形態であり得る。他の実施形態では、触媒担体は、モノリシック形態であり得る。
一部の実施形態では、固定床反応器のために、触媒と、蓄熱材料、発熱材料、及び選択的水素除去材料の1つ以上とが、反応ゾーン内に積重ね床様式で配置され、すなわち、触媒と、任意的な蓄熱材料、発熱材料、及び選択的水素除去材料の1つ以上との積層が反応ゾーン内に配置され得る。他の実施形態では、触媒と、蓄熱材料、発熱材料、及び選択的水素除去材料の1つ以上とが、反応ゾーン内に積重ね反応器様式で配置され、すなわち、触媒と、蓄熱材料、発熱材料、及び選択的水素除去材料の1つ以上とが交互にある複数の反応器が配置されることがあり、反応器は直列に接続される。直列に接続された反応器は、固定床反応器、流動床反応器、逆流反応器、移動床反応器等の1つであり得る。

一部の実施形態では、水素透過膜が反応ゾーン内に配置され得る。水素透過膜は、反応ゾーン内の第1の流出物から選択的に水素を除去するように構成され得る。例えば、水素透過膜は、水素がその中を通って流れられるようにする一方で第1の流出物中の他の分子の流れを阻止又は実質的に阻止するように構成され得る。一部の実施形態では、水素透過膜は、“Science, 2016, 353, 563”及び“Journal of Membrane Science, 1993, 77, 221”に記載されているように、反応器壁の一部であり得る。他の実施形態では、水素透過膜は、直列に接続された反応器と、第1の反応器から出る流出物がさらなる反応のために第2の反応器に入る前に流出物から水素を除去するように構成された膜との間に設置され得る。一部の実施形態では、水素透過膜は、限定するものではないが、Pd系膜、ゼオライト系膜、若しくは金属酸化物系膜であるか又はこれらを含み得る。
一部の実施形態では、水素は、分子水素と反応してH₂Oを生成できる酸化剤、例えば、分子酸素を反応ゾーンに導入することによって反応ゾーンから除去され得る。一部の実施形態では、触媒は、脱水素触媒としても水素燃焼触媒としても働くことができる。他の実施形態では、水素燃焼触媒としてだけ働く別の触媒が反応ゾーン内に配置され得る。一部の実施形態では、酸化剤を反応ゾーンに導入して反応ゾーンから分子水素を除去するステップを含み得る適切なプロセスは、米国特許第7,678,956号、及び米国特許出願公開第2003/0139637号に記載のものを含むことができる。

一部の実施形態では、脱水素、脱水素芳香族化、及び／又は脱水素環化を行う反応ゾーンと、酸化剤の添加によって水素燃焼を行う反応ゾーンとが交互様式で接続されるように、2つ以上の反応ゾーンが直列に配置されることがある。脱水素、脱水素芳香族化、及び／又は脱水素環化を行う反応ゾーンでは、酸素は導入されず、そこからの流出物は、水素燃焼を行う反応ゾーン内で酸化剤と混合される。
反応ゾーンが、蓄熱材料、発熱材料、及び選択的水素除去材料(「追加の任意選択材料」と総称する)のいずれか1つ以上を含む場合、触媒と追加の任意選択材料の互いの配置又は分布は重要でない。しかしながら、一部の実施形態では、触媒と追加の任意選択材料を互いに近接して、例えば、活性材料複合物として位置付けることが有益なことがある。しかしながら、他の実施形態では、触媒と追加の任意選択材料を、例えば、反応ゾーン内の第1及び第2の層又は領域に互いに離して位置付けることが有益なことがあ。さらに他の実施形態では、触媒と追加の任意選択材料が相対的に近接するが、必ずしも活性材料複合物におけるように緊密に結合又は混合されないことが有益なことがある。例えば、触媒と追加の任意選択材料は、互いに交互床又は層に配置され得る。適切な活性材料複合物の配置又は構成は、米国特許出願公開第2016/0318828号に開示されたシステムのような周知プロセスによって調製され得る。
本明細書に開示されるプロセスの実施に適したシステムとしては、国際公開第WO2017078894号及び米国特許出願公開第2017/0121251号に開示されたプロセスのような技術上周知のプロセスを挙げられことができる。

触媒
反応ゾーン内に配置される触媒は、担体の総質量に基づいて、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、又は1wt％から2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、又は6wt％までの第8～第10族元素を含み得る。一部の実施形態では、触媒は、担体の総質量に基づいて、＞0.025wt％、＞0.05wt％、＞0.1wt％、＞0.13wt％、＞0.15wt％、＞0.17wt％、＞0.2wt％、＞0.2wt％、＞0.23、＞0.25wt％、＞0.27wt％、又は＞0.3wt％かつ＜0.5wt％、＜1wt％、＜2wt％、＜3wt％、＜4wt％、＜5wt％、又は＜6wt％の第8～第10族元素を含み得る。一部の実施形態では、第8～第10族元素は、限定するものではないが、Fe、Co、Ni、Ru、Pd、Os、Ir、Pt、これらの組み合わせ、若しくはこれらの混合物であるか又はこれらを含み得る。少なくとも1つの実施形態では、第8～第10族元素はPtであるか又はPtを含み得る。
触媒の担体は、限定するものではないが、4、12、20～22、30、38～40、48、又は56～71の原子数を有する1種以上の元素であるか又はこれらを含み得る。前記別の手段では、触媒の担体は、1種以上の第2族元素、1種以上の第4族元素、1種以上の第12族元素、21、39、若しくは57～71の原子数を有する1種以上の元素、これらの組み合わせ、又はこれらの混合物であるか或いはこれらを含み得る。一部の実施形態では、第2族元素、第4族元素、第12族元素、及び／又は21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素は、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、第4族元素、第12族元素、及び／又は21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素は、化合物の形態で存在し得る。例えば、第2族元素、第4族元素、第12族元素、及び／又は21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素は、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、第4族元素、第12族元素、及び／又は21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素を含むいずれか2種以上の化合物の混合物は、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ってよく、第1の化合物と第2の化合物は、互いに同一又は異なる第2族元素、第4族元素、第12族元素、及び／又は21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素を含む。

一部の実施形態では、触媒の担体は、担体の質量に基づいてwwt％の第2族元素、xwt％の第4族元素、ywt％の第12族元素、及びzwt％の、21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素の少なくとも1種であるか又はこれらを含むことができ、w、x、y、及びzは独立に0～100の範囲内である。触媒の担体中に存在するいずれの第2族元素も担体の質量に基づいてwt％mと関連付けられ、触媒の担体中に存在するいずれの第4族元素も担体の質量に基づいてwt％nと関連付けられ、触媒の担体中に存在するいずれの第12族元素も担体の質量に基づいてwt％pと関連付けられ、触媒の担体中に存在する21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれの元素も担体の質量に基づいてwt％qと関連付けられ、m、n、p、及びqは、独立に1～100の範囲内の数であり得る。一部の実施形態では、w/m+x/n+y/p+z/pの合計は、触媒の担体の質量に基づいて、少なくとも1であり得る。他の実施形態では、w/m+x/n+y/p+z/pの合計は、触媒の担体の質量に基づいて、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも4、少なくとも6、少なくとも8、少なくとも12、少なくとも24、少なくとも48、又は少なくとも60であり得る。他の実施形態では、w/m+x/n+y/p+z/pの合計は、1、2、3、4、5、6、7、又は8から10、12、16、24、30、48、又は60までの範囲内であり得る。他の実施形態では、w/m+x/n+y/p+z/pの合計は、1～2、2～4、4～6、6～8、8～12、12～24、24～48、又は48～60の範囲内であり得る。

一部の実施形態では、mは、2、4、6、8、10、12、14、16、18、及び20から選択される10個の値の1つであり；nは、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、及び24から選択される12個の値の1つであり；pは、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、及び24から選択される12個の値の1つであり；qは、2、4、6、10、14、18、22、26、30、34、38、及び40から選択される12個の値の1つであり得る。ここで、m、n、p、及びqは任意の組み合わせであってよく、結果として17,280(10×12×12×12)の異なる組み合わせがある。他の実施形態では、mは2、7、10、又は20に等しく、nは2、10、20、又は25であり、pは2、10、20、又は25であり、qは2、10、30、又は40であり、m、n、p、及びqは任意の組み合わせであってよく、結果として256(4×4×4×4)の異なる組み合わせがある。一部の実施形態では、m、n、p、及びqはそれぞれ2、10、15、又は30に等しくてよい。他の実施形態では、mは7に等しく、nは10に等しく、pは10に等しく、qは10に等しくてよい。他の実施形態では、mは7に等しく、nは20に等しく、pは20に等しく、qは10に等しくてよい。他の実施形態では、mは10に等しく、nは20に等しく、pは20に等しく、qは30に等しくてよい。他の実施形態では、mは7に等しく、nは10に等しく、pは10に等しく、qは30に等しくてよい。
一部の実施形態では、w、x、y、及びzは独立に0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49,50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、又は100であってよく、 w、x、y、zの合計は≦100である。

一部の実施形態では、触媒の担体が第2族元素を含むとき、第2族元素の第8～第10族元素に対するモル比率は0.24、0.5、1、10、50、100、300、450、600、800、1,000、1,200、1,500、1,700、又は2,000～3,000、3,500、4,000、4,500、5,000、5,500、6,000、6,500、7,000、7,500、8,000、8,500、9,000、又は9,500までの範囲内であり得る。一部の実施形態では、触媒の担体が第4族元素を含むとき、第4族元素の第8～第10族元素に対するモル比率は、0.18、0.3、0.5、1、10、50、100、又は200から300、400、500、600、700、又は810までの範囲内であり得る。一部の実施形態では、触媒の担体が第12族元素を含むとき、第12族元素の第8～第10族元素に対するモル比率は0.29、0.5、1、10、50、又は100から200、300、400、500、又は590までの範囲内であり得る。一部の実施形態では、触媒の担体が、21、39、又は57～71の原子数を有する元素を含むとき、21、39、又は57～71の原子数を有する元素の第8～第10族元素に対するモル比率は0.19、0.5、1、10、50、100、又は150から200、250、300、350、400、又は438までの範囲内であり得る。一部の実施形態では、触媒の担体が第2族、第4族、又は第12族元素及び21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素の2種以上を含むとき、いずれもの第2族元素、いずれもの第4族元素、いずれもの第12族元素、及び21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれもの元素の総計量の第8～第10族元素に対するモル比率は、0.18、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、又は9,500までの範囲内であり得る。

一部の実施形態では、触媒の担体は、限定するものではないが、下記化合物：Mg_uZn_1-uO（uは正の整数である）；Zn_vAl2O3_+v（vは正の整数である）；Mg_wAl₂O_3+w（wは正の整数である）；Ca_xAl₂O_3+x（xは正の整数である）；Sr_yAl₂O_3+y（yは正の整数である）；Ba_zAl₂O_3+z（zは正の整数である）；BeO；MgO；CaO；BaO；SrO；BeCO₃；MgCO₃；CaCO₃；SrCO₃；BaCO₃；ZrO₂；ZrC；ZrN；ZrSiO₄；CaZrO₃；Ca₇ZrAl₆O₁₈；TiO₂；TiC；TiN；TiSiO₄；CaTiO₃；Ca₇Al₆O₁₈；HfO₂；HfC；HfN；HfSiO₄；HfZrO₃；Ca₇HfAl₆O₁₈；ZnO；Zn₃(PO₄)₂；Zn(ClO₃)₂；ZnSO₄；B₂O₆Zn₃；Zn₃N₂;；ZnCO₃；CeO₂；Y₂O₃；La₂O₃；Sc₂O₃；Pr₆O₁₁；CePO₄；CeZrO₄；CeAlO₃；BaCeO₃；CePO₄；イットリア安定化ZrO₂；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、これらの組み合わせ、及びこれらの混合物の1種以上であるか又はこれらを含み得る。

Mg_uZn_1-uO（uは正の整数である）は、触媒の担体として又は担体の成分として存在する場合、1、2、3、又は6から12、25、50、又は100までの範囲内のMgのZnに対するモル比率を有し得る。Zn_vAl2O3_+v（vは正の整数である）は、触媒の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までの範囲内のZnのAlに対するモル比率を有し得る。Mg_wAl₂O_3+w（wは正の整数である）は、触媒の担体として又は担体の成分として存在する場合、1、2、3、4、又は5から6、7、8、9、又は10までの範囲内のMgのAlに対するモル比率を有し得る。Ca_xAl₂O_3+x（xは正の整数である）は、触媒の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としては、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、又はこれらの任意の混合物を挙げることができる。Sr_yAl₂O_3+y（yは正の整数である）は、触媒の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までの範囲内のSrのAlに対するモル比率を有し得る。Ba_zAl₂O_3+z（zは正の整数である）は、触媒の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までの範囲内のBaのAlに対するモル比率を有し得る。

一部の実施形態では、触媒の担体は、限定するものではないが、第5、6、7、11、13、14、15、及び16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種の半金属元素並びに／或いはこれらの少なくとも1種の化合物を含むこともできる。触媒の担体が第5、6、7、11、13、14、15、及び16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場合、化合物は、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担体中に存在し得る。一部の実施形態では、第5、6、7、11、13、14、15、及び16族から選択される金属元素及び／又は半金属元素を含む適切な化合物は、限定するものではないが、下記：B₂O₃、AlBO₃、Al₂O₃、SiO₂、SiC、Si₃N₄、アルミノケイ酸塩、VO、V₂O₃、VO₂、V₂O₅、Ga₂O₃、In₂O₃、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、並びにこれら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。

一部の実施形態では、触媒の担体は、その上に配置される1種以上の促進剤を含むこともできる。促進剤は、限定するものではないが、Sn、Ga、Zn、Ge、In、Re、Ag、Au、Cu、これらの組み合わせ、若しくはこれらの混合物であるか又はこれらを含み得る。そのため、促進剤は、触媒の成分として存在する場合、担体の成分として、担体上に配置される促進剤として、又は担体の成分として及び担体上に配置される促進剤としての両方で存在し得る。一部の実施形態では、促進剤は、第8～第10族元素、例えば、Ptと関連付けられ得る。例えば、触媒の担体上に配置された促進剤と第8～第10族元素は、担体上に分散され得る第8～第10族元素-促進剤クラスターを形成することができる。促進剤は、存在する場合、所与のアップグレードした炭化水素のために触媒の選択性／活性／寿命を改善することができる。一部の実施形態では、促進剤の添加は、炭化水素含有フィードがプロパンを含むときに触媒のプロピレン選択性を改善することができる。触媒は、担体の質量に基づいて、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、又は1wt％から3wt％、5wt％、7wt％、又は10wt％までの量で促進剤を含むことができる。

一部の実施形態では、触媒の担体は、担体上に配置される1種以上のアルカリ金属元素を含むこともできる。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、これらの組み合わせ、若しくはこれら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／又はCsであるか或いはこれらを含み得る。アルカリ金属元素、存在する場合、所与のアップグレードした炭化水素のために触媒粒子の選択性を改善することができる。触媒は、担体の質量に基づいて0.01wt％、0.05wt％、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％までの量でアルカリ金属元素を含むことができる。

触媒調製
触媒の担体の調製は、いずれの既知プロセスによっても達成可能である。説明を単純かつ容易にするため、マグネシウムとアルミニウムの混合酸化物(Mg(Al)O又はMgO/Al₂O₃)を含む適切な担体の調製についてより詳細に述べる。触媒合成技術は周知であり、下記説明は例示目的のためであり、触媒の担体の合成を限定するものとみなすべきでない。一部の実施形態では、MgO/Al₂O₃混合酸化物担体を作製するため、Mg及びAlの前駆体、例えばMg(NO₃)₂及びAl(NO₃)₃が一緒に混合、例えば、ボールミルされた後にか焼され得る。別の実施形態では、2つの前駆体がH₂Oに溶解され、乾燥する(場合により熱を加えて)まで撹拌された後にか焼され得る。別の実施形態では、2つの前駆体がH₂Oに溶解された後に塩基及び炭酸塩、例えばNaOH/Na₂CO₃が添加されてヒドロタルサイトを生成した後にか焼され得る。別の実施形態では、市販の準備ができたMgO及びAl₂O₃が混合かつボールミルされることがある。別の実施形態では、Mg(NO₃)₂前駆体がH₂Oに溶解され、この溶液が既存担体、例えば、Al₂O₃担体上に含浸され、これが乾燥及びか焼され得る。別の実施形態では、Mg(NO₃)₂からのMgがイオン吸着を介して既存Al₂O₃担体上に積載された後に液固分離、乾燥及びか焼され得る。

第8～第10族金属及び任意の促進剤及び／又は任意のアルカリ金属元素は、既知技術によって混合酸化物担体上に積載され得る。例えば、1種以上の第8～第10族元素前駆体、例えば、クロロ白金酸、硝酸テトラアンミン白金、及び／又はテトラアンミン白金水酸化物、1種以上の促進剤前駆体(使用する場合)、例えば、SnCl₄及び／又はAgNO₃等の塩、及び1種以上のアルカリ金属元素前駆体(使用する場合)、例えば、KNO₃、KCl、及び／又はNaClが水に溶解されることがある。この溶液は、担体上に含浸された後に乾燥及びか焼され得る。一部の実施形態では、第8～第10族元素前駆体並びに場合により促進剤前駆体及び／又はアルカリ金属元素前駆体が担体上に、同時に、又は別々に、乾燥及び／又はか焼ステップによって隔てられたシーケンスで積載され得る。他の実施形態では、第8～第10族元素並びに、場合により促進剤及び／又はアルカリ金属元素が、化学蒸着によって担体上に積載されることがあり、この場合、前駆体が揮発して担体上に蒸着された後にか焼される。他の実施形態では、第8～第10族元素前駆体並びに、場合により、促進剤前駆体及び／又はアルカリ金属前駆体が、担体上にイオン吸着を介して積載された後に液固分離、乾燥及びか焼され得る。場合により、触媒は、ワンポット合成法を利用して合成されることもあり、この方法では、合成を助けるための任意の添加剤の有無にかかわらず、担体の前駆体、第8～第10族金属活性相及び促進剤が乾式又は湿式で全て一緒に混合された後に乾燥及びか焼される。

合成されたままの触媒は、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡下で調べると、一次粒子のように、一次粒子の集塊のように、若しくは一次粒子の凝集体のように、又はこれらの組み合わせのように見え得る。一次粒子、一次粒子の集塊及び一次粒子の凝集体については、Powder Technology 181 (2008) 292-300に記載されている。合成されたままの触媒中の一次粒子は、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡で調べると、0.2nm、0.5nm、1nm、5nm、10nm、25nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、又は500nmから1μm、10μm、25μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、400μm、又は500μmまでの範囲内の、平均断面長又は平均粒子サイズ、例えば、球の場合は直径を有し得る。一部の実施形態では、合成されたままの触媒中の一次粒子は、透過型電子顕微鏡で測定して、0.2nm～500μm、0.5nm～300μm、1nm～200μm、2nm～100μm、2nm～500nm、又は2nm～100nmの平均粒子サイズを有し得る。
合成されたままの触媒は、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までの範囲内の表面積を有し得る。触媒の表面積は、ブルナウアー‐エメット‐テラー(BET)法に従って、350℃で4時間粉末の脱気後にMicromeritics 3flex機器による窒素の吸着-脱着(液体窒素の温度、77K)を利用して測定可能である。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。

一部の実施形態では、担体は、押し出されるか又は他の方法で任意の望ましいモノリシック構造体に形成され、その上に第8～第10族元素並びにいずれもの任意的促進剤及び／又はアルカリ金属元素が配置され得る。適切なモノリシック構造体は、限定するものではないが、複数の実質的に平行な内部通路を有する構造体、例えば、セラミックハニカムの形態の構造体であるか又はそれを含み得る。一部の実施形態では、担体は、ビーズ、球、環、ドーナツ形状、不規則形状、棒、円筒、フレーク、フィルム、立方体、多角幾何形状、シート、繊維、コイル、らせん、メッシュ、焼結多孔性塊、顆粒、ペレット、タブレット、粉末、微粒子、押出物、布又はウェブ型材料、ハニカムマトリックスモノリスの形態（粉砕又は破砕形態を含めて）であってよく、その上に第8～第10族元素並びにいずれもの任意的促進剤及び／又はアルカリ金属元素が配置され得る。
合成されたままの触媒は、様々な炭化水素アップグレードプロセスに適した1つ以上の形態に配合され得る。或いは、触媒の担体は、第8～第10族元素並びに、いずれもの任意的促進剤及び／又はアルカリ金属元素の添加前に、様々な炭化水素アップグレードプロセスに適した形態に配合され得る。配合中、1種以上の結合剤及び／又は添加剤が触媒及び／又は担体に添加されて、最終的に生成され、プロセスに利用される触媒の化学的／物理的性質を改善することができる。結合剤／添加剤は、限定するものではないが、シリカ、シリカゾル、シリカ-アルミナ、アルミナ、アルミニウムクロルヒドロール(chlorhydrol)、解膠(peptized)アルミナ、アルミノケイ酸塩、スメクタイト、カオリン、酸処理メタカオリン、イライト、クロライト、アタパルジャイト、柱状層間粘土及び混合層粘度、シラン、アルコキシシラン、アリールオキシシラン、アシルオキシシラン、オキシイミノシラン、ハロシラン、アミノオキシシラン、アミノシラン、アミドシラン、シラザン、シリコーン、若しくはこれら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、触媒は、周知噴霧乾燥プロセスによって配合されて噴霧乾燥触媒粒子を生成することができる。FCC型流動床反応器では典型的に20μm、40μm、又は50μmから80μm、90μm、又は100μmまでの範囲内の平均断面積を有する噴霧乾燥触媒粒子が用いられる。噴霧乾燥触媒粒子を作製するために、担体、第8～第10族元素、並びにいずれもの追加成分、例えば、促進剤及び／又はアルカリ金属が、結合剤／添加剤と共にスラリーにされた後に噴霧乾燥及びか焼され得る。或いは、第8～第10族元素、並びにいずれもの追加成分、例えば、促進剤及び／又はアルカリ金属が配合担体に添加されて配合触媒を生成することができる。
本明細書で開示する触媒を調製するために使用できる適切なプロセスとして、米国特許第4,788,371号；第4,962,265号；第5,922,925号；第8,653,317号；欧州特許第EP0098622号；Journal of Catalysis 94 (1985), pp. 547-557；及び／又はApplied Catalysis 54 (1989), pp. 79-90に記載のプロセスを挙げることができる。

一部の実施形態では、配合触媒は0.5g/cm³、0.7g/cm³、0.9g/cm³、1g/cm³、1.2g/cm³、又は1.3g/cm³から1.5g/cm³、1.8g/cm³、2g/cm³、2.3g/cm³、2.5g/cm³、2.7g/cm³、又は3g/cm³までの範囲の粒子密度を有し得る。「粒子密度」は、細孔容積を含む触媒粒子のg/cm³の密度を指し、水銀ポロシメトリーによって測定可能である。触媒粒子の粒子密度は、UOP578-11に従って測定され得る。一部の実施形態では、触媒粒子は、Geldart A定義と一致する平均粒子サイズ及び粒子密度を有し得る。
プロセスが2つ以上の反応ゾーンを含むとき、各反応ゾーン内に配置される触媒の組成は同一又は互いに異なり得る。一部の実施形態では、第1の反応ゾーンに配置される触媒の組成は、第2の反応ゾーンに配置される触媒の組成と同一又は実質的に同一であり得る。他の実施形態では、第1の反応ゾーンに配置される触媒の組成は、第2の反応ゾーンに配置される触媒の組成と異なり得る。異なる反応ゾーンに配置される触媒は、本明細書に記載の触媒組成に従う組成を有し得る。一部の実施形態では、第1の炭化水素含有フィード、例えば、プロパンが第1の反応ゾーンに導入され、第2の炭化水素含有フィード、例えば、イソブタンが第2の反応ゾーンに導入され、かつ第1の触媒の組成が第2の触媒と異なって、所望のアップグレードした炭化水素、例えば、第1の反応ゾーンではプロピレン及び第2の反応ゾーンではイソブチレンが生成することができる。

炭化水素含有フィード
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、若しくはこれらの混合物であるか又はこれらを含み得る。例えば、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むことができる。別の例では、炭化水素含有フィードは、触媒粒子との接触時に気相内にあり得る液化石油ガス(LPガス)を含むことができる。一部の実施形態では、炭化水素含有フィード中の炭化水素は、プロパン等の単一アルカンから実質的に構成され得る。一部の実施形態では、炭化水素含有フィードは、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C₂-C₁₆アルカン、例えば、プロパンを有し得る。一部の実施形態では、炭化水素含有フィードは、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、プロパンを有し得る。

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、若しくはこれら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、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アルキル芳香族化合物、例えば、エチルベンゼンを含み得る。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することができる。そのため、一部の実施形態では、本明細書で開示するプロセスは、プロパン脱水素、ブタン脱水素、イソブタン脱水素、ペンタン脱水素、シクロペンタジエンへのペンタン脱水素環化、ナフサ改質、エチルベンゼン脱水素、エチルトルエン脱水素等を含み得る。

一部の実施形態では、炭化水素含有フィードは、1種以上の希釈ガスで希釈され得る。適切な希釈剤は、限定するものではないが、アルゴン、ネオン、ヘリウム、分子窒素、一酸化炭素、メタン、分子水素、若しくはこれら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。希釈剤が分子水素を含むとき、分子水素の、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計量に対するモル比率は、0.1、0.3、0.5、0.7、又は1から2、3、4、5、6、7、8、9、又は10までの範囲内であり得る。一部の実施形態では、希釈剤が使用される場合、希釈剤は、炭化水素含有フィードと混合され、及び／又は希釈剤を変換ゾーンに供給するための専用の1つ以上の入口経由で個別フィードとして変換フィードに導入されるか他の方法で供給され得る。同様に、炭化水素含有フィードも炭化水素含有フィードを変換ゾーンに供給するための専用の1つ以上の入口経由で変換ゾーンに導入され得る。

一部の実施形態では、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、実質的に如何なる水蒸気をも含まず、例えば、＜0.1vol％の水蒸気であり得る。他の実施形態では、炭化水素含有フィードは水蒸気を含むことができる。例えば、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％、0.3vol％、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、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、≦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、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、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。希釈剤と同様に、水蒸気が変換ゾーンに供給される場合、水蒸気は、炭化水素含有フィードの成分として又は変換ゾーンに水蒸気を導入するための専用の1つ以上の別々の入口経由で変換ゾーンに供給され得る。

一部の実施形態では、炭化水素含有フィードは硫黄を含み得る。例えば、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までの範囲内の硫黄を含むことができる。他の実施形態では、炭化水素含有フィードは、1ppm～10ppm、10ppm～20ppm、20ppm～50ppm、50ppm～100ppm、又は100ppm～500ppmの範囲内の硫黄を含むことができる。硫黄は、炭化水素含有フィード中に存在する場合、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、若しくはこれら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、硫黄は、個別フィードとして、希釈剤を用いる場合はその成分として、及び／又は水蒸気を用いる場合はその成分として変換ゾーンに導入され得る。
炭化水素含有フィードは、分子酸素を実質的に含んでいないか又は含んでいないくてよい。一部の実施形態では、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。実質的に分子酸素を含んでいない炭化水素含有フィードを供給すると、そうでなければ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的カップリング反応を実質的に阻止すると考えられる。

アップグレードした炭化水素の回収及び使用
アップグレードした炭化水素は、少なくとも1種のアップグレードした炭化水素、例えば、オレフィン、水、未反応炭化水素、未反応分子水素等を含み得る。アップグレードした炭化水素は、回収されるか又は任意の便利なプロセス経由で、例えば1以上の従来のプロセスによって他の方法で得られる。1つの該プロセスは、流出物を冷却して、存在し得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、主に気相内に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残すことを含み得る。次に1つ以上のセパレータードラム内の反応生成物からオレフィン及び未反応アルカン又はアルキル芳香族が除去され得る。例えば、1つ以上のスプリッターを用いて未反応炭化水素含有フィードから脱水素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可能であり、例えば、回収プロピレンが重合されて、回収プロピレン由来のセグメント又は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し得る。回収イソブテンは、例えば、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の1種以上を生成するために使用可能である。

実施例：
上記考察を下記非限定例を参照してさらに説明することができる。
以下のほとんどの実施例で用いた触媒について下記プロセスステップを実施した。下記例に記載のわずかな例外を除いて、全ての実験は周囲圧力で行った。
1. He中10vol％のO₂を含むガス、又は空気を触媒に再生温度(T_regen)で特定時間(t_regen)にわたって通して触媒を再生した。
2. ガスの流れを変えずに、反応器内の温度をT_regenから還元温度(T_red)に変えた。
3. システムにHeガスを流した。
4. 空気中10vol％のH₂を含むガスを触媒にT_redで特定時間(t_red)にわたって通した。
5. システムにHeガスを流した。
6. 反応器内の温度をT_redから不活性ガスの存在下で反応温度(T_rxn)に変えた。
7. Ar又はKr又はHe中90vol％のC₃H₈を含む炭化水素含有フィードを触媒に流量(F_rxn)でT_rxnにて特定時間(t_rxn)にわたって通した。一部の例では、T₁の温度に保った脱イオン水を含浸させたスパージャーに炭化水素含有フィードを通してから、慎重に制御した温度T₂で還流させた後にそれを反応器に導入して触媒に到達させた。スパージャーを使用すると、炭化水素含有フィードは反応器に特定量の水蒸気を加えた。これは下表に示されている。
8. システムにHeガスを流した。
9. He中10vol％のO₂を含むガス、又は空気を再び触媒にT_rxnで通し、反応器内の温度をT_rxnからT_regenに変えた。

特定例では、触媒還元ステップを行わず、下記ステップを実施した。
1. He中10vol％のO₂を含むガス又は空気を触媒にT_regenでt_regenにわたって通した。
2. ガスの流れを変えずに、反応器内の温度をT_regenからT_rxnに変えた。
3. システムに不活性ガス(例えばHe)を流した。
4. Ar又はKr又はHe中90vol％のC₃H₈を含む炭化水素含有フィードをF_rxnの流量で触媒にT_rxnでt_rxnにわたって通した。一部の例では、T₁の温度に保った脱イオン水を含浸させたスパージャーに炭化水素含有フィードを通してから、慎重に制御した温度T₂で還流させた後にそれを反応器に導入して触媒に到達させた。
5. システムに不活性ガス(例えばHe)を流した。
6. He中10vol％のO₂を含むガス、又は空気を再び触媒にT_rxnで通し、反応器内の温度をT_rxnからT_regenに変えた。

AGILENT(登録商標)マイクロGC490を用いて1分～1.5分毎に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収率及び選択性を計算した。開始時t_rxn及び終了時t_rxnのC₃H₆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、下表のデータに百分率として報告する。一部の実験については、触媒の安定性を理解するために反復周期を行った。これらの例で報告したC₃H₆収率は炭素のみに基づいている。
各例では、特定量の触媒M_catを適量の石英/SiC希釈剤と混合し、石英反応器に投入した。希釈剤の量は、操作中に触媒床(触媒＋希釈剤)がほとんど等温となるように決められる。反応器のデッドボリュームは石英チップ/ロッドで満たした。
反応温度(T_rxn)が＞620℃になると、プロパン/プロピレンの熱分解が顕著になった。プロパン/プロピレンの熱分解はC₁及びC₂炭化水素に対してずっと高い選択性を有するので、C₃H₆の全選択率は低減する。反応器内の熱分解の量は、どれだけ多くの石英/SiC希釈剤を反応器に添加したか、及び反応器内のデッドボリュームを充填材料によってどれだけうまく縮小させたかと関連する。従って、異なる実験においてどのように反応器が充填されたかに応じて、性能が異なる。そのため、異なる表に示した実験結果は、必ずしも互いに比較できない。

実施例1～23、触媒1
触媒1：実施例1～23(実験1～23)で使用した触媒は、Mg/Al混合酸化物担体に担持され、粉砕して20～40メッシュ粒子サイズに選別されたPt系のS含有触媒だった。元素分析は、金属元素の総質量に基づいて、触媒が0.48wt％のPt、1.25wt％のSn、67.93wt％のMg、及び29.23wt％のAlを含有し、MgのAlに対するモル比率が約2.58であることを示した。
表1は、実施例1～3の実験結果を示す。実験1と実験3の比較は、酸化再生後の分子水素の存在下での触媒の還元がプロピレン収率を改善することを示す。実験1及び実験3は、これらの例で用いた実験条件下では還元ステップの持続時間(1分対5分)に触媒はあまり敏感でないことをも示す。しかしながら、他の条件では、還元ステップを行う至適持続時間がある可能性がある。図2は、実施例1で用いた同一条件下で行った35周期(再生、還元、及び脱水素)を経た後の実施例1～3で用いた触媒の触媒安定性結果を示す。表2は、実施例4及び5の実験結果を示す。表2の結果は、還元ステップは異なる温度(670℃対750℃)で実施できることを示す。

表3は、実施例6～10の実験結果を示す。実施例6～10は、炭化水素含有フィードが反応器を室温、例えば、25℃で通過しながら、反応器の上流の圧力指示器が1.43バール(bara)を示すように、反応器の排気孔にパーシャルプラグを導入することによって行った。実験中、反応器内のガス体積流量は、水蒸気の添加、より高いT及びプロパン脱水素に起因する流れの体積膨張のため増加すると予想された。従って、反応器内の圧力は1.43バールよりかなり高かったはずである。残念ながら、反応中の圧力は、機器の限界のためモニターできなかった。実験8～10は、異なる温度及び持続時間で再生を行うことの効果を示す。

表4は、実施例11～14の実験結果を示す。表4の結果は、空間速度が触媒の性能に及ぼした効果を示す。表5は、実施例15及び16の実験結果を示す。表5は、それぞれ、水蒸気の存在下での還元の効果を示す。表6は、実施例17及び18の結果を示す。表6は、再生持続時間の効果を示す。

表7は、実施例19～22の結果を示す。表7は、炭化水素含有フィード中の水蒸気の量が収率及び選択性に及ぼす効果を示す。実験23では、触媒は、約11vol％の水蒸気の存在下全部で49周期受けた。実験23の結果を表8に示す。図3は、水蒸気の存在下で49周期(再生、還元、及び脱水素)を経た後の実施例23で用いた触媒の触媒安定性結果を示す。
実施例24、触媒2

触媒は、CeO2に担持され、CeO2の質量に基づいて、1wt％のPt及び3wt％のSnを含んだ。CeO2担体は、硝酸セリウム(III)六水和物(Sigma-Aldrich 202991)をか焼することによって作製した。触媒は、3gのCeO₂に水中8wt％のクロロ白金酸(Sigma Aldrich, 262587)0.788g及び0.266gの塩化すず(IV)五水和物(Acros Organics 22369)を最初に湿潤含浸させた後に乾燥させ、800℃で12時間か焼することによって作製した。表9のデータは、触媒が42周期にわたって安定性があったことを示す。

実施例25及び26、触媒3
触媒は、セリア-ジルコニアに担持され、セリア-ジルコニアの質量に基づいて、1wt％のPt及び2.7wt％のSnを含んだん。触媒は、適量の脱イオン水に溶解した0.44gのクロロ白金酸六水和物(BioXtra, P7082)及び1.33gの塩化すず(IV)五水和物(Acros Organics 22369)を16.5gのセリア-ジルコニア(Sigma Aldrich 634174)に最初に湿潤含浸させた後に、乾燥させ、800℃で12時間か焼することによって作製した。結果を表10に示す。

実施例27～29、触媒4
触媒は、Y₂O₃に担持され、Y₂O₃の質量に基づいて、1wt％のPt及び2.7wt％のSnを含んだ。触媒は、適量の脱イオン水に溶解した0.106gのクロロ白金酸六水和物(BioXtra, P7082)及び0.322gの塩化すず(IV)五水和物(Acros Organics 22369)を4gのY₂O₃(US nano 3553)に最初に湿潤含浸させた後に乾燥させ、800℃で12時間か焼することによって作製した。表11のデータは、触媒の性能が20周期にわたって安定性があったことを示す。

実施例30～34、触媒5
触媒は、CeO₂及びAl₂O₃担体に担持された1wt％のPt、2.7wt％のSnを含んだ。CeO₂及びAl₂O₃担体は、適量の脱イオン水に溶解した5.67gの硝酸セリウム(III)六水和物(Sigma Aldrich 202991)を8.25gのアルミナ(Sigma Aldrich 199443)に最初に湿潤含浸させた後に乾燥させ、800℃で12時間か焼することによって作製した。触媒は、適量の脱イオン水に溶解した0.22gのクロロ白金酸六水和物(BioXtra, P7082)及び0.67gの塩化すず(IV)五水和物(Acros Organics 22369)をCeO₂及びAl₂O₃担体に最初に湿潤含浸させた後に乾燥させ、800℃で12時間か焼することによって作製した。表12のデータは水蒸気の同時添加と触媒の前還元は両方とも収率及び選択性上昇に役立ったことを示す。

実施例35～38、触媒6
触媒は、Alfa Aesarから得た高表面積ZrO₂上の0.2wt％のPt、0.2wt％のSn、及び0.67wt％のKだった。表13のデータは、触媒が24周期にわたって安定性があり、かつ水蒸気の添加が収率を顕著に向上させたことを示す。

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包含し得る。
A1. 炭化水素をアップグレードするためのプロセスであって、(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アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含む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と、(II)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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こしてコーク化触媒と、1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素を含む第1の流出物とを生成するステップであって、炭化水素含有フィードと触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、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アルキル芳香族化合物の総分圧であり、触媒は、担体上に配置された第8～第10族元素又はその化合物を含む、ステップと、(III)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と、(IV)酸化剤を反応ゾーンに導入するステップと、(V)酸化剤をコーク化触媒と接触させてコークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、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、酸化剤とコーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触される、ステップと、(VI)酸化剤の反応ゾーンへの導入を停止するステップと、(VII)還元ガスを反応ゾーンに導入するステップと、(VIII)還元ガスを再生触媒と接触させて再生還元触媒及び第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は、0.1秒～90分の時間にわたって接触される、ステップと、(IX)還元ガスの反応ゾーンへの導入を停止するステップと、(X)追加量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と、(XI)追加量の炭化水素含有フィードを再生還元触媒と接触させて再コーク化触媒及び追加の第1の流出物を生成するステップであって、追加量の炭化水素含有フィードと再生還元触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、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アルキル芳香族化合物の総分圧である、ステップとを含む、プロセス。

A2. 担体が、担体の質量に基づいてwwt％の第2族元素、xwt％の第4族元素、ywt％の第12族元素、及びzwt％の、21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素の少なくとも1種を含み、w、x、y、及びzは独立に0～100の範囲内でああり、いずれの第2族元素も担体の質量に基づいてwt％mと関連付けられ、いずれの第4族元素も担体の質量に基づいてwt％nと関連付けられ、いずれの第12族元素も担体の質量に基づいてwt％pと関連付けられ、21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれの元素も担体の質量に基づいてwt％qと関連付けられ、m、n、p、及びqは、独立に1～100の範囲内の数であり、担体の質量に基づいて、w/m+x/n+y/p+z/pの合計≧1であり、かつ触媒は、担体の質量に基づいて0.01wt％～6wt％の第8～第10族元素又はその化合物を含む、A1のプロセス。
A3. ステップ(II)中に反応ゾーン内で逆温度プロファイル又は等温性温度プロファイルが維持される、A1又はA2のプロセス。
A4. 触媒が、反応ゾーン内の固定床に配置される、A1～A3のいずれかのプロセス。
A5. 触媒が、反応ゾーン内で複数の個別粒子の形態である、A1～A3のいずれかのプロセス。

A6. 炭化水素含有フィードが反応ゾーンを通る流れ、酸化剤が反応ゾーンを通る流れ、及び還元ガスが反応ゾーンを通る流れは、空塔ガス速度が複数の個別粒子を流動化するのに十分であるが、95％未満の空隙率を有する触媒床を維持するために複数の個別粒子の希薄相空気輸送に必要とされる速度未満となるようなものである、A5のプロセス。
A7. 炭化水素含有フィード及び酸化剤が、反応ゾーンの中を同一方向に流れる、A1～A6のいずれかのプロセス。
A8. 炭化水素含有フィード及び酸化剤が、反応ゾーンの中を反対方向に流れる、A1～A7のいずれかのプロセス。
A9. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、反応ゾーンに導入されるとき、炭化水素含有フィードが300℃～700℃の範囲内の温度であり、炭化水素含有フィードが20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の炭化水素分圧を有し、かつ第1の流出物が、反応ゾーンから出たときに500℃～800℃の範囲内の温度である、A1～A8のいずれかのプロセス。
A10. 反応ゾーンから出たとき、第1の流出物が、≧580℃、さらに好ましくは≧630℃、さらに好ましくは≧670℃の温度である、A1～A9のいずれかのプロセス。
A11. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつステップ(III)が、反応ゾーンから出たときの第1の流出物の温度が710℃、680℃、650℃、620℃、610℃、600℃、590℃、580℃、570℃、560℃又は550℃未満に低下すると開始される、A1～A10のいずれかのプロセス。
A12. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、ステップ(II)の炭化水素含有フィードと触媒の接触が、≧75％のプロピレン選択性を有し、かつステップ(III)が、プロピレン収率が65％、50％、55％、50％、47％、45％、43％、40％、37％、又は35％未満に低下すると開始される、A1～A11のいずれかのプロセス。
A13. ステップ(I)～(XI)が、少なくとも15周期にわたって繰り返され、触媒が、炭化水素含有フィードとの最初の接触時に第1の収率を生じさせ、かつ第15周期の完了時に、触媒が、第1の収率の少なくとも98％である第15の収率を生じさせる、A1～A12のいずれかのプロセス。

A14. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつステップ(II)の炭化水素含有フィードと触媒の接触が、≧75％、≧80％、≧85％、又は≧90％、≧95％のプロピレン選択性で少なくとも52％、又は少なくとも62％、又は少なくとも72％のプロピレン収率を有する、A1～A13のいずれかのプロセス。
A15. 反応ゾーンに導入される炭化水素含有フィードが、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アルキル芳香族化合物の総体積に基づいて、0.1vol％～50vol％、好ましくは0.5vol％～20vol％、さらに好ましくは1vol％～15vol％、さらに好ましくは5vol％～10vol％の量で水蒸気を含む、A1～A14のいずれかのプロセス。
A16. ステップ(III)後かつステップ(IV)前に、下記ステップ：(IIIa1)反応ゾーンにストリッピングガスを導入して、いずれもの残留炭化水素含有フィード、第1の流出物、若しく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；(IIIa2)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、若しく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(IIIa1)と(IIIa2)の組み合わせをさらに含む、A1～A15のいずれかのプロセス。
A17. ステップ(VI)後かつステップ(VII)前に、下記ステップ：(VIa1)反応ゾーンにストリッピングガスを導入して、いずれもの残留酸化剤、第2の流出物、若しく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；(VIa2)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、若しく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(VIa1)と(VIa2)の組み合わせをさらに含む、A1～A16のいずれかのプロセス。
A18. ステップ(IX)後かつステップ(X)前に、下記ステップ：(IXa1)反応ゾーンにストリッピングガスを導入して、いずれもの残留還元ガス、第3の流出物、若しく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；(IXa2)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、若しく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(IXa1)と(IXa2)の組み合わせをさらに含む、A1～A17のいずれかのプロセス。

A19. ステップ(IV)が、燃料を酸化剤と共に反応ゾーンに導入するステップと、反応ゾーン内で燃料の少なくとも一部を燃焼させて、≧580℃、≧620℃、≧650℃、≧680℃、≧710℃、≧740℃、≧770℃、≧800℃、≧850℃、≧900℃、又は≧1,000℃の温度まで反応ゾーンを加熱する熱を生成するステップとをさらに含む、A1～A18のいずれかのプロセス。
A20. 酸化剤が、コーク化触媒と接触するとき、580℃～1,100℃、好ましくは600℃～1,000℃、さらに好ましくは700℃～900℃、さらに好ましくは750℃～850℃の範囲内の温度及び20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の範囲内の圧力である、A1～A19のいずれかのプロセス。
A21. 酸化剤が、分子酸素、オゾン、二酸化炭素、水蒸気、又はこれらの混合物を含む、A1～A20のいずれかのプロセス。
A22. 還元ガスが、再生触媒と接触するとき、450℃～900℃、好ましくは600℃～900℃、さらに好ましくは620℃～900℃、さらに好ましくは650℃～850℃、さらに好ましくは670℃～800℃の範囲内の温度である、A1～A21のいずれかのプロセス。
A23. 還元ガスが、分子水素、一酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、水蒸気、分子窒素、アルゴン、二酸化炭素、又はこれらの混合物である、A1～A22のいずれかのプロセス。
A24. 反応ゾーン内に蓄熱材料が配置され、この蓄熱材料は、蓄えられた熱の少なくとも一部をステップ(II)中に放出し、さらなるステップのいずれかの間に生成された熱を蓄える、A1～A23のいずれかのプロセス。
A25. 蓄熱材料が、石英、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナ、又はこれらの混合物を含む、A24のプロセス。

A26. 少なくとも1つのステップ中に熱を発生するように構成された発熱材料が反応ゾーン内に配置される、A1～A25のいずれかのプロセス。
A27. 発熱材料が、担体に担持された酸化物形態の金属を含み、この金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、クロム、モリブデン、バナジウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、ビスマス、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、A26のプロセス。
A28. 発熱材料の担体が、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、ギブサイト、バイエライト、遷移アルミナ、α-アルミナ、γ-アルミナ、シリカ/アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミン酸カルシウム、六アルミン酸バリウム、か焼ヒドロタルサイト、ゼオライト、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、A27のプロセス。

A29. ステップ(II)中に分子水素を選択的に燃焼させるか又は吸収するように構成された選択的水素除去材料が反応ゾーン内に配置される、A1～A28のいずれかのプロセス。
A30. 選択的水素除去材料が、担体に担持された酸化物形態の金属を含み、この金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、クロム、モリブデン、バナジウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、ビスマス、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、A29のプロセス。
A31. 選択的水素除去材料の担体が、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、ギブサイト、バイエライト、遷移アルミナ、α-アルミナ、γ-アルミナ、シリカ/アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミン酸カルシウム、六アルミン酸バリウム、か焼ヒドロタルサイト、ゼオライト、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、A30のプロセス。
A32. 選択的水素除去材料がさらに促進剤を含む、A29～A31のいずれかのプロセス。
A33. 選択的水素除去材料の促進剤が、1種以上のアルカリ金属酸化物若しくはその塩、1種以上のアルカリ土類金属酸化物若しくはその塩、又はこれらの混合物若しくは組み合わせを含む、A32のプロセス。
A34. 選択的水素除去材料が、Zr、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Hf、Co、Mg、La、Pd、Ni、Fe、Cu、Ag、Cr、及びThから成る群より選択される金属又は金属合金を含む、A29～A33のいずれかのプロセス。

A35. 反応ゾーンが、その中に配置され、かつ反応ゾーンから分子水素を選択的に除去するように構成された水素透過膜を含む、A1～A34のいずれかのプロセス。
A36. 炭化水素含有フィードの導入中に酸化剤を反応ゾーンに導入するステップであって、酸化剤が、反応ゾーン内に生成された分子水素と反応してH2Oを生成するステップをさらに含む、A1～A34のいずれかのプロセス。
A37. 触媒がさらに促進剤を含む、A1～A36のいずれかのプロセス。
A38. 触媒の促進剤が、Sn、Ga、Zn、Ge、In、Re、Ag、Au、Cu、これらの組み合わせ、又はこれらの混合物を含む、A37のプロセス。
A39. 触媒の促進剤が、担体上に配置される、A37又はA38のプロセス。
A40. 触媒の促進剤が、第8～第10族元素と関連する、A37～A39のいずれかのプロセス。
A41. 触媒の促進剤と第8～第10族元素が、担体上に分散される第8～第10族元素-促進剤クラスターを形成する、A37～A40のいずれかのプロセス。
A42. 触媒が、担体の総質量に基づいて、10wt％までの促進剤を含む、A37～A41のいずれかのプロセス。

A43. 触媒が、担体上に配置されたアルカリ金属元素をさらに含む、A1～A42のいずれかのプロセス。
A44. アルカリ金属元素が、Li、Na、K、Rb、Cs、これらの組み合わせ、又はこれらの混合物の1つ以上を含む、A43のプロセス。
A45. 触媒が、担体の総質量に基づいて、5wt％までのアルカリ金属元素を含む、A43又はA44のプロセス。
A46. m、n、p、及びqが、それぞれ1、15、若しくは30に等しいか、又はm=1、n=15、p=15、かつq=1である、A2～A45のいずれかのプロセス。
A47. いずれもの第2族元素、いずれもの第4族元素、いずれもの第12族元素、及び21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれもの元素の総計量の、触媒中の第8～第10族元素に対するモル比率が、少なくとも0.18、少なくとも0.19、少なくとも0.24、又は少なくとも0.29である、A2～A46のいずれかのプロセス。

A48. 触媒の担体が、第5、6、7、11、13、14、15、及び16族から選択される少なくとも1種の金属元素又は半金属元素を含む少なくとも1種の化合物をさらに含む、A2～A47のいずれかのプロセス。
A49. 担体に存在するいずれもの第2族元素の少なくとも一部、いずれもの第4族元素の少なくとも一部、いずれもの第12族元素の少なくとも一部、及び21、39、又は57～71の原子数を有するいずれもの元素の少なくとも一部が、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、又はケイ化物である、A2～A48のいずれかのプロセス。
A50. 触媒の担体が、下記化合物：Mg_uZn_1-uO（uは正の整数である）；Zn_vAl2O3_+v（vは正の整数である）；Mg_wAl₂O_3+w（wは正の整数である）；Ca_xAl₂O_3+x（xは正の整数である）；Sr_yAl₂O_3+y（yは正の整数である）；Ba_zAl₂O_3+z（zは正の整数である）；BeO；MgO；CaO；BaO；SrO；BeCO₃；MgCO₃；CaCO₃；SrCO₃；BaCO₃；ZrO₂；ZrC；ZrN；ZrSiO₄；CaZrO₃；Ca₇ZrAl₆O₁₈；TiO₂；TiC；TiN；TiSiO₄；CaTiO₃；Ca₇Al₆O₁₈；HfO₂；HfC；HfN；HfSiO₄；HfZrO₃；Ca₇HfAl₆O₁₈；ZnO；Zn₃(PO₄)₂；Zn(ClO₃)₂；ZnSO₄；B₂O₆Zn₃；Zn₃N₂;ZnCO₃；CeO₂；Y₂O₃；La₂O₃；Sc₂O₃；Pr₆O₁₁；CePO₄；CeZrO₄；CeAlO₃；BaCeO₃；CePO₄；イットリア安定化ZrO₂；これらの組み合わせ、及びこれらの混合物の1種以上を含む、A2～A49のいずれかのプロセス。
A51. 触媒の担体が、下記化合物：B₂O₃、AlBO₃、Al₂O₃、SiO₂、SiC、Si₃N₄、アルミノケイ酸塩、VO、V₂O₃、VO₂、V₂O₅、Ga₂O₃、In₂O₃、Mn₂O₃、Mn₃O₄、MnO；ゼオライト；これらの組み合わせ；及びこれらの混合物をさらに含む、A2～A50のいずれかのプロセス。
A52. 第8～10族元素がPtを含む、A2～A51のいずれかのプロセス。
A53. 炭化水素含有フィードが、エタン、プロパン、イソブタン、ブタン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、メチルエチルベンゼン、又はこれらの混合物を含む、A2～A52のいずれかのプロセス。

A54. 通常の操作中に、ステップ(V)において常温、常圧で、通常の時間にわたって酸化剤がコーク化触媒と接触し、プロセスが、12時間～90日毎に、常温を上昇させること、常圧を上昇させること、通常の時間を増加させること、又はこれらの組み合わせによってコーク化触媒の再活性化を引き起こす改変ステップ(V)をさらに含む、A1～A53のいずれかのプロセス。
A55. 反応ゾーンが第1の反応ゾーンであり、触媒が第1の触媒であり、プロセスが、第2の触媒を含む第2の反応ゾーン内でステップ(I)～(XI)を行うステップと、第3の触媒を含む第3の反応ゾーン内でステップ(I)～(XI)を行うステップとを含み、ここで、第1の反応ゾーン、第2の反応ゾーン、及び第3の反応ゾーンは、並行して操作され、かつ第1、第2、及び第3の反応ゾーン間のステップ(I)～(XI)のタイミングは、第1、第2、及び第3の反応ゾーンにわたって1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素が連続して生成されるようなものである、A1～A54のいずれかのプロセス。
A56. 第1の触媒、第2の触媒、及び第3の触媒が同一組成を有する、A55のプロセス。

B1. 反応器システムで炭化水素をアップグレードするための周期的プロセスであって、(I)炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む反応間隔であって、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アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含む、反応間隔と、(II)この反応間隔後の再生間隔であって、酸化剤の反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む再生間隔と、(III)この再生間隔後の還元間隔であって、還元ガスの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む還元間隔とを含み、ここで、反応間隔は、還元間隔後に再開され、炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入中に、炭化水素含有フィードは、反応ゾーン内に配置された触媒と接触して、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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化触媒と、1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素を含む第1の流出物とを生成し、炭化水素含有フィードと触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、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アルキル芳香族化合物の総分圧であり、酸化剤の反応ゾーンへの導入中に、酸化剤は、コーク化触媒と接触してコークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、燃焼ガスを含む第2の流出物とを生成し、酸化剤とコーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触され、還元ガスの反応ゾーンへの導入中に、還元ガスは再生触媒と接触して再生還元触媒を生成し、触媒は、担体上に配置された第8～第10族元素又はその化合物を含む、プロセス。

B2. 担体が、担体の質量に基づいてwwt％の第2族元素、xwt％の第4族元素、ywt％の第12族元素、及びzwt％の、21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素の少なくとも1種を含み、w、x、y、及びzは独立に0～100の範囲内であり、いずれの第2族元素も担体の質量に基づいてwt％mと関連付けられ、いずれの第4族元素も担体の質量に基づいてwt％nと関連付けられ、いずれの第12族元素も担体の質量に基づいてwt％pと関連付けられ、21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれの元素も担体の質量に基づいてwt％qと関連付けられ、m、n、p、及びqは、独立に1～100の範囲内の数であり、w/m+x/n+y/p+z/pの合計は、担体の質量に基づいて、≧1であり、かつ触媒は、担体の質量に基づいて0.01wt％～6wt％の第8～第10族元素又はその化合物を含む、B1のプロセス。
B3. 反応ゾーン内では反応間隔中に逆温度プロファイル又は等温性温度プロファイルが維持される、B1又はB2のプロセス。
B4. 触媒が、反応ゾーン内の固定床に配置される、B1～B3のいずれかのプロセス。
B5. 触媒が、反応ゾーン内において複数の個別粒子の形態である、B1～B3のいずれかのプロセス。

B6. 反応ゾーンを通る炭化水素含有フィードの流れ、反応ゾーンを通る酸化剤の流れ、及び反応ゾーンを通る還元ガスの流れが、複数の個別粒子を流動化するのに十分であるが、95％未満の空隙率を有する触媒床を維持するために複数の個別粒子の希薄相空気輸送に必要とされる速度未満となるようなものである、B5のプロセス。
B7. 炭化水素含有フィード及び酸化剤が、反応ゾーンの中を同一方向に流れる、B1～B6のいずれかのプロセス。
B8. 炭化水素含有フィード及び酸化剤が、反応ゾーンの中を反対方向に流れる、B1～B6のいずれかのプロセス。
B9. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、炭化水素含有フィードは、反応ゾーンに導入されるときに300℃～700℃の範囲内の温度であり、炭化水素含有フィードは、20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の炭化水素分圧を有し、かつ第1の流出物は、反応ゾーンから出たときに500℃～800℃の範囲内の温度である、B1～B8のいずれかのプロセス。
B10. 反応ゾーンから出たとき、第1の流出物が、≧580℃、さらに好ましくは≧630℃、さらに好ましくは≧670℃の温度である、B1～B9のいずれかのプロセス。
B11. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつ反応間隔中の炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入が、反応ゾーンから出たときの第1の流出物の温度が710℃、680℃、650℃、620℃、610℃、600℃、590℃、580℃、570℃、560℃、又は550℃未満に低下すると停止される、B1～B10のいずれかのプロセス。
B12. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、ステップ(I)の炭化水素含有フィードと触媒の接触が、≧75％のプロピレン選択性を有し、かつ反応間隔中の炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入が、プロピレン収率が65％、50％、55％、50％、47％、45％、43％、40％、37％、又は35％未満に低下すると停止される、B1～B11のいずれかのプロセス。

B13. 反応間隔、再生間隔、及び還元間隔が、少なくとも15周期繰り返され、触媒が、炭化水素含有フィードとの最初の接触時に第1の収率を生じさせ、かつ第15周期の完了時に、触媒が、第1の収率の少なくとも98％である第15の収率を生じさせる、B1～B12のいずれかのプロセス。
B14. 炭化水素含有フィードがプロパンを含み、アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつ反応間隔中の炭化水素含有フィードと触媒の接触が、≧75％、≧80％、≧85％、又は≧90％、≧95％のプロピレン選択性で少なくとも52％、又は少なくとも62％、又は少なくとも72％のプロピレン収率を有する、B1～B13のいずれかのプロセス。
A15. 反応ゾーンに導入される炭化水素含有フィードが、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アルキル芳香族化合物の総体積に基づいて、0.1vol％～50vol％、好ましくは0.5vol％～20vol％、さらに好ましくは1vol％～15vol％、さらに好ましくは5vol％～10vol％の量で水蒸気を含む、B1～B14のいずれかのプロセス。
B16. 反応間隔後かつ再生間隔前に、下記ステップ；(Ia1)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ためにストリッピングガスの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含むストリッピング間隔；(Ia2)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ことを含む減圧間隔；又はステップ(Ia1)と(Ia2)の組み合わせをさらに含む、B1～B15のいずれかのプロセス。
B17. 再生間隔後かつ還元間隔前に、下記ステップ：(IIa1)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ためにストリッピングガスの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含むストリッピング間隔；(IIa2)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ことを含む減圧間隔；又はステップ(IIa1)と(IIa2)の組み合わせをさらに含む、B1～B16のいずれかのプロセス。
B18. 還元間隔後かつ反応間隔を繰り返す前に、下記ステップ：(IIIa1)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ためにストリッピングガスの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含むストリッピング間隔；(IIIa2)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ことを含む減圧間隔；又はステップ(IIIa1)と(IIIa2)の組み合わせをさらに含む、B1～B17のいずれかのプロセス。

B19. 再生間隔が、燃料を酸化剤と共に反応ゾーンに導入するステップと、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とをさらに含む、B1～B18のいずれかのプロセス。
B20. 酸化剤が、コーク化触媒との接触時に580℃～1,100℃、好ましくは600℃～1,000℃、さらに好ましくは700℃～900℃、さらに好ましくは750℃～850℃の範囲内の温度及び20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の範囲内の圧力である、B1～B19のいずれかのプロセス。
B21. 酸化剤が、分子酸素、オゾン、二酸化炭素、水蒸気、又はこれらの混合物を含む、B1～B20のいずれかのプロセス。
B22. 還元ガスが、再生触媒との接触時に450℃～900℃、好ましくは600℃～900℃、さらに好ましくは620℃～900℃、さらに好ましくは650℃～850℃、さらに好ましくは670℃～800℃の範囲内の温度である、B1～B21のいずれかのプロセス。
B23. 還元ガスが、分子水素、一酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、水蒸気、分子窒素、アルゴン、二酸化炭素、又はこれらの混合物を含む、B1～B22のいずれかのプロセス。

B24. 反応ゾーン内に蓄熱材料が配置され、この蓄熱材料は、蓄えられた熱の少なくとも一部を反応間隔中に放出し、かつ再生間隔中に生成されるいずれもの熱の少なくとも一部及び還元間隔中に生成されるいずれもの熱の少なくとも一部を蓄える、B1～B23のいずれかのプロセス。
B25. 蓄熱材料が、石英、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナ、又はこれらの混合物を含む、B24のプロセス。
B26. 反応間隔、再生間隔、及び還元間隔の少なくとも1つの間に熱を発生するように構成された発熱材料が反応ゾーン内に配置される、B1～B25のいずれかのプロセス。
B27. 発熱材料が、担体に担持された酸化物形態の金属を含み、この金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、クロム、モリブデン、バナジウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、ビスマス、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、B26のプロセス。
B28. 発熱材料の担体が、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、ギブサイト、バイエライト、遷移アルミナ、α-アルミナ、γ-アルミナ、シリカ/アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミン酸カルシウム、六アルミン酸バリウム、か焼ヒドロタルサイト、ゼオライト、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、B27のプロセス。

B29. 反応間隔中に分子水素を選択的に燃焼させるか又は吸収するように構成された選択的水素除去材料が反応ゾーン内に配置される、B1～B28のいずれかのプロセス。
B30. 選択的水素除去材料が、担体に担持された酸化物形態の金属を含み、この金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、クロム、モリブデン、バナジウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、ビスマス、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、B29のプロセス。
B31. 選択的水素除去材料の担体が、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、ギブサイト、バイエライト、遷移アルミナ、α-アルミナ、γ-アルミナ、シリカ/アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミン酸カルシウム、六アルミン酸バリウム、か焼ヒドロタルサイト、ゼオライト、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、B30のプロセス。
B32. 選択的水素除去材料がさらに促進剤を含む、B29～B31のいずれかのプロセス。
B33. 選択的水素除去材料の促進剤が、1種以上のアルカリ金属酸化物若しくはその塩、1種以上のアルカリ土類金属酸化物若しくはその塩、又はこれらの混合物若しくは組み合わせを含む、B32のプロセス。
B34. 選択的水素除去材料が、Zr、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Hf、Co、Mg、La、Pd、Ni、Fe、Cu、Bg、Cr、及びThから成る群より選択される金属又は金属合金を含む、B29～B33のプロセス。

B35. 反応ゾーンが、その中に配置され、かつ反応ゾーンから分子水素を選択的に除去するように構成された水素透過膜を含む、B1～B34のいずれかのプロセス。
B36. 炭化水素含有フィードの導入中に酸化剤を反応ゾーンに導入するステップであって、この酸化剤が、反応ゾーン内に生成された分子水素と反応してH2Oを生成する、ステップをさらに含む、B1～B34のいずれかのプロセス。
B37. 触媒がさらに促進剤を含む、B1～B36のいずれかのプロセス。
B38. 触媒の促進剤が、Sn、Ga、Zn、Ge、In、Re、Bg、Bu、Cu、これらの組み合わせ、又はこれらの混合物を含む、B37のプロセス。
B39. 触媒の促進剤が担体上に配置される、B37又はB38のプロセス。
B40. 触媒の促進剤が、第8～10族元素と関連する、B37～B39のいずれかのプロセス。
B41. 触媒の促進剤と第8～10族元素が、担体上に分散される第8～10族元素-促進剤クラスターを形成する、B37～B40のいずれかのプロセス。
B42. 触媒が、担体の総質量に基づいて、10wt％までの促進剤を含む、B37～B41のいずれかのプロセス。

B43. 触媒が、担体上に配置されたアルカリ金属元素をさらに含む、B2～B42のいずれかのプロセス。
B44. アルカリ金属元素が、Li、Na、K、Rb、Cs、これらの組み合わせ、又はこれらの混合物の1つ以上を含む、B43のプロセス。
B45. 触媒が、担体の総質量に基づいて、5wt％までのアルカリ金属元素を含む、B43又はB44のプロセス。
B46. m、n、p、及びqが、それぞれ1、15、若しくは30に等しいか、又はm=1、n=15、p=15、かつq=1である、B2～B45のいずれかのプロセス。
B47. いずれもの第2族元素、いずれもの第4族元素、いずれもの第12族元素、及び21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれもの元素の総計量の、触媒中の第8～第10族元素に対するモル比率が、少なくとも0.18、少なくとも0.19、少なくとも0.24、又は少なくとも0.29である、B2～B46のいずれかのプロセス。

B48. 触媒の担体が、第5、6、7、11、13、14、15、及び16族から選択される少なくとも1種の金属元素又は半金属元素を含む少なくとも1種の化合物をさらに含む、B2～B47のいずれかのプロセス。
B49. 担体に存在するいずれもの第2族元素の少なくとも一部、いずれもの第4族元素の少なくとも一部、いずれもの第12族元素の少なくとも一部、及び21、39、又は57～71の原子数を有するいずれもの元素の少なくとも一部が、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、又はケイ化物である、B2～B48のいずれかのプロセス。
B50. 担体が、下記化合物：Mg_uZn_1-uO（uは正の整数である）；Zn_vBl2O3_+v（vは正の整数である）；Mg_wBl₂O_3+w（wは正の整数である）；Ca_xBl₂O_3+x（xは正の整数である）；Sr_yBl₂O_3+y（yは正の整数である）；Ba_zBl₂O_3+z（zは正の整数である）；BeO；MgO；CaO；BaO；SrO；BeCO₃；MgCO₃；CaCO₃；SrCO₃；BaCO₃；ZrO₂；ZrC；ZrN；ZrSiO₄；CaZrO₃；Ca₇ZrBl₆O₁₈；TiO₂；TiC；TiN；TiSiO₄；CaTiO₃；Ca₇Bl₆O₁₈；HfO₂；HfC；HfN；HfSiO₄；HfZrO₃；Ca₇HfBl₆O₁₈；ZnO；Zn₃(PO₄)₂；Zn(ClO₃)₂；ZnSO₄；B₂O₆Zn₃；Zn₃N₂；ZnCO₃；CeO₂；Y₂O₃；La₂O₃；Sc₂O₃；Pr₆O₁₁；CePO₄；CeZrO₄；CeBlO₃；BaCeO₃；CePO₄；イットリア安定化ZrO₂；これらの組み合わせ、及びこれらの混合物の1種以上を含む、B2～B49のいずれかのプロセス。
B51. 担体が、下記化合物：B₂O₃、BlBO₃、Bl₂O₃、SiO₂、SiC、Si₃N₄、アルミノケイ酸塩、VO、V₂O₃、VO₂、V₂O₅、Ga₂O₃、In₂O₃、Mn₂O₃、Mn₃O₄、MnO；ゼオライト；これらの組み合わせ；及びこれらの混合物の1種以上をさらに含む、B2～B50のいずれかのプロセス。
B52. 第8～10族元素がPtを含む、B2～B51のいずれかのプロセス。
B53. 炭化水素含有フィードが、エタン、プロパン、イソブタン、ブタン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、メチルエチルベンゼン、又はこれらの混合物を含む、B2～B52のいずれかのプロセス。

B54. 通常の操作中、再生間隔中に常温、常圧で、通常の時間にわたって酸化剤がコーク化触媒と接触し、プロセスは、12時間～90日毎に、常圧を上昇させること、常圧を上昇させること、通常の時間を増加させること、又はこれらの組み合わせによって再生間隔を改変してコーク化触媒の再活性化を引き起こすステップをさらに含む、B1～B53のいずれかのプロセス。
B55. 反応ゾーンが第1の反応ゾーンであり、触媒が第1の触媒であり、プロセスが、第2の触媒を含む第2の反応ゾーン内で反応間隔、再生間隔、及び還元間隔を行うステップと、第3の触媒を含む第3の反応ゾーン内で反応間隔、再生間隔、及び還元間隔を行うステップとを含み、ここで、第1の反応ゾーン、第2の反応ゾーン、及び第3の反応ゾーンは、並行して操作され、かつ第1、第2、及び第3の反応ゾーン間の反応間隔、再生間隔、及び還元間隔のタイミングは、第1、第2、及び第3の反応ゾーンにわたって1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素が連続して生成されるようなものである、B1～B54のいずれかのプロセス。
B56. 第1の触媒、第2の触媒、及び第3の触媒が同一組成を有する、B55のプロセス。
B57. 還元ガスと再生触媒が、0.1秒～90分の時間にわたって接触される、B1～B56のいずれかのプロセス。

種々の用語を上記で定義した。請求項に用いられる用語が上記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。

１．炭化水素をアップグレードするためのプロセスであって、(I)1種以上のC ₂ -C ₁₆ 直鎖若しくは分岐アルカン、1種以上のC ₄ -C ₁₆ 環状アルカン、1種以上のC ₈ -C ₁₆ アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含む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と、(II)前記炭化水素含有フィードを前記反応ゾーン内に配置された触媒と接触させて、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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化触媒と、1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素を含む第1の流出物とを生成するステップであって、前記炭化水素含有フィードと前記触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、前記炭化水素分圧は、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 アルキル芳香族化合物の総分圧であり、前記触媒は、担体上に配置された第8～10族元素又はその化合物を含む、ステップと、(III)前記炭化水素含有フィードの前記反応ゾーンへの導入を停止するステップと、(IV)酸化剤を前記反応ゾーンに導入するステップと、(V)前記酸化剤を前記コーク化触媒と接触させて前記コークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、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、前記酸化剤と前記コーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触される、ステップと、(VI)前記酸化剤の前記反応ゾーンへの導入を停止するステップと、(VII)還元ガスを前記反応ゾーンに導入するステップと、(VIII)前記還元ガスを前記再生触媒と接触させて再生還元触媒及び第3の流出物を生成するステップであって、前記還元ガスと前記再生触媒は、0.1秒～90分の時間にわたって接触される、ステップと、(IX)前記還元ガスの前記反応ゾーンへの導入を停止するステップと、(X)追加量の前記炭化水素含有フィードを前記反応ゾーンに導入するステップと、(XI)前記追加量の炭化水素含有フィードを前記再生還元触媒と接触させて再コーク化触媒及び追加の第1の流出物を生成するステップであって、前記追加量の炭化水素含有フィードと前記再生還元触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、前記炭化水素分圧は、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 アルキル芳香族化合物の総分圧である、ステップとを含む、前記プロセス。
２．前記担体が、前記担体の質量に基づいて、wwt%の第2族元素、xwt%の第4族元素、ywt%の第12族元素、及びzwt%の、21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素の少なくとも1種を含み、w、x、y、及びzは独立に0～100の範囲内であり、いずれの第2族元素も前記担体の質量に基づいてwt%mと関連付けられ、いずれの第4族元素も前記担体の質量に基づいてwt%nと関連付けられ、いずれの第12族元素も前記担体の質量に基づいてwt%pと関連付けられ、21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれの元素も前記担体の質量に基づいてwt%qと関連付けられ、m、n、p、及びqは、独立に1～100の範囲内の数であり、w/m+x/n+y/p+z/pの合計は、前記担体の質量に基づいて、≧1であり、かつ前記触媒は、前記担体の質量に基づいて0.01wt%～6wt%の前記第8～10族元素又はその化合物を含む、1に記載のプロセス。
３．ステップ(II)中に前記反応ゾーン内で逆温度プロファイル又は等温性温度プロファイルが維持される、1又は2に記載のプロセス。
４．前記触媒が、前記反応ゾーン内の固定床に配置される、1～3のいずれか1項に記載のプロセス。
５．前記触媒が、前記反応ゾーン内で複数の個別粒子の形態である、1～3のいずれか1項に記載のプロセス。
６．前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、前記炭化水素含有フィードが、前記反応ゾーンに導入されるときに300℃～700℃の範囲内の温度であり、前記炭化水素含有フィードが、20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の炭化水素分圧を有し、かつ前記第1の流出物が、前記反応ゾーンから出たときに500℃～800℃の範囲内の温度である、1～5のいずれか1項に記載のプロセス。
７．前記反応ゾーンから出たとき、前記第1の流出物が≧580℃、さらに好ましくは≧630℃、さらに好ましくは≧670℃の温度である、1～6のいずれか1項に記載のプロセス。
８．前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、前記アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつ前記反応ゾーンから出たときの前記第1の流出物の温度が710℃、680℃、650℃、620℃、610℃、600℃、590℃、580℃、570℃、560℃、又は550℃未満に低下するとステップ(III)が開始される、1～7のいずれか1項に記載のプロセス。
９．前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、前記アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、ステップ(II)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒の接触が≧75%のプロピレン選択性を有し、かつプロピレン収率が65%、50%、55%、50%、47%、45%、43%、40%、37%、又は35%未満に低下するとステップ(III)が開始される、1～8のいずれか1項に記載のプロセス。
１０．ステップ(I)～(XI)が少なくとも15周期にわたって繰り返され、前記触媒が、前記炭化水素含有フィードと最初に接触したときに第1の収率を生じさせ、かつ第15の周期の完了時に、前記触媒が、前記第1の収率の少なくとも98%である第15の収率を生じさせる、1～9のいずれか1項に記載のプロセス。
１１．前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、前記アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつステップ(II)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒の接触が、≧75%、≧80%、≧85%、又は≧90%、≧95%のプロピレン選択性で少なくとも52%、又は少なくとも62%、又は少なくとも72%のプロピレン収率を有する、1～10のいずれか1項に記載のプロセス。
１２．前記反応ゾーンに導入される前記炭化水素含有フィードが、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 アルキル芳香族化合物の総体積に基づいて、0.1vol%～50vol%、好ましくは0.5vol%～20vol%、さらに好ましくは1vol%～15vol%、さらに好ましくは5vol%～10vol%の量で水蒸気を含む、1～11のいずれか1項に記載のプロセス。
１３．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前記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前記反応ゾーンから除去するステップ；(III _a2 )前記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前記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 )の組み合わせをさらに含む、1～12のいずれか1項に記載のプロセス。
１４．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前記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前記反応ゾーンから除去するステップ；(VI _a2 )前記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、又は両方を前記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 )の組み合わせをさらに含む、1～13のいずれか1項に記載のプロセス。
１５．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前記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、又は両方を前記反応ゾーンから除去するステップ；(IX _a2 )前記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、又は両方を前記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 )の組み合わせをさらに含む、1～14のいずれか1項に記載のプロセス。
１６．ステップ(IV)が、燃料を前記酸化剤と共に前記反応ゾーンに導入するステップと、前記反応ゾーン内で前記燃料の少なくとも一部を燃焼させて、前記反応ゾーンを、≧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とをさらに含む、1～15のいずれか1項に記載のプロセス。
１７．前記酸化剤が、前記コーク化触媒との接触時に、580℃～1,100℃、好ましくは600℃～1,000℃、さらに好ましくは700℃～900℃、さらに好ましくは750℃～850℃の範囲内の温度及び20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の範囲内の圧力である、1～16のいずれか1項に記載のプロセス。
１８．前記還元ガスが、前記再生触媒との接触時に、450℃～900℃、好ましくは600℃～900℃、さらに好ましくは620℃～900℃、さらに好ましくは650℃～850℃、さらに好ましくは670℃～800℃の範囲内の温度である、1～17のいずれか1項に記載のプロセス。
１９．前記触媒が、前記担体の総質量の10wt%までの量で促進剤をさらに含み、前記促進剤は、下記元素：Sn、Ga、Zn、Ge、In、Re、Ag、Au、Cu、これらの組み合わせ、又はこれらの混合物の1種以上を含む、1～18のいずれか1項に記載のプロセス。
２０．前記触媒が、前記担体上に配置されたアルカリ金属元素を前記担体の総質量の5wt%までの量でさらに含む、1～19のいずれか1項に記載のプロセス。
２１．m、n、p、及びqがそれぞれ1、15、若しくは30に等しいか、又はm=1、n=15、p=15、及びq=1である、2～20のいずれか1項に記載のプロセス。
２２．いずれもの第2族元素、いずれもの第4族元素、いずれもの第12族元素、及び21、39、又は57～71の原子数を有するいずれもの元素の総計量の、前記触媒中の第8～10族元素に対するモル比率が、少なくとも0.18、少なくとも0.19、少なくとも0.24、又は少なくとも0.29である、2～21のいずれか1項に記載のプロセス。
２３．前記触媒の担体が、第5、6、7、11、13、14、15、及び16族から選択される少なくとも1種の金属元素又は半金属元素を含む少なくとも1種の化合物をさらに含む、2～22のいずれか1項に記載のプロセス。
２４．前記第8～10族元素がPtを含む、1～23のいずれか1項に記載のプロセス。
２５．通常の操作中に、ステップ(V)において常温、常圧で、通常の時間にわたって前記酸化剤が前記コーク化触媒と接触し、前記プロセスが、12時間～90日毎に、前記常温を上昇させること、前記常圧を上昇させること、前記通常の時間を増加させること、又はこれらの組み合わせによって前記コーク化触媒の再活性化を引き起こす改変ステップ(V)をさらに含む、1～24のいずれか1項に記載のプロセス。
２６．前記反応ゾーンが第1の反応ゾーンであり、前記触媒が第1の触媒であり、前記プロセスが、第2の触媒を含む第2の反応ゾーン内でステップ(I)～(XI)を行うステップと、第3の触媒を含む第3の反応ゾーン内でステップ(I)～(XI)を行うステップとをさらに含み、ここで、前記第1の反応ゾーン、前記第2の反応ゾーン、及び前記第3の反応ゾーンは、並行して操作され、かつ前記第1、第2、及び第3の反応ゾーン間のステップ(I)～(XI)のタイミングは、前記第1、第2、及び第3の反応ゾーンにわたって前記1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素が連続して生成されるようなものである、1～25のいずれか1項に記載のプロセス。
２７．前記第1の触媒、前記第2の触媒、及び前記第3の触媒が同一組成を有する、26に記載のプロセス。
２８．反応器システムで炭化水素をアップグレードするための周期的プロセスであって、(I)炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む反応間隔であって、前記炭化水素含有フィードが、1種以上のC ₂ -C ₁₆ 直鎖若しくは分岐アルカン、1種以上のC ₄ -C ₁₆ 環状アルカン、1種以上のC ₈ -C ₁₆ アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含む、反応間隔と、(II)前記反応間隔後の再生間隔であって、酸化剤の前記反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む再生間隔と、(III)前記再生間隔後の還元間隔であって、還元ガスの前記反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む還元間隔とを含み、ここで、前記反応間隔は、前記還元間隔後に再開され、前記炭化水素含有フィードの前記反応ゾーンへの導入中に、前記炭化水素含有フィードは、前記反応ゾーン内に配置された触媒と接触して、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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化触媒と、1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素を含む第1の流出物とを生成し、前記炭化水素含有フィードと前記触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、前記炭化水素分圧は、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 アルキル芳香族化合物の総分圧であり、前記酸化剤の前記反応ゾーンへの導入中に、前記酸化剤は、前記コーク化触媒と接触して前記コークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、燃焼ガスを含む第2の流出物とを生成し、前記酸化剤と前記コーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触され、前記還元ガスの前記反応ゾーンへの導入中に、前記還元ガスは前記再生触媒と接触して再生還元触媒を生成し、前記触媒は、担体上に配置された第8～第10族元素又はその化合物を含む、前記プロセス。
種々の用語を上記で定義した。請求項に用いられる用語が上記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。

Claims (28)

1. 炭化水素をアップグレードするためのプロセスであって、
   (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アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含む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と、
   (II)前記炭化水素含有フィードを前記反応ゾーン内に配置された触媒と接触させて、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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化触媒と、1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素を含む第1の流出物とを生成するステップであって、前記炭化水素含有フィードと前記触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、前記炭化水素分圧は、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アルキル芳香族化合物の総分圧であり、前記触媒は、担体上に配置された第8～10族元素又はその化合物を含む、ステップと、
   (III)前記炭化水素含有フィードの前記反応ゾーンへの導入を停止するステップと、
   (IV)酸化剤を前記反応ゾーンに導入するステップと、
   (V)前記酸化剤を前記コーク化触媒と接触させて前記コークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、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、前記酸化剤と前記コーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触される、ステップと、
   (VI)前記酸化剤の前記反応ゾーンへの導入を停止するステップと、
   (VII)還元ガスを前記反応ゾーンに導入するステップと、
   (VIII)前記還元ガスを前記再生触媒と接触させて再生還元触媒及び第3の流出物を生成するステップであって、前記還元ガスと前記再生触媒は、0.1秒～90分の時間にわたって接触される、ステップと、
   (IX)前記還元ガスの前記反応ゾーンへの導入を停止するステップと、
   (X)追加量の前記炭化水素含有フィードを前記反応ゾーンに導入するステップと、
   (XI)前記追加量の炭化水素含有フィードを前記再生還元触媒と接触させて再コーク化触媒及び追加の第1の流出物を生成するステップであって、前記追加量の炭化水素含有フィードと前記再生還元触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、前記炭化水素分圧は、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アルキル芳香族化合物の総分圧である、ステップとを
   含む、前記プロセス。
2. 前記担体が、
   前記担体の質量に基づいて、wwt%の第2族元素、xwt%の第4族元素、ywt%の第12族元素、及びzwt%の、21、39、若しくは57～71の原子数を有する元素の少なくとも1種を含み、w、x、y、及びzは独立に0～100の範囲内であり、
   いずれの第2族元素も前記担体の質量に基づいてwt%mと関連付けられ、
   いずれの第4族元素も前記担体の質量に基づいてwt%nと関連付けられ、
   いずれの第12族元素も前記担体の質量に基づいてwt%pと関連付けられ、
   21、39、若しくは57～71の原子数を有するいずれの元素も前記担体の質量に基づいてwt%qと関連付けられ、
   m、n、p、及びqは、独立に1～100の範囲内の数であり、
   w/m+x/n+y/p+z/pの合計は、前記担体の質量に基づいて、≧1であり、かつ
   前記触媒は、前記担体の質量に基づいて0.01wt%～6wt%の前記第8～10族元素又はその化合物を含む、
   請求項1に記載のプロセス。
3. ステップ(II)中に前記反応ゾーン内で逆温度プロファイル又は等温性温度プロファイルが維持される、請求項1又は2に記載のプロセス。
4. 前記触媒が、前記反応ゾーン内の固定床に配置される、請求項1～3のいずれか1項に記載のプロセス。
5. 前記触媒が、前記反応ゾーン内で複数の個別粒子の形態である、請求項1～3のいずれか1項に記載のプロセス。
6. 前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、
   前記炭化水素含有フィードが、前記反応ゾーンに導入されるときに300℃～700℃の範囲内の温度であり、
   前記炭化水素含有フィードが、20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の炭化水素分圧を有し、かつ
   前記第1の流出物が、前記反応ゾーンから出たときに500℃～800℃の範囲内の温度である、請求項1～5のいずれか1項に記載のプロセス。
7. 前記反応ゾーンから出たとき、前記第1の流出物が≧580℃、さらに好ましくは≧630℃、さらに好ましくは≧670℃の温度である、
   請求項1～6のいずれか1項に記載のプロセス。
8. 前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、
   前記アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつ
   前記反応ゾーンから出たときの前記第1の流出物の温度が710℃、680℃、650℃、620℃、610℃、600℃、590℃、580℃、570℃、560℃、又は550℃未満に低下するとステップ(III)が開始される、
   請求項1～7のいずれか1項に記載のプロセス。
9. 前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、
   前記アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、
   ステップ(II)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒の接触が≧75％のプロピレン選択性を有し、かつ
   プロピレン収率が65%、50%、55%、50%、47%、45%、43%、40%、37%、又は35%未満に低下するとステップ(III)が開始される、
   請求項1～8のいずれか1項に記載のプロセス。
10. ステップ(I)～(XI)が少なくとも15周期にわたって繰り返され、
    前記触媒が、前記炭化水素含有フィードと最初に接触したときに第1の収率を生じさせ、かつ
    第15の周期の完了時に、前記触媒が、前記第1の収率の少なくとも98%である第15の収率を生じさせる、
    請求項1～9のいずれか1項に記載のプロセス。
11. 前記炭化水素含有フィードがプロパンを含み、
    前記アップグレードした炭化水素がプロピレンを含み、かつ
    ステップ(II)の前記炭化水素含有フィードと前記触媒の接触が、≧75％、≧80％、≧85％、又は≧90％、≧95％のプロピレン選択性で少なくとも52％、又は少なくとも62%、又は少なくとも72%のプロピレン収率を有する、
    請求項1～10のいずれか1項に記載のプロセス。
12. 前記反応ゾーンに導入される前記炭化水素含有フィードが、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アルキル芳香族化合物の総体積に基づいて、0.1vol％～50vol％、好ましくは0.5vol％～20vol％、さらに好ましくは1vol％～15vol％、さらに好ましくは5vol％～10vol％の量で水蒸気を含む、
    請求項1～11のいずれか1項に記載のプロセス。
13. 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前記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前記反応ゾーンから除去するステップ；
    (III_a2)前記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前記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
    をさらに含む、請求項1～12のいずれか1項に記載のプロセス。
14. 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前記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前記反応ゾーンから除去するステップ；
    (VI_a2)前記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、又は両方を前記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
    をさらに含む、請求項1～13のいずれか1項に記載のプロセス。
15. 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前記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、又は両方を前記反応ゾーンから除去するステップ；
    (IX_a2)前記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、又は両方を前記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
    をさらに含む、請求項1～14のいずれか1項に記載のプロセス。
16. ステップ(IV)が、
    燃料を前記酸化剤と共に前記反応ゾーンに導入するステップと、
    前記反応ゾーン内で前記燃料の少なくとも一部を燃焼させて、前記反応ゾーンを、≧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とを
    さらに含む、請求項1～15のいずれか1項に記載のプロセス。
17. 前記酸化剤が、前記コーク化触媒との接触時に、580℃～1,100℃、好ましくは600℃～1,000℃、さらに好ましくは700℃～900℃、さらに好ましくは750℃～850℃の範囲内の温度及び20kPa(絶対)～1,000kPa(絶対)の範囲内の圧力である、
    請求項1～16のいずれか1項に記載のプロセス。
18. 前記還元ガスが、前記再生触媒との接触時に、450℃～900℃、好ましくは600℃～900℃、さらに好ましくは620℃～900℃、さらに好ましくは650℃～850℃、さらに好ましくは670℃～800℃の範囲内の温度である、
    請求項1～17のいずれか1項に記載のプロセス。
19. 前記触媒が、前記担体の総質量の10wt%までの量で促進剤をさらに含み、前記促進剤は、下記元素：Sn、Ga、Zn、Ge、In、Re、Ag、Au、Cu、これらの組み合わせ、又はこれらの混合物の1種以上を含む、
    請求項1～18のいずれか1項に記載のプロセス。
20. 前記触媒が、前記担体上に配置されたアルカリ金属元素を前記担体の総質量の5wt%までの量でさらに含む、
    請求項1～19のいずれか1項に記載のプロセス。
21. m、n、p、及びqがそれぞれ1、15、若しくは30に等しいか、又はm=1、n=15、p=15、及びq=1である、
    請求項2～20のいずれか1項に記載のプロセス。
22. いずれもの第2族元素、いずれもの第4族元素、いずれもの第12族元素、及び21、39、又は57～71の原子数を有するいずれもの元素の総計量の、前記触媒中の第8～10族元素に対するモル比率が、少なくとも0.18、少なくとも0.19、少なくとも0.24、又は少なくとも0.29である、
    請求項2～21のいずれか1項に記載のプロセス。
23. 前記触媒の担体が、第5、6、7、11、13、14、15、及び16族から選択される少なくとも1種の金属元素又は半金属元素を含む少なくとも1種の化合物をさらに含む、
    請求項2～22のいずれか1項に記載のプロセス。
24. 前記第8～10族元素がPtを含む、
    請求項1～23のいずれか1項に記載のプロセス。
25. 通常の操作中に、ステップ(V)において常温、常圧で、通常の時間にわたって前記酸化剤が前記コーク化触媒と接触し、前記プロセスが、12時間～90日毎に、前記常温を上昇させること、前記常圧を上昇させること、前記通常の時間を増加させること、又はこれらの組み合わせによって前記コーク化触媒の再活性化を引き起こす改変ステップ(V)をさらに含む、
    請求項1～24のいずれか1項に記載のプロセス。
26. 前記反応ゾーンが第1の反応ゾーンであり、前記触媒が第1の触媒であり、前記プロセスが、
    第2の触媒を含む第2の反応ゾーン内でステップ(I)～(XI)を行うステップと、
    第3の触媒を含む第3の反応ゾーン内でステップ(I)～(XI)を行うステップとを
    さらに含み、
    ここで、前記第1の反応ゾーン、前記第2の反応ゾーン、及び前記第3の反応ゾーンは、並行して操作され、かつ前記第1、第2、及び第3の反応ゾーン間のステップ(I)～(XI)のタイミングは、前記第1、第2、及び第3の反応ゾーンにわたって前記1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素が連続して生成されるようなものである、
    請求項1～25のいずれか1項に記載のプロセス。
27. 前記第1の触媒、前記第2の触媒、及び前記第3の触媒が同一組成を有する、
    請求項26に記載のプロセス。
28. 反応器システムで炭化水素をアップグレードするための周期的プロセスであって、
    (I)炭化水素含有フィードの反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む反応間隔であって、前記炭化水素含有フィードが、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アルキル芳香族化合物、又はこれらの混合物を含む、反応間隔と、
    (II)前記反応間隔後の再生間隔であって、酸化剤の前記反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む再生間隔と、
    (III)前記再生間隔後の還元間隔であって、還元ガスの前記反応ゾーンへの導入及び導入停止を含む還元間隔とを含み、ここで、
    前記反応間隔は、前記還元間隔後に再開され、
    前記炭化水素含有フィードの前記反応ゾーンへの導入中に、前記炭化水素含有フィードは、前記反応ゾーン内に配置された触媒と接触して、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、及び脱水素環化の少なくとも1つを引き起こして、コーク化触媒と、1種以上のアップグレードした炭化水素及び分子水素を含む第1の流出物とを生成し、前記炭化水素含有フィードと前記触媒は、300℃～900℃の範囲内の温度で、1分～90分の時間にわたって、少なくとも20kPa(絶対)の炭化水素分圧下で接触され、前記炭化水素分圧は、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アルキル芳香族化合物の総分圧であり、
    前記酸化剤の前記反応ゾーンへの導入中に、前記酸化剤は、前記コーク化触媒と接触して前記コークの少なくとも一部の燃焼を引き起こして、コークが少ない再生触媒と、燃焼ガスを含む第2の流出物とを生成し、前記酸化剤と前記コーク化触媒は、1分～90分の時間にわたって接触され、
    前記還元ガスの前記反応ゾーンへの導入中に、前記還元ガスは前記再生触媒と接触して再生還元触媒を生成し、
    前記触媒は、担体上に配置された第8～第10族元素又はその化合物を含む、
    前記プロセス。