JP2024049364A - 合成ガス生成を通じたバイオマス由来のゴム形成添加物 - Google Patents

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Abstract

【課題】バイオマスを、生産されるタイヤの品質に影響しない効率的なやり方でタイヤを生産するための原料物質に変換するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】タイヤ形成用添加物を形成する方法は、バイオマスを合成ガスに変換すること；合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成すること；ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成すること；ならびにアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つからタイヤ形成用添加物を合成することを含み、タイヤ形成用添加物は、劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される。【選択図】図１

Description

[0001]代表的な実施形態はバイオマスの、タイヤの形成に有用な出発材料への変換のための方法に関する。
[0002]空気入りタイヤは一般にゴムモノマー、充填材、補強材、可塑剤、加硫剤、老化防止剤、などから生産される。ゴムモノマー、ならびにその他のタイヤ成分は一般に石油から誘導される。タイヤは数年の短い寿命を有するので、これはかなりの量の再生不能資源の消耗につながる。したがってタイヤの形成において化石燃料への依存を低減するのが望ましいであろう。
[0003]バイオマスは広い範囲の植物ベースの材料、特にスイッチグラスおよびススキ（ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ）のようなエネルギー作物を含むセルロースおよびデンプンベースの材料、トウモロコシの皮のような農業起源、木材ペレット、製材業および建築用材廃棄物、庭園廃棄物、建設業、および取り壊し廃棄物、ならびにバイオソリッド（処理済下水汚泥）を含む。化石燃料と違って、バイオマスは、数千年ではなく数か月または数年以内に迅速に再生されるので再生可能なエネルギー資源を提供する。しかしながらバイオマスは、化石燃料と比較して、かなりの量の水を含有する。
[0004]バイオマスから有用な産物を得る１つの手段は発酵によるものであり、これはエタノールを生ずる。このエタノールは次に、ブタジエンのようなタイヤ形成材料に変換されることができる。しかしながら、リグノセルロース系植物バイオマスの場合、微生物による生物変換に先立ってバイオマスを可溶化するために化学的または酵素的前処理が一般に必要とされる。これは全体の変換プロセスのコストを上昇させる。
[0005]生産されるタイヤの品質に影響しない効率的なやり方でタイヤを生産するための原料物質にバイオマスを変換するためのシステムおよび方法に対するニーズが残されたままである。模範的なシステムおよび方法は、廃棄物材料を、再生不能資源への依存を低減することができる新しいタイヤのために高品質の原材料に変換するための付加価値のある手段を提供する。
参考文献
[0006]以下の参考文献は広くタイヤ製造に関する。
[0007]２０１５年８月２５日にＨａｔｔｏｒｉらに発行されたＳＹＮＴＨＥＳＩＳ ＳＹＳＴＥＭ，ＲＵＢＢＥＲ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＳＵＢＳＴＡＮＣＥ ＦＯＲ ＴＩＲＥＳ，ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＲＵＢＢＥＲ ＦＯＲ ＴＩＲＥＳ，ＡＮＤ ＰＮＥＵＭＡＴＩＣ ＴＩＲＥと題する米国特許第９，１１５，０４７号はエタノールの芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、またはブチルベンゼン）への触媒変換および芳香族化合物のアニリンおよび／またはスチレンへのさらなる変換を含むプロセスによるゴム薬品の合成の方法を記載する。
[0008]２０１７年５月３０日にＨａｔｔｏｒｉらに発行されたＳＹＮＴＨＥＳＩＳ ＳＹＳＴＥＭ，ＲＵＢＢＥＲ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＳＵＢＳＴＡＮＣＥ ＦＯＲ ＴＩＲＥＳ，ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＲＵＢＢＥＲ ＦＯＲ ＴＩＲＥＳ，ＡＮＤ ＰＮＥＵＭＡＴＩＣ ＴＩＲＥと題する米国特許第９，６６３，４４５号はバイオマス材料からフェノールを介してアニリンを合成する方法を記載する。
[0009]ＫｉｔａｇｏらによるＲＵＢＢＥＲ ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ ＡＮＤ ＰＮＥＵＭＡＴＩＣ ＴＩＲＥと題する２０１７年３月２１日に発行された米国特許第９，５９８，５５２号および２０２０年３月１７日に発行された米国特許第１０，５９０，２５４号は原料油から生成されたカーボンブラックを含有するゴム組成物を記載する。
米国特許第９，１１５，０４７号 米国特許第９，６６３，４４５号 米国特許第９，５９８，５５２号 米国特許第１０，５９０，２５４号 米国特許第８，５９２，１９１号 米国特許第１１，１８６，８１１号 米国特許出願公開第２０１００２２７３７７号 米国特許出願公開第２０１００３１７０７４号 米国特許出願公開第２０１５０３３７３４３号 米国特許第５，１７３，４２９号 米国特許第９，１１５，０４６号 中国特許出願公開第１０１９０６０４５号 米国特許第１，６３１，８７１号 米国特許第５，３６７，０８２号 米国特許第４，４６３，１７８号 米国特許第４，７５５，６０８号 米国特許第４，８５９，７７８号 米国特許第３，６５８，８０８号 米国特許第４，８９８，９７８号 米国特許第４，７３９，１１７号 米国特許第６，８１５，５６２号 米国特許第４，１２２，１１８号 米国特許第４，１４０，７１６号 米国特許第４，１５５，９３６号 米国特許第４，１８７，２４８号 米国特許第４，１８７，２４９号 米国特許第４，１９６，１４６号 米国特許第４，２０９，４６３号 米国特許第４，６７０，５９５号 米国特許第４，６１４，８１７号 米国特許第４，６８３，３３２号 米国特許第４，７８２，１８５号 米国特許第４，５１８，８０３号 米国特許第８，２９３，６７３号 米国特許第５，１１７，０６３号 米国特許第５，４５３，５４１号 米国特許第５，６０８，１１１号 米国特許第５，６２３，０８８号 米国特許第５，７３９，４０３号 米国特許第５，９７７，４１１号 米国特許第６，１４０，５３８号 米国特許第６，３６５，９３３号 米国特許第６，４９５，７２３号 米国特許第６，５８３，３２０号 米国特許第６，７７０，１８９号 米国特許第７，０８４，３０２号 米国特許第７，１７６，３３３号 米国特許第７，１８３，４３９号 米国特許第７，２３５，６９４号 米国特許出願公開第２０１５００４５５８４号 米国特許第４，８９７，４８２号 米国特許第４，７４６，７４３号 米国特許第７，９７３，１９９号 米国特許出願公開第２０１７０２２６０２８号 米国特許第４，６０５，７７６号
Ｊａｍｅｓ Ｇ．Ｓｐｅｉｇｈｔ、"Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｇａｓ： Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，" Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（２０２０） Ｅｒｌｉｓａ Ｂａｒａｊら、"Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｇａｓ ｓｈｉｆｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ： Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，" Ｆｕｅｌ，Ｖｏｌ．２８８，１１９８１７（１５ Ｍａｒｃｈ ２０２１） Ｄｏｎｇ－Ｋｙｕ Ｍｏｏｎら、"Ｈ２ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｙｎｇａｓ ｆｒｏｍ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ ｗｉｔｈ ａ ｃａｒｂｏｎ ｃａｐｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｖｏｌ．１８３，ｐｐ．７６０－７７４（２０１６年１２月） Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｎｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｕｎｃｉｌ、"Ｓｙｎｇａｓ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ＆ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，" ２０２２ Ｚｈａｏら、"Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｙｎｇａｓ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｏｖｅｒ Ｎａ－Ｚｎ－Ｆｅ５Ｃ２ ａｎｄ Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ＨＺＳＭ－５ Ｔａｎｄｅｍ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，" Ｃｈｅｍ．３（２），３２３－３３３（２０１７） Ｃｈｅｎｇら、"Ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｆｏｒ ｏｎｅ－ｓｔｅｐ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｇａｓ ｉｎｔｏ ａｒｏｍａｔｉｃｓ ｗｉｔｈ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，" Ｃｈｅｍ ３．２： ３３４－３４７（２０１７） Ｍｉａｏら、"Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｂｅｎｚｅｎｅ，Ｔｏｌｕｅｎｅ，ａｎｄ Ｘｙｌｅｎｅｓ ｆｒｏｍ Ｓｙｎｇａｓ，" ＡＣＳ Ｃａｔａｌ．１０，７３８９－７３９７（２０２０） Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，１０．３．"Ｓｙｎｇａｓ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ Ｍｅｔｈａｎｏｌ，" Ｌｉｕら、"Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ｆｒｏｍ ｓｙｎｇａｓ ｕｓｉｎｇ ｎｏｖｅｌ ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ ａｌｋａｌｉｐｈｉｌｉｃ ｓｔｒａｉｎｓ ｏｆ Ａｌｋａｌｉｂａｃｕｌｕｍ ｂａｃｃｈｉ，" Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１０４，ｐｐ．３３６－３４１（Ｊａｎｕａｒｙ ２０１２） Ｍｉｃｈａｅｌ Ｋｏｅｐｋｅら、"Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ｆｒｏｍ ｃａｒｂｏｎ ｍｏｎｏｘｉｄｅ" Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｏｐｉｎｉｏｎ ｉｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２２，Ｉｓｓｕｅ ３，ｐｐ．３２０－３２５（Ｊｕｎｅ ２０１１） Ｗａｎｇら、"Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ ｉｎ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ Ｒｅａｃｔｏｒ，" Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ｔｏｄａｙ，２３３，８－１３（２０１４） Ｊｕｙｂａｒら、"Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｏｖｅｒ ＺＳＭ－５／１１ Ｉｎｔｅｒｇｒｏｗｔｈ Ｚｅｏｌｉｔｅｓ ａｎｄ Ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ Ｚｎ－Ｃｕ－ＺＳＭ－５／１１ ａｎｄ Ｇａ－Ａｇ－ＺＳＭ－５／１１ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ，" Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｃｉ．１３１：１０４（２０１９） Ｘｕら、"Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｍｅｔａｌ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｏｖｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＺＳＭ－５ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ，" ＲＳＣ Ａｄｖ．７，１０７２９－１０７３６（２０１７） Ｇｏｎｇら、"Ｈｉｇｈ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ ＢＴＸ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｏｖｅｒ ａ Ｚｎ－Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｎａｎｏｓｈｅｅｔ－ＨＺＳＭ－５ Ｚｅｏｌｉｔｅ，" Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．６０，１６３３－１６４１（２０２１） Ｓｈｏｉｎｋｈｏｒｏｖａら、"Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｔａｂｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ ｖｉａ Ｈｉｇｈ－Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，" ＡＣＳ Ｃａｔａｌ．１１，３６０２－３６１３（２０２１） Ｈａｍｉｅｈら、"Ｍｅｔｈａｎｏｌ ａｎｄ Ｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎｔｏ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｏｖｅｒ Ｈ－ＺＳＭ－５ Ｃａｔａｌｙｓｔ，" Ｅｕｒ．Ｐｈｙｓ．Ｊ．Ｓｐｅｃｉａｌ Ｔｏｐｉｃｓ，２２４，１８１７－１８３０（２０１５） Ｉｎａｂａら、"Ｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｏｖｅｒ Ｓｅｖｅｒａｌ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，" Ｒｅａｃｔ．Ｋｉｎｅｔ．Ｃａｔａｌ．Ｌｅｔｔ．，８８，１３５－１４２（２００６） Ｉｖａｎｏｖｎａら、"Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ Ｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｚｒ－ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｚｅｏｌｉｔｅ ＺＳＭ－５，" Ｃａｔａｌ．Ｓｕｓｔａｉｎ．Ｅｎｅｒｇｙ，２，８３－８６（２０１５） Ｋｒｏｇｕｌ－Ｓｏｂｃｚａｋら、"Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｔｏ Ａｎｉｌｉｎｅ ｂｙ ＣＯ／Ｈ２Ｏ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｐａｌｌａｄｉｕｍ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，" Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，９（５），４０４（２０１９） Ｂｅｎ Ｔａｌｅｂら、"Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｔｏ ａｎｉｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ａｑｕｅｏｕｓ ｍｅｔｈｙｌ ｆｏｒｍａｔｅ，" Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｈｅｍ．，４５６（２）２６３－２６９７（１９９３） Ｋｒａｌｉｋら、"Ｔｈｅ Ｓｔｏｒｙ ｏｆ ４－Ａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ，" Ｐｒｏｃ．６ｔｈ Ｉｎｔ’ｌ Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．３１９－３２５（２０１８） Ｒｏｂｅｒｔ Ａ．Ｓｍｉｌｅｙ，"Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ－ ａｎｄ Ｔｏｌｕｅｎｄｉａｍｉｎｅｓ" ｉｎ Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｐｐ．６１７－６２２（１５ Ｊｕｎｅ ２０００） Ｓａｔａｐａｔｈｙら、"Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ ｆｒｏｍ Ｓｙｎｇａｓ ｖｉａ Ｏｘｉｄａｔｉｖｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｃａｒｂｏｎｙｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ｄｉｅｔｈｙｌ Ｏｘａｌａｔｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ，" ＡＣＳ Ｏｍｅｇａ，３（９）ｐｐ．１１０９７－１１１０３（２０１８） Ｚｈａｎｇら、"Ｏｎｅ－ｐａｓｓ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｇａｓ ｔｏ ｐａｒａ－ｘｙｌｅｎｅ，" Ｃｈｅｍ Ｓｃｉ．，８（１２）ｐｐ．７９４１－７９４６（２０１７） Ａ． Ｍ． Ｎｉｚｉｏｌｅｋら、"Ｂｉｏｍａｓｓ－Ｂａｓｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｎｚｅｎｅ， Ｔｏｌｕｅｎｅ， ａｎｄ Ｘｙｌｅｎｅｓ ｖｉａ Ｍｅｔｈａｎｏｌ： Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｇｌｏｂａｌ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，" Ｅｎｅｒｇｙ ＆ Ｆｕｅｌｓ， ３０， ４９７０－４９９８ （２０１６） Ｎａｒｕｌａら、"Ｈｅｔｅｒｏｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ Ｚｅｏｌｉｔｅ， ＩｎＶ－ＺＳＭ－５， Ｅｎａｂｌｅｓ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ，" Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ５：１６０３９ （２０１５） Ｄａｍａｙａｎｔｉら、"Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｆｏｒ Ｂｉｏｅｔｈａｎｏｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， Ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ Ｂｉｏ－Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，" Ｐｏｌｙｍｅｒｓ （Ｂａｓｅｌ）， １３（１７）： ２８８６ （２０２１）
[0010]１つの実施形態に従って、タイヤ形成用添加物を形成する方法はバイオマスを合成ガスに変換するステップを含む。ベンゼンおよび／またはアルキル置換ベンゼンは合成ガス中の一酸化炭素および水素から合成される。アニリンおよび／またはアルキル置換アニリンはベンゼンおよび／またはアルキル置換ベンゼンから合成される。タイヤ形成用添加物はアニリンおよび／またはアルキル置換アニリンから合成される。タイヤ形成用添加物は劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
[0011]別の実施形態に従って、タイヤ形成用添加物を形成するシステムは、バイオマスが合成ガスに変換される第１の反応器；第１の反応器と流体接続され、合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成するように構成された第２の反応器；第２の反応器と流体接続され、ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成するように構成された第３の反応器；および第３の反応器と流体接続され、アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つからタイヤ形成用添加物を合成するように構成された第４の反応器を含む。タイヤ形成用添加物は劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
[0012]別の実施形態に従って、タイヤまたはその成分を形成する方法は、バイオマスを合成ガスに変換するステップと；合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成するステップと；ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成するステップと；アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つから少なくとも１つのタイヤ形成用添加物を合成するステップであって、少なくとも１つのタイヤ形成用添加物は、劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択されるステップと；少なくとも１つのタイヤ形成用添加物を、合成ガス中の一酸化炭素および水素から形成され得るゴムポリマーと組み合わせるステップと、を含む。
[0013]バイオマスからタイヤを形成する経路の模式図である。 [0014]バイオマスの、タイヤを形成するための原料物質への変換方法を示す。 [0015]バイオマスのタイヤ形成用添加物への変換のためのシステムを示す。
[0016]バイオマスからタイヤ製造の原料を生成するためのシステムおよび方法が記載される。方法で使用されるバイオマスには均一なバイオマス材料（単一の起源に由来するバイオマス材料）または不均一なバイオマス材料（多数の起源に由来するバイオマス材料）が含まれ得る。均一なバイオマス材料の例には単一種の針葉樹または落葉樹、単一種の植物由来の農業材料、例えば干し草、トウモロコシの皮、小麦、スイッチグラス、ススキ、木材パルプ由来の一次処理汚泥、木材チップ、種油、植物果実、廃棄料理用油、ライチ果実皮、などがある。不均一なバイオマス材料には混合種由来の森林残渣、皮剥ぎ作業または製材作業から得られる混合種由来の樹木残渣、堆肥、庭園廃棄物、建設業廃棄物、取り壊し廃棄物、およびバイオソリッド（処理済下水汚泥）がある。
[0017]バイオマスの起源に応じて、いくらかの無機物質および他の汚染物質、例えば金属、汚染物質、例えばイオウ、ハロゲン、または、無機塩もしくは有機化合物のような化合物に含有される非バイオマス窒素がバイオマス中に存在し得ることが了解されよう。
[0018]例示されるアプローチはバイオマスの、石油起源から得られる原料物質と実質的に同じ高品質原料への変換を可能にする。その結果として、生成されるゴム薬品は対応する石油起源のものと同じ化学組成を有するので、性質または性能の弱点は予想されない。このアプローチは廃棄物を低減し、天然資源のより効率的な使用を提供する。
[0019]図１を参照すると、バイオマス変換の経路の概観が示される。バルクの出発材料は未加工のバイオマス１０、例えば上記起源の１つである。したがって出発材料１０はかなりの量、例えば１－９９ｗｔ．％の水、例えば少なくとも２ｗｔ．％、または少なくとも５ｗｔ．％の水を含み得る。
[0020]出発材料１０は前処理されてバイオマス原料１２を形成する。これには微粉砕する、破砕する、チップ化する、粉砕するまたはその他固体材料を細かく砕く、水含量を、例えば５ｗｔ．％未満に低下させる、および／または金属片のようなより大きい不純物を除去することが含まれ得る。原料１２はガス化プロセスによって反応生成物１４に変換される。さらに、他の原料がガス化プロセスに供され得る。反応生成物１４は大部分が合成ガス（またはｓｙｎｇａｓ）として知られる一酸化炭素と水素の気体混合物である。反応生成物１４はさらに有機および無機不純物、すなわち、水素ガスおよび一酸化炭素ガス以外の成分を、バルクの出発材料１０に応じた量で含む。これらの不純物はかなりの量の二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）を含み得る。不純物は除去されるか、または少なくとも低減されて精製された合成ガス１６を生成する。精製された合成ガスは水素ガスおよび一酸化炭素ガスならびに任意に少量の不純物、例えば０－５ｗｔ．％の不純物または１ｗｔ．％以下の不純物を含む。
[0021]精製された合成ガス１６の少なくとも一部は化学変換プロセスによってベンゼン１８（および／またはアルキル置換ベンゼン）に変換される。ベンゼン１８（および／またはアルキル置換ベンゼン）はアニリン２０（および／またはアルキル置換アニリン）に変換される。アニリン２０（および／またはアルキル置換アニリン）は１つまたは複数のゴム形成添加物２２、例えば劣化防止剤（例えば、酸化防止剤およびオゾン劣化防止剤）および加硫促進剤に変換される。
[0022]任意に、精製された合成ガス１６の少なくとも一部は１つまたは複数の他のゴム形成モノマー、例えば１つまたは複数の炭化水素、例えばＣ１－Ｃ１０アルケン、例えばブタジエン、イソプレン、および／またはイソブチレン；ビニルアレーン、例えばスチレン；および／または液体炭化水素の混合物、例えばナフサに変換される。他のゴム形成モノマーとしてＣ１－Ｃ１０アルコールがある。かかるゴム形成モノマーの混合物が形成されてもよい。
[0023]１つの実施形態において、ゴム形成モノマーは、例えばＦｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈプロセスによって形成されるナフサ２６を含む。任意に、ナフサ２６の少なくとも一部は１，３－ブタジエン２８に変換され得、これは合成ゴムポリマー、特にブタジエン系ゴム３０を形成するためのモノマーとして使用されることができる。任意に、ナフサの少なくとも一部はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系またはナイロン系織物およびコードのような補強材３２に変換され得る。さらに、または代わりに、ナフサはベンゼンに変換されてもよい。
[0024]合成ガスから誘導される生成物２２、３０、３２はタイヤ３４またはその成分を形成するために原料として使用されることができる。
[0025]図２を参照すると、タイヤ生産のための原料物質を形成する方法が示される。方法はＳ１００で始まる。Ｓ１０２で、バイオマスが出発材料１０として得られる。
[0026]Ｓ１０４で、バイオマス出発材料１０は前処理されて、前処理されたバイオマス原料１２を生成し得、前処理には固体を細かく砕く、水含量を低下させる、不純物を低減させる、などが含まれ得る。
[0027]Ｓ１０６で、バイオマス原料１２は細かく砕かれたバイオマス出発材料１０を、一酸化炭素ガスおよび水素ガスを含有する反応生成物１４に変換するガス化プロセス（または他の適切な反応プロセス）に供される。
[0028]任意に、Ｓ１０８で、他の原料がガス化プロセスに供されてもよい。
[0029]Ｓ１１０で、反応生成物１４が精製され得て、有機および無機不純物、すなわち、水素ガスおよび一酸化炭素ガス以外の成分を除去し、結果として（比較的）純粋な合成ガス１６、例えば、一酸化炭素および水素がガスの少なくとも７０ｗｔ．％または少なくとも８０ｗｔ．％または少なくとも９０ｗｔ．％を構成するもの、および／または他の無機物質が５ｗｔ．％以下、または１ｗｔ．％以下、または０．２ｗｔ．％以下を構成するものをもたらす。
[0030]Ｓ１１２で、精製された合成ガス１６の少なくともいくらかが化学変換プロセスによって直接または間接にベンゼン１８および／またはアルキル置換ベンゼンに変換され得る。
[0031]Ｓ１１４で、任意に置換されてもよいベンゼン１８がアニリン２０および／またはアルキル置換アニリンに変換される。
[0032]Ｓ１１６で、任意に置換されてもよいアニリン２０が１つまたは複数のゴム形成添加物２２、例えば酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、および加硫促進剤（硬化剤）に変換される。
[0033]Ｓ１１８で、任意に、精製された合成ガス１６の少なくともいくらかが、例えばＦｉｓｃｈｅｒ Ｔｒｏｐｓｃｈプロセスによってナフサ２６に、または例えばガス発酵プロセスによってエタノールに変換され得る。
[0034]Ｓ１２０で、Ｓ１１８で生成されたナフサまたはエタノール２６の少なくとも一部がジエン化合物、例えば１，３－ブタジエン２８に変換され得る。
[0035]Ｓ１２２で、Ｓ１２０で生成された１，３－ブタジエン２８または他のジエンの少なくとも一部がホモポリマーまたはコポリマー、例えばブタジエン系ゴム形成ポリマー３０に変換され得る。
[0036]Ｓ１２４で、Ｓ１１８で生成されたナフサまたはエタノール２６の少なくとも一部がタイヤ成分として使用される補強材３２、例えばポリエチレンテレフタレート系物質またはナイロン系物質、例えば、織物およびコードに変換され得る。
[0037]Ｓ１２６で、合成ガスから誘導された生成物３０、３２、２２の１つまたは複数は原料として使用されて新しいタイヤ３４またはその成分、例えばタイヤサイドウォールおよび／またはタイヤトレッドを形成し得る。
[0038]方法はＳ１２８で終了するか、またはＳ１０２に戻り得、そこでタイヤは使い古されたらその後再生され、Ｓ１０８で別の原料として使用される。方法のさらなる詳細が以下に記載される。
バイオマスの前処理（Ｓ１０４）
[0039]この工程において、バイオマスは任意に前処理されて、ガス化に必要とされる時間および／またはエネルギーを低減し、および／または反応生成物の品質を改良する。
合成ガス生成（Ｓ１０６）
[0040]ガス化は蒸気（例えば、バイオマスに由来する）、一酸化炭素、酸素（例えば、空気として）、またはこれらの混合物で行なわれることができる。反応温度は少なくとも７００℃、または１０００℃以下、またはそれ以上であり得る。圧力は大気圧以上であり得る。高圧ガス化は０．１ＭＰａまたはそれ以上、例えば０．５ＭＰａ以下で行なわれ得る。
[0041]ガス化プロセスは多くの段階、主として乾燥、熱分解、酸化、および還元を通して進行する。乾燥は１００℃～２００℃で行なわれ得る。これに熱分解が続き、ここで熱によるバイオマスの分解が酸素の不在下で起こり、炭化水素ガスを解放する。バイオマスは炭化されたバイオマスに還元される。続いて、ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４、およびＣＯ２ガスならびに水およびタールが形成される。酸素が準化学量論的な量で存在するならば（二酸化炭素と比べて）主に一酸化炭素が生成されることができ、一部のみが酸化された炭素となる。
[0042]ほとんどの吸熱還元反応は酸素の不在下８００℃～１０００℃で起こる。供給原料組成、反応器種類、および作動パラメーター（温度、圧力および酸素－燃料比）はガス化プロセス中に生成されるガスの組成および望ましくない成分のレベル（タール、塵埃、灰分含量）を決定することができる。
[0043]いくつかのタイプのガス化装置構成が廃棄物出発材料のガス化のために利用可能であり：これらには：（１）向流固定床ガス化装置または並流固定床ガス化装置であることができる固定床ガス化装置；（２）流動床ガス化装置；（３）同伴流ガス化装置；および（４）プラズマガス化装置がある。
[0044]各々のタイプのガス化装置は大気圧またはより高い圧力で作動するように設計されることができる。高圧タイプの作動で水添ガス化（水素に富む雰囲気でのガス化）プロセスが最適化され、生成物ガスの品質が改良されることができる。異なる原料および異なるプロセス要件に適合するために、（ｉ）湿ったまたは乾いた原料の使用、（ｉｉ）空気または酸素の使用、（ｉｉｉ）ガス化装置内の流れ方向－上昇流、下降流、または循環流、および（ｉｖ）合成ガスおよびその他のガス状生成物のための冷却プロセスによって区別されるいくつかのガス化装置設計がある。ガス化方法のさらなる詳細はＪａｍｅｓ Ｇ．Ｓｐｅｉｇｈｔ、“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｇａｓ： Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，” Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（２０２０）に見出される。
[0045]流動床ガス化装置で、３～１０時間の期間８００～９００℃のガス化温度が使用され得る。バイオマスは過熱蒸気でガス化され得る（例えば、反応からの廃熱で加熱される）。バイオマスは最初に高温でチャーに変換され得、その後チャーと過熱蒸気の反応が続く。
[0046]プラズマガス化もバイオマスのガス化に適している。プラズマはガス化プロセスにおいて２つの異なるやり方で、最初にガス化中の熱源として、次に標準的なガス化の後タールクラッキングのために使用される。本明細書で述べられる主要な原料はバイオマスであるが、原料は他の原料、例えばゴム材料およびプラスチックと混ぜ合わせられることができる。他の伝統的なガス化プロセスと比較して、プラズマガス化は原料が非常に高い温度でガス化されることを可能にし、タール形成を除外／低減し、高い変換率を達成することができる。高い作動温度は原料および／またはすべての危険で有毒な成分をそれぞれの基本的な構成成分に破壊し、ガス化ゾーンで起こる様々な反応の動力学を劇的に増大し、すべての有機物質を水素および一酸化炭素に変換する。ガス化装置内で反応する原料はその基本的な要素に変換されるので、危険な廃棄物さえ有用な合成ガスになる。原料中の無機物質は融解し、ガラス様のスラグに融合するが、これは無害であり、路床建造および屋根葺き材料のような様々な用途に使用されることができる。
[0047]プラズマガス化は、より大きい原料柔軟性（例えば、都市固体廃棄物、他のバイオマス、タイヤ、危険廃棄物、および自動車シュレッダー廃棄物のような原料が混合されることができる）；炭素質物質の合成ガスへの高い変換率（＞９９％）；合成におけるタールの不在；ほとんどまたは全くないチャー、灰分、または残留炭素の生成；および低い二酸化炭素排出を含めていくつかの利益を提供する。
[0048]結果として、原料の少なくとも７０ｗｔ．％、または少なくとも８０ｗｔ．％、または約９５ｗｔ．％が合成ガスに変換されることができ、残りは不活性灰分（無機物）であり、これは除去されることができる。
他の原料の組み込み（Ｓ１０８）
[0049]方法はバイオマスのガス化に限定されない。元素の水素および炭素に富む他の原料もバイオマスと別にまたはそれと共にガス化され得る。かかる原料はゴム製品、例えばタイヤ、ゴム系ホース、プラスチック、などを含み得る。代表的な実施形態において、これら他の原料の合計の、合成ガス生産に使用されるバイオマス原料に対する比は乾燥重量で１：１未満である。
反応生成物の精製（Ｓ１１０）
[0050]様々な合成ガス生成プロセスにより生成される合成ガス１４は水蒸気で飽和してもよく、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンならびに他の汚染物質、例えば硫化水素（Ｈ２Ｓ）、および他の微量成分の混合物を含有し得る。したがって、反応生成物１４は一般に乾燥され、気体不純物を除去するために洗われ、固体反応生成物を除去するためにろ過される。
[0051]さらに、合成ガス中のＨ２／ＣＯモル比は下流工程の要件に合うように調節され得る。これらの下流工程は広い範囲の気体、液体、および／または固体原料の１つまたは複数、例えばベンゼンを形成することを含み得る。
[0052]異なる下流工程は特定の合成ガス組成（ならびに他の汚染物質の制限）の利益を得るので、合成ガスは以下のプロセスの１つまたは複数により調整され得る：
[0053]水性ガスシフト：Ｈ２／ＣＯモル比を増大するために、水性ガスシフト反応を使用して合成ガス中のＣＯ含量の一部分をＣＯ２および追加のＨ２に変換し得る：
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ （１）
[0054]専用の高圧水性ガスシフト反応器および適切な触媒が使用され得る。例えば、Ｅｒｌｉｓａ Ｂａｒａｊら、“Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｇａｓ ｓｈｉｆｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ： Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，” Ｆｕｅｌ，Ｖｏｌ．２８８，１１９８１７（１５ Ｍａｒｃｈ ２０２１）参照。
[0055]酸性ガス除去（ＡＧＲ）：これはイオウ汚染物質および／またはＣＯ２除去のために使用され、周期的、再生可能、および／または溶媒吸収プロセスで行なわれ得る。これらのプロセスにおいて、液体溶媒はＨ２Ｓおよび／またはＣＯ２を選択的に除去するために吸収塔で合成ガスと向流で接触させられる。次いで放散塔で熱的に再生されて酸性ガスを解放する一方で吸収サイクルを再び始めるために溶媒を若返らせる。
[0056]専用のＡＧＲ装置がこの目的で提供され得る。
[0057]メタン生成：この反応は炭素酸化物および水素をメタンおよび水に変換する：
ＣＯ＋３Ｈ２→ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ （２）
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ （３）
[0058]メタン生成反応はニッケル触媒により触媒され得る。メタノール工業において、メタン生成の２つの典型的な使用には：合成ガスを精製することおよび合成天然ガス（ＳＮＧ）のためのメタンを生産することがある。
[0059]専用のメタン生成装置がこの目的で提供され得る。
[0060]圧力スイング吸着（ＰＳＡ）：このプロセスは合成ガス流を分離し精製するために使用され得る。１つの実施形態において、純粋な水素流が生成され、これは次いでＨ２／ＣＯモル比を変更し、および／またはタイヤを形成するための材料を形成するための反応物質として役立つために使用されることができる。水素流は少なくとも９９ｗｔ．％水素、または少なくとも９９．９ｗｔ．％水素であることができ、例えば、９９．９９９％水素の純度が達成されることができる。
[0061]様々な種類の吸着材（例えば、活性アルミナ、シリカゲル、活性炭、モレキュラーシーブ）が装填された多数の床を横切る吸着、均圧、除圧、ブローダウン、パージ、および再加圧の工程のタイムドサイクルを利用するＰＳＡ装置が使用され得る。例えば、Ｄｏｎｇ－Ｋｙｕ Ｍｏｏｎら、“Ｈ２ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｙｎｇａｓ ｆｒｏｍ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ ｗｉｔｈ ａ ｃａｒｂｏｎ ｃａｐｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｖｏｌ．１８３，ｐｐ．７６０－７７４（２０１６年１２月）参照。
[0062]膜調節：膜ユニットは下流工程で使用される合成ガス流中のＨ２／ＣＯモル比を調節する方法で使用されることができる。１つの実施形態において、調節はＨ２／ＣＯモル比を低下させるために使用される。別の実施形態において、調節はＨ２／ＣＯモル比を増大するために、例えば、Ｈ２またはＣＯの比較的高い純度の流れを生成するために使用される。
[0063]一例の膜ユニットにおいて、合成ガスは凝縮できる炭化水素または水を除去するために冷却され、次いで膜に入る前に加熱される。膜において、水素は優先的に膜を通って透過し、精製された水素流を生成する。この結果残りの流れはより低い、または調節されたＨ２／ＣＯモル比を有する。
[0064]深冷分離：これは合成ガス流からのＣＯの分離のために、および／またはＨ２／ＣＯモル比を調節する（例えば、低下させる）ために使用されることができる。合成ガスは最初に、極低温度で凍結することができるはずのあらゆる不純物、主として水および二酸化炭素を除去するために前処理される。次いで合成ガスの成分がその沸点の差を用いて分離される。
[0065]すすおよび他の固体副産物の除去：このプロセスで、合成ガス流中の微粒子状物質（ＰＭ）（例えば灰分、タール（粘着性残渣）またはチャー（硬い固体付着物）の形態の未反応炭素、ならびに凝縮された塩素およびアルカリ化合物）が除去／低減される。ＰＭは１つまたは複数の湿式または乾式ＰＭ除去システム、例えば水クエンチシステム、サイクロンおよび回転粒子分離機、メッシュタイプフィルター；キャンドルフィルター（セラミックまたは焼結金属）、水および／または油スクラバー、静電集塵機（湿式または乾式）、ならびにこれらの組合せを用いて除去されることができる。
[0066]例えば、比較的低い温度で作動する熱分解反応器およびガス化装置からの合成ガスはタールを含有する傾向がある。タールは一般に芳香族含量の高い有機化合物の混合物であり、下流の反応器で除去するのが難しい付着物を形成することができる。タール除去プロセスには、熱的プロセス、例えば熱分解、触媒タールクラッキング、および部品酸化；ならびに物理的タール除去プロセス、例えば、スクラバーの使用、湿式静電気法、または沈降分離装置がある。
[0067]水銀の除去：これは環境規制に適合するため、および／または下流工程で使用される触媒の汚染を回避するために行なわれ得る。合成ガスからの水銀除去は汚れた合成ガスをイオウ含侵活性炭と接触させることにより行なわれ得る。１つの実施形態において、水銀除去はＰＭおよびタール除去の後、そしてイオウおよびＣＯ２除去の前に行なわれる。
[0068]合成ガス処理に関するさらなる詳細はｈｔｔｐｓ：／／ｇｌｏｂａｌｓｙｎｇａｓ．ｏｒｇ／ｓｙｎｇａｓ－ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｓｙｎｇａｓ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ－ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ／で入手可能なＧｌｏｂａｌ Ｓｙｎｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｕｎｃｉｌ、“Ｓｙｎｇａｓ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ＆ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，” ２０２２に提供される。
タイヤを形成するための材料への合成ガスの変換（Ｓ１１２－Ｓ１２４）
[0069]合成ガスはいくつかのタイヤ形成材料の形成における有用な中間体である。
[0070]図１および２に例示されるように、様々なゴムモノマーおよび化学添加物への合成ガス変換はガス発酵経路、化学反応経路、または両者の組合せによって行なわれることができる。合成ガスから生成されることができるモノマーにはブタジエン、イソプレン、スチレン、イソブチレン、エチレングリコール、テレフタル酸、ヘキサメチレンジアミン、およびアジピン酸がある。これらのモノマーは合成ゴム（例えば、ポリブタジエン、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレン、ブチルゴム、およびエチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ））ならびに補強材（例えば、ＰＥＴおよびナイロン－６，６）を形成するために使用されることができる。
[0071]さらに、合成ガスは共通の中間体アニリンを介して劣化防止剤（例えば、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤）および加硫促進剤のようなゴム形成添加物の合成のために使用されることができる。
合成ガスからベンゼンの合成（Ｓ１１２）
[0072]芳香族炭化水素、例えばベンゼンおよびＣ１－Ｃ６モノ、ジ、またはトリアルキル置換ベンゼン、例えばトルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、および／またはブチルベンゼンは、合成ガスからゼオライト系触媒を用いて直接、または間接に中間体を介して生成されることができる。
[0073]使用され得るゼオライト系触媒にはＺＳＭ触媒（高いシリカ対アルミナ比の合成ゼオライト）がある。これらにはプロトン化形態（ＨＺＳＭ）、およびカチオンとして１種または複数の金属を有するもの（例えば、Ｎａ－ＺＳＭ、ＭｎＣｒ－ＺＳＭ、など）が含まれる。これらのゼオライト中のＺＳＭの一般的な形態はＺＳＭ－５である（５は５Å（オングストローム）の孔径を意味する）。ＺＳＭ－１１も使用され得る。
[0074]合成ガスから芳香族化合物を合成するための１つの経路は触媒の組合せを含み、そのうちの一方はゼオライト系触媒であり得、他方は亜鉛系触媒であり得る。例えば、Ｚｈａｏら、“Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｙｎｇａｓ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｏｖｅｒ Ｎａ－Ｚｎ－Ｆｅ５Ｃ２ ａｎｄ Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ＨＺＳＭ－５ Ｔａｎｄｅｍ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，” Ｃｈｅｍ．３（２），３２３－３３３（２０１７）参照。２つの触媒がタンデムに使用され、Ｎａ－Ｚｎ－Ｆｅ５Ｃ２はオレフィン（特に、アルケン）を生成するのに使用され、ＨＺＳＭ－５（高いシリカ（Ｓｉ）対アルミナ（Ａｌ）比の合成ゼオライト）は合成ガスの芳香族化合物への直接変換を提供する。混合物中のオレフィンは分離され、他の目的に使用されることができる。
[0075]合成ガスの芳香族化合物への直接変換のための別の混合触媒はＣｈｅｎｇら、“Ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｆｏｒ ｏｎｅ－ｓｔｅｐ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｇａｓ ｉｎｔｏ ａｒｏｍａｔｉｃｓ ｗｉｔｈ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，” Ｃｈｅｍ ３．２： ３３４－３４７（２０１７）に記載されるＺｎドープＺｒＯ２ナノ粒子およびＨ－ＺＳＭ－５からなる二機能性触媒である。また、同様な多機能混合物触媒の使用を記載するＭｉａｏら、“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｂｅｎｚｅｎｅ，Ｔｏｌｕｅｎｅ，ａｎｄ Ｘｙｌｅｎｅｓ ｆｒｏｍ Ｓｙｎｇａｓ，” ＡＣＳ Ｃａｔａｌ．１０，７３８９－７３９７（２０２０）も参照。
[0076]ベンゼンはまた、合成ガスからＦｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈ（ＦＴ）プロセスによって生成されるナフサから合成されることもできる。ＦＴプロセスはＨ２／ＣＯモル比が２：１に近い合成ガスおよび適切な触媒を使用する。ＦＴ化学反応において、一酸化炭素および水素は次の式に従って様々な分子量の炭化水素誘導体に変換される：
（２ｎ＋１）Ｈ２＋ｎＣＯ→ＣｎＨ（２ｎ＋２）＋ｎＨ２Ｏ （４）
ここでｎは整数である。触媒、温度、および使用されるプロセスのタイプに応じて、メタンからより高い分子量のパラフィン誘導体およびオレフィン誘導体までの範囲の炭化水素誘導体が得られることができる。反応生成物は所望の生成物または生成物の混合物に応じてディーゼル、ナフサ、および他の軽い液体の最終の生成物に分画される。
[0077]ナフサは５～１０個の炭素原子を含有する直鎖、または脂肪族炭化水素を意味する。ナフサをベンゼンに改質するために、ナフサは約４５０－５５０℃の温度で水素ガスと混合され、混合物を白金またはレニウムのような触媒上に大気圧を超える、例えば４００～６００ｋＰａの範囲で通過させられる。このプロセスは脂肪族炭化水素をその対応する芳香族化合物に変換する。ベンゼンはナフサ中のヘキサンから形成され、混合物中の他の炭化水素から溶解および／または蒸留により分離されることができる。
[0078]別の実施形態において、ベンゼン、トルエンおよびキシレンのような芳香族化合物は、合成ガスからメタノールまたはエタノールのいずれかを介して生成されることができる。合成ガスのメタノールへの変換は例えば、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｅｔｌ．ｄｏｅ．ｇｏｖ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｃｏａｌ／ｅｎｅｒｇｙ－ｓｙｓｔｅｍｓ／ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ／ｇａｓｉｆｉｐｅｄｉａ／ｍｅｔｈａｎｏｌ＃：～：ｔｅｘｔ＝Ｍｅｔｈａｎｏｌ％２０ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ％２０ｆｒｏｍ％２０ｓｙｎｇａｓ％２０ｉｓ，ｄａｙ％２０（ｔ％２Ｆｄ）で入手可能なＮａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，１０．３．“Ｓｙｎｇａｓ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ Ｍｅｔｈａｎｏｌ，”に記載されるように気相または液相で行なわれることができる。
[0079]エタノールは発酵により合成ガスから生産され得る。各種の微生物、例えば、嫌気性細菌が発酵に使用されることができる。例にはＢｅｌｌらの米国特許第８，５９２，１９１号および同第１１，１８６，８１１号に記載される酢酸生成菌、例えばアセトゲニウム・キブイ（Ａｃｅｔｏｇｅｎｉｕｍ ｋｉｖｕｉ）、アセトアネロビウム・ノテラエ（Ａｃｅｔｏａｎａｅｒｏｂｉｕｍ ｎｏｔｅｒａｅ）、アセトバクテリウム・ウッディイ（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｗｏｏｄｉｅ）、アルカリバクルム・バッキ（Ａｌｋａｌｉｂａｃｕｌｕｍ ｂａｃｃｈｉ）ＣＰ１１、プラウティア・プロデゥクタ（Ｂｌａｕｔｉａ ｐｒｏｄｕｃｔａ）、ブチリバクテリウム・メチロトロフィクム（Ｂｕｔｙｒｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｍｅｔｈｙｌｏｔｒｏｐｈｉｃｕｍ）、カルダナエロバクター・サブテラネウス（Ｃａｌｄａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｕｂｔｅｒｒａｎｅｏｕｓ）、カルダナエロバクター・サブテラネウス・パシフィカム（Ｃａｌｄａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｕｂｔｅｒｒａｎｅｏｕｓ ｐａｃｉｆｉｃｕｓ）、カルボキシドテルムス・ヒドロゲノフォルマンス（Ｃａｒｂｏｘｙｄｏｔｈｅｒｍｕｓ ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｆｏｒｍａｎｓ）、クロストリジウム・アセチカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｃｅｔｉｃｕｍ）、クロストリジウム・アセトブチリクム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｃｅｔｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ）、クロストリジウム・アセトブチリクム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｃｅｔｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ）Ｐ２６２、クロストリジウム オートエタノゲナム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ）、クロストリジウム・カルボキシディボランス（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｘｉｄｉｖｏｒａｎｓ）Ｐ７、クロストリジウム・コスカチイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｏｓｋａｔｉｉ）、クロストリジウム・ドラケイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｒａｋｅｉ）、クロストリジウム・リュングダリイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ）ＰＥＴＣ、クロストリジウム・リュングダリイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ）ＥＲ１２、クロストリジウム・リュングダリイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ）Ｃ－０１、クロストリジウム・リュングダリイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ）Ｏ－５２、クロストリジウム・マグナム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｍａｇｎｕｍ）、クロストリジウム・パストゥリアヌム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐａｓｔｅｕｒｉａｎｕｍ）、クロストリジウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）Ｐ１１、クロストリジウム・スカトロゲネス（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｃａｔｏｌｏｇｅｎｅｓ）、クロストリジウム・サーモアセチカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏａｃｅｔｉｃｕｍ）、クロストリジウム・ウルツネンス（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｕｌｔｕｎｅｎｓｅ）、デスルホトマクルム・クズネツォビイ（Ｄｅｓｕｌｆｏｔｏｍａｃｕｌｕｍ ｋｕｚｎｅｔｓｏｖｉｉ）、ユウバクテリウム・リモサム（Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｉｍｏｓｕｍ）、ゲオバクター・スルフレデュセンス（Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ ｓｕｌｆｕｒｒｅｄｕｃｅｎｓ）、メタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ ａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）、メタノサルシナ・バーケリ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ ｂａｒｋｅｒｉ）、ムーレラ・サーモアセチカ（Ｍｏｏｒｅｌｌａ ｔｈｅｒｍｏａｃｅｔｉｃａ）、ムーレラ・サーモオートトロフィカ（Ｍｏｏｒｅｌｌａ ｔｈｅｒｍｏａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃａ）、オキソバクター・フェニジイ（Ｏｘｏｂａｃｔｅｒ ｐｆｅｎｎｉｇｉｉ）、ペプトストレプトコッカス・プロダクタス（Ｐｅｐｔｏｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｒｏｄｕｃｔｕｓ）、ルミノコッカス・プロダクタス（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｐｒｏｄｕｃｔｕｓ）、サーモアナエロバクター・キブイ（Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｋｉｖｕｉ）、およびこれらの混合物がある。Ｂｅｌｌらの方法は、ＣＯ／ＣＯ２モル比が少なくとも０．７５であり得、合成ガスが少なくとも２０モル％または少なくとも５０モル％のＣＯ、または少なくとも６０モル％のＣＯ、または少なくとも７０モル％のＣＯである合成ガスを使用する。アルカリバクルム・バッキの菌株はまたＬｉｕら、“Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ｆｒｏｍ ｓｙｎｇａｓ ｕｓｉｎｇ ｎｏｖｅｌ ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ ａｌｋａｌｉｐｈｉｌｉｃ ｓｔｒａｉｎｓ ｏｆ Ａｌｋａｌｉｂａｃｕｌｕｍ ｂａｃｃｈｉ，” Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１０４，ｐｐ．３３６－３４１（Ｊａｎｕａｒｙ ２０１２）でも使用される。他の発酵方法はＭｉｃｈａｅｌ Ｋｏｐｋｅら、“Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ｆｒｏｍ ｃａｒｂｏｎ ｍｏｎｏｘｉｄｅ” Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｏｐｉｎｉｏｎ ｉｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２２，Ｉｓｓｕｅ ３，ｐｐ．３２０－３２５（Ｊｕｎｅ ２０１１）に記載される。また、米国特許出願公開第２０１００２２７３７７号；同第２０１００３１７０７４号；および同第２０１５０３３７３４３号ならびに米国特許第５，１７３，４２９号も参照。
[0080]あるいは、エタノールを形成するために、最初に合成ガスの水素および一酸化炭素が反応させられてメタノールを形成し、これが脱水されてジメチルエーテルのようなエーテルを生成する。形成されたエーテルは合成ガスからの未反応の一酸化炭素とのカルボニル化に付されて酢酸メチルのような酢酸エステルを提供する。形成された酢酸エステルは水素化分解に付されてエタノールを生成する。例えば、Ｌｙｎｃｈらの米国特許第９，１１５，０４６号参照。
[0081]エタノールおよびメタノールの芳香族化合物への変換はＺＳＭ－５および／またはＺＳＭ－１１をベースとするようなゼオライト系触媒を用いて行なわれることができる。例えば、Ｗａｎｇら、“Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ ｉｎ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ Ｒｅａｃｔｏｒ，” Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ｔｏｄａｙ，２３３，８－１３（２０１４）；Ｊｕｙｂａｒら、“Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｏｖｅｒ ＺＳＭ－５／１１ Ｉｎｔｅｒｇｒｏｗｔｈ Ｚｅｏｌｉｔｅｓ ａｎｄ Ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ Ｚｎ－Ｃｕ－ＺＳＭ－５／１１ ａｎｄ Ｇａ－Ａｇ－ＺＳＭ－５／１１ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ，” Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｃｉ．１３１：１０４（２０１９）；Ｘｕら、“Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｍｅｔａｌ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｏｖｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＺＳＭ－５ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ，” ＲＳＣ Ａｄｖ．７，１０７２９－１０７３６（２０１７）；Ｇｏｎｇら、“Ｈｉｇｈ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ ＢＴＸ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｏｖｅｒ ａ Ｚｎ－Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｎａｎｏｓｈｅｅｔ－ＨＺＳＭ－５ Ｚｅｏｌｉｔｅ，” Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．６０，１６３３－１６４１（２０２１）；Ｓｈｏｉｎｋｈｏｒｏｖａら、“Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｔａｂｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ ｖｉａ Ｈｉｇｈ－Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，” ＡＣＳ Ｃａｔａｌ．１１，３６０２－３６１３（２０２１）；Ｈａｍｉｅｈら、“Ｍｅｔｈａｎｏｌ ａｎｄ Ｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎｔｏ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｏｖｅｒ Ｈ－ＺＳＭ－５ Ｃａｔａｌｙｓｔ，” Ｅｕｒ．Ｐｈｙｓ．Ｊ．Ｓｐｅｃｉａｌ Ｔｏｐｉｃｓ，２２４，１８１７－１８３０（２０１５）；Ｉｎａｂａら、“Ｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｏｖｅｒ Ｓｅｖｅｒａｌ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，” Ｒｅａｃｔ．Ｋｉｎｅｔ．Ｃａｔａｌ．Ｌｅｔｔ．，８８，１３５－１４２（２００６）；Ｉｖａｎｏｖｎａら、“Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ Ｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｚｒ－ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｚｅｏｌｉｔｅ ＺＳＭ－５，” Ｃａｔａｌ．Ｓｕｓｔａｉｎ．Ｅｎｅｒｇｙ，２，８３－８６（２０１５）参照。
[0082]また、Ａ． Ｍ． Ｎｉｚｉｏｌｅｋら、“Ｂｉｏｍａｓｓ－Ｂａｓｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｎｚｅｎｅ， Ｔｏｌｕｅｎｅ， ａｎｄ Ｘｙｌｅｎｅｓ ｖｉａ Ｍｅｔｈａｎｏｌ： Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｇｌｏｂａｌ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，” Ｅｎｅｒｇｙ ＆ Ｆｕｅｌｓ， ３０， ４９７０－４９９８ （２０１６）；およびＮａｒｕｌａら、“Ｈｅｔｅｒｏｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ Ｚｅｏｌｉｔｅ， ＩｎＶ－ＺＳＭ－５， Ｅｎａｂｌｅｓ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ，” Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ５：１６０３９ （２０１５）も参照。
ベンゼンからアニリンの合成（Ｓ１１４）
[0083]アニリンをベンゼンから合成する方法は特に限定されず、上に記載されたように従来公知の方法が生成されるベンゼンの変換に使用され得る。１つの実施形態において、二段階法が使用され得る。第１の段階において、ベンゼン（および／またはモノ、ジ、またはトリ－Ｃ１－Ｃ６アルキル置換ベンゼン）がニトロベンゼン（および／またはモノ、ジ、またはトリ－Ｃ１－Ｃ６アルキル置換ニトロベンゼン）に変換される。例えば、ベンゼンが濃硝酸と濃硫酸の酸混合物と反応させられてニトロベンゼンを形成する：
[0084]第２の段階においては、得られたニトロベンゼンがＢｅｃｈａｍｐ還元または触媒還元のような還元技術によりアニリンに還元される：
[0085]例えば、還元は１００℃のような適切な温度でニトロベンゼンを塩酸および粉末状の鉄（触媒）と共に撹拌することを含み得る。
[0086]ニトロベンゼンのアニリンへの触媒還元はパラジウム（ＩＩ）触媒の存在下で還元剤としてＣＯ／Ｈ２Ｏの混合物を用いて行なわれることができる。Ｋｒｏｇｕｌ－Ｓｏｂｃｚａｋら、“Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｔｏ Ａｎｉｌｉｎｅ ｂｙ ＣＯ／Ｈ２Ｏ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｐａｌｌａｄｉｕｍ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，” Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，９（５），４０４（２０１９）参照。
[0087]ニトロベンゼンはまた、［Ｒｕ３（ＣＯ）１２］、Ｐｄ（ＯＡｃ）２、トリシクロヘキシルホスフィン、および１，１０－フェナントロリンを含む触媒系の存在下で水性ギ酸メチルにより選択的にアニリンに還元されることもできる。例えば、Ｂｅｎ Ｔａｌｅｂら、“Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｔｏ ａｎｉｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ａｑｕｅｏｕｓ ｍｅｔｈｙｌ ｆｏｒｍａｔｅ，” Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｈｅｍ．，４５６（２）２６３－２６９７（１９９３）参照。
[0088]別の方法において、アニリンはアンモニア化剤として水酸化アンモニウムを、酸素化剤として過酸化水素を用い、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｅ、またはＶを有するＴＳ－１のようなチタンシリカライト－１（ＴＳ－１）系触媒の存在下、４０～８０℃の温度で、アセトニトリル、トリメチルカルビノール、またはＮ，Ｎ－ジメチルアセトアミドのような適切な溶媒中で単一の直接一段階アミノ化によりベンゼンから調製される。例えば、Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙの中国特許出願公開第１０１９０６０４５号参照。
アニリンからゴム形成添加物の合成（Ｓ１１６）
[0089]合成ガスから誘導されるアニリン（および／またはモノ、ジ、またはトリ－Ｃ１－Ｃ６アルキル置換アニリン）の使用例にはゴムの加硫のための加硫促進剤の合成および劣化防止剤／酸化防止剤の合成がある。
[0090]１．加硫（硬化）促進剤のアニリンからの合成
[0091]加硫促進剤は加硫（硬化）の速度を増大し、および／または加硫がより低い温度でより効率よく進行するように許容するためにゴムコンパウンドに加えられる化学薬品である。加硫促進剤はまた加硫に必要なイオウの量を減少することもできる。
[0092]１つの実施形態において、加硫促進剤は１個以上のチアゾール基を含むものである。チアゾール基を含む加硫促進剤の例には２－メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）およびジベンゾチアジルジスルフィドがある。ＭＢＴは、例えば、イオウの存在下でアニリンと二硫化炭素との反応によって合成されることができる。
[0093]プロセスは例えばＫｅｌｌｙの米国特許第１，６３１，８７１号またはＢｅｒｇｆｅｌｄらの米国特許第５，３６７，０８２号に記載されるように行なわれることができる。形成される２－メルカプトベンゾチアゾールの酸化により、例えばＴａｚｕｍａの米国特許第４，４６３，１７８号に記載されるようにジベンゾチアジルジスルフィドが得られる。
[0094]ＭＢＴは（２－２’－ジチオビス（ベンゾチアゾール））および（２－（４－モルホリノチオ）－ベンゾチアゾール）のような他のチアゾール基含有硬化促進剤；ならびに（Ｎ，Ｎ’－ジシクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、（Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、（Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、（２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、などのようなスルフェンアミド基含有促進剤の形成における中間体として使用されることができる。例えば、Ｇｅｉｓｅｒらの米国特許第４，７５５，６０８号、およびＧｒａｅｂｅｒらの米国特許第４，８５９，７７８号は（２－２’－ジチオビス（ベンゾチアゾール））をＭＢＴから調製するプロセスを記載する。ＭＢＴからスルフェンアミドを形成するプロセスは、例えば、Ｋｉｎｓｔｌｅｒの米国特許第３，６５８，８０８号に記載される。
[0095]硬化促進剤の他の例は塩化シアンとアニリン（および／またはそれぞれのアルキル置換アニリン）の水溶液との反応とその後の水酸化ナトリウムによる中和により調製されることができるジフェニルグアニジンのようなジアリールグアニジンである。このプロセスは、例えば、Ｂｅｒｇｆｅｌｄらの米国特許第４，８９８，９７８号およびＮｉｅｒｔｈらの同第４，７３９，１１７号に記載される。
[0096]グアニジンをベースとする硬化促進剤はチアゾールおよびスルフェンアミド基含有促進剤のような一次促進剤を活性化するために二次促進剤として使用されることが多い。二次促進剤の使用量は一般に一次促進剤の１０～４０％である。
[0097]合成ガスから誘導される代表的な加硫促進剤の１つまたは複数を含む加硫システムの一例は：
酸化亜鉛 ３．０～１０ ｐｈｒ
ステアリン酸 ０．５～４ ｐｈｒ
促進剤 ０．３～６ ｐｈｒ
イオウ ０．５～４ ｐｈｒ
を含み得、ここで全ゴム１００部当たりの部（ｐｈｒ：ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｈｕｎｄｒｅｄ）は模範例である。
[0098]代表的な実施形態において、加硫システムに使用される硬化促進剤の少なくとも２０ｗｔ．％または少なくとも５０ｗｔ．％または少なくとも８０ｗｔ．％または１００ｗｔ．％以下が合成ガスから、特に上に記載された方法により例示されたようにベンゼン（および／またはアルキル置換ベンゼン）を介した合成ガスのアニリン（および／またはアルキル置換アニリン）への変換によって誘導される。
[0099]２．アニリンから劣化防止剤の合成
[0100]劣化防止剤はオゾン劣化防止剤、酸化防止剤、およびこれらの機能の両方を有する化合物から選択されることができる。
[0101]アニリンは様々な劣化防止剤を形成するのに使用されることができるアニリンの二量体である４－アミノジフェニルアミン（４－ＡＤＰＡ）を形成するのに使用されることができる。４－ＡＤＰＡを調製する方法は以下を含む：
[0102]（ａ）触媒の存在下で４－ニトロジフェニルアミンを生成するｐ－ニトロ－クロロベンゼンとアニリンの反応と、その後の硫化ナトリウムによる４－ニトロジフェニルアミンの４－アミノジフェニルアミンへの還元（例えば、Ｋｕｎｚらの米国特許第６，８１５，５６２号参照）；
[0103]（ｂ）ギ酸をアニリンと反応させてホルムアニリドを調製し、これが次に炭酸カリウムのような酸結合剤の存在下でｐ－ニトロ－クロロベンゼンと反応して４－ニトロジフェニルアミンを生成する。４－ニトロジフェニルアミンは硫化ナトリウムにより還元されて４－アミノジフェニルアミンを形成する（例えば、米国特許第４，１２２，１１８号；同第４，１４０，７１６号；同第４，１５５，９３６号；同第４，１８７，２４８号；同第４，１８７，２４９号；同第４，１９６，１４６号；同第４，２０９，４６３号；同第４，６７０，５９５号；同第４，６１４，８１７号；同第４，６８３，３３２号；および同第４，７８２，１８５号参照）；
[0104]（ｃ）有機溶媒中で亜硝酸塩を用いてジフェニルアミンをニトロソ化してＮ－ニトロソジフェニルアミンを生成し、これが無水塩酸の作用下で４－ニトロソジフェニルアミン塩酸塩に再配列される。４－ニトロソジフェニルアミン塩酸塩は塩基で中和されて４－ニトロソジフェニルアミンになり、これが硫化ナトリウムにより４－アミノジフェニルアミンに還元される。（例えば、米国特許第４，５１８，８０３号参照）；
[0105]（ｄ）複合塩基触媒（ｃｏｍｐｌｅｘ ｂａｓｅ ｃａｔａｌｙｓｔ）の存在下でニトロベンゼンとアニリンを反応させて反応混合物を形成し、反応混合物を水素化して４－アミノジフェニルアミンを得る。複合塩基触媒の例には水酸化テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルアンモニウム塩、および例えば米国特許第８，２９３，６７３号に記載されるアルカリ金属水酸化物または酸化物がある；
[0106]（ｅ）塩基の存在下でのアニリンとニトロベンゼンの直接カップリングで、副産物としていくらかのアゾベンゼンとフェナジンを伴う４－ニトロソジフェニルアミンと４－ニトロジフェニルアミンの混合物を得る。カップリング反応の後、水の存在下で触媒水素化により、４－ＡＤＰＡおよび再生された塩基を得る。塩基は水性層の一部として分離され、プロセスに再利用される。４－ＡＤＰＡは有機相の分留により得られる（例えば、米国特許第５，１１７，０６３号；同第５，４５３，５４１号；同第５，６０８，１１１号；同第５，６２３，０８８号；同第５，７３９，４０３号、同第５，９７７，４１１号；同第６，１４０，５３８号；同第６，３６５，９３３号；同第６，４９５，７２３号；同第６，５８３，３２０号；同第６，７７０，１８９号；同第７，０８４，３０２号；同第７，１７６，３３３号；同第７，１８３，４３９号；および同第７，２３５，６９４号参照）。
[0107]アニリンからの４－アミノジフェニルアミンの他の調製方法の例はＫｒａｌｉｋら“Ｔｈｅ Ｓｔｏｒｙ ｏｆ ４－Ａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ，” Ｐｒｏｃ．６ｔｈ Ｉｎｔ’ｌ Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．３１９－３２５（２０１８）に記載される。
[0108]４－アミノジフェニルアミンはＮ－（１，３－ジメチルブチル）－Ｎ’－フェニル－１，４－ベンゼンジアミン（６ＰＰＤ）の合成においてアセトンまたはメチルイソブチルケトンと反応させられることができる。例えば、Ｎａｎｄｙらの米国特許出願公開第２０１５００４５５８４号参照。１つの方法において、例えば２分子のアセトンのアルドール縮合により合成されることができるジアセトンアルコールが脱水されてメシチルオキシドに変換される。次いで、パラジウム触媒などを用いたメシチルオキシドの水素化によりメチルイソブチルケトンを得、これが上記４－アミノジフェニルアミンと反応させられる。６ＰＰＤはゴムコンパウンド中の酸化防止剤および／またはオゾン劣化防止剤として使用されることができる。
[0109]アニリンはまたトリメチル－ジヒドロキノリン（ＴＭＱ）のような他の適切な劣化防止剤の合成の出発材料としても使用されることができる。ＴＭＱは重合したアニリン－アセトン縮合生成物をベースとする劣化防止剤である。例えば、米国特許第４，８９７，４８２号参照。個々の生成物は重合の程度により異なる。ベンゼンジアミンおよびトルエンジアミン、例えば１，４－ベンゼンジアミン（ｐ－フェニレンジアミンとも呼ばれる）はアニリンをアンモニアと反応させることにより調製されることができる。例えば、Ｒｏｂｅｒｔ Ａ．Ｓｍｉｌｅｙ，“Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ－ ａｎｄ Ｔｏｌｕｅｎｄｉａｍｉｎｅｓ” ｉｎ Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｐｐ．６１７－６２２（１５ Ｊｕｎｅ ２０００）参照。Ｄｕ Ｐｏｎｔプロセスにおいて、例えば、アニリンが窒素酸化物を用いてジアゾ化される。ジアゾ化合物は過剰のアニリンと反応して１，３－ジフェニルトリアジンを生成し、これが酸性条件下で再配列して４－アミノアゾベンゼンになる。４－アミノアゾベンゼンは触媒により開裂され、水素化されてｐ－フェニレンジアミンとアニリンになる。アニリンは回収され、再利用されることができる。
[0110]アニリンから形成されることができる酸化防止剤の他の例にはキノリン酸化防止剤、例えば２，２，４－トリメチル－１，２－ジヒドロキノリンポリマーがある。２，２，４－トリメチル－１，２－ジヒドロキノリンポリマーは８０～１５０℃、例えば１４０℃の温度で、酸性触媒の存在下、必要に応じてアセトンを供給することによりアニリンから合成されることができる。例えば、Ｙｏｓｈｉｍｕｒａの米国特許第４，７４６，７４３号参照。
[0111]代表的な実施形態において、タイヤを形成するのに使用される酸化防止剤の少なくとも２０ｗｔ．％または少なくとも５０ｗｔ．％または少なくとも８０ｗｔ．％または１００ｗｔ．％以下が合成ガスから、特に、上に記載された方法により例示されたようにベンゼン（および／またはアルキル置換ベンゼン）を介した合成ガスのアニリン（および／またはアルキル置換アニリン）への変換によって誘導される。
[0112]上の反応に使用されるアセトンは以下のように生成されることができる：
[0113]１．合成ガス（特に、ＣＯ成分）のエタノールへの変換；および
[0114]２．エタノールのアセトンへの変換。
[0115]第１の工程は以下でＳ１１８についてさらに詳細に記載されるガス発酵により行なわれ得る。第２の工程は以下のプロセスの１つを含み得る：
[0116]（ａ）（例えば、水和された形態で）生成されたエタノールをＺｒ－Ｆｅ触媒の存在下４００℃以上の温度で加熱する。Ｚｒ－Ｆｅ触媒はＺｒを担持する鉄酸化物（ヘマタイト）をベースとする触媒であり得、ここでＺｒ含量は２～１０ｗｔ．％であり得る。例えば、Ｍａｓｕｄａらの米国特許第７，９７３，１９９号参照。
[0117]（ｂ）エタノールをＺｎＯ／ＣａＯ触媒、などのような混合酸化物触媒による変換反応に付す。例えば、Ｓｍｉｔｈらの米国特許出願公開第２０１７０２２６０２８号参照。
[0118]（ｃ）脱水反応を使用してエタノールからエチレンを合成し、次いでエチレンからプロピレンを合成し、プロピレンを水和反応に付してイソプロパノールを調製し、続いて脱水素化する。例えば、Ｋａｍｉｇｕｃｈｉらの米国特許第４，６０５，７７６号参照。
[0119]酸化防止剤の合成に使用されるアセトンはまた、例えば、以下のように合成されることもできる：バイオマス材料が微生物によるアセトン－ブタノール発酵に供されてブタノール、アセトンなどの混合溶媒を与え、混合溶媒が蒸留されてアセトンが得られる。バイオマス材料の例にはセルロース、農産物およびその廃棄物、ならびに糖類があり、糖類が特に好ましい。アセトン－ブタノール発酵のための微生物は特に限定されない。微生物の好ましい例にはエシェリキア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）属、ザイモモナス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、サッカロミセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、ピキア（Ｐｉｃｈｉａ）属、ストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属、ラクトバチルス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属、コリネ（Ｃｏｒｙｎｅ）属、またはクロストリジウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）属に属するものからなる群から選択される一員の野生型、変異型、または組換え型がある。クロストリジウム属に属する微生物、例えばクロストリジウム・アセトブチリカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｃｅｔｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ）、クロストリジウム・ベイジェリンキ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｂｅｉｊｅｒｉｎｃｋｉｉ）、クロストリジウム・サッカロブチリカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓａｃｃｈａｒｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ）、およびクロストリジウム・サッカロペルブチルアセトニカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓａｃｃｈａｒｏｐｅｒｂｕｔｙｌａｃｅｔｏｎｉｃｕｍ）が特に適している。
[0120]さらに、クロストリジウム属の微生物に由来するアセト酢酸デカルボキシラーゼ（ＥＣ４．１．１．４）、補酵素Ａトランスフェラーゼ、またはチオラーゼをコードする遺伝子を含有する微生物が使用され得る。
[0121]アセトンはまた、木材の乾留により木酢液を得、続いてさらに分留または液体クロマトグラフィーなどによる分離によっても得られ得る。
[0122]また、アセトンは木質材料中のセルロースを熱分解して酢酸を得、酢酸を水酸化カルシウムで中和して酢酸カルシウムを得、次いで酢酸カルシウムを熱分解することにより合成されることができる。酢酸はバイオエタノールの合成における発酵中にエタノールの酸化により生成されるので、酢酸は上と同じプロセスによってアセトンを合成するために利用されることができる。
ナフサまたはエタノールの合成ガスからの合成（Ｓ１１８）
[0123]１つの実施形態において、ナフサは上のＳ１１２において記載された化学変換により合成ガスから生成される。
[0124]１つの実施形態において、エタノールは上のＳ１１２に記載された発酵または化学変換により合成ガスから生成される。
エタノールから合成ゴムの合成（Ｓ１２０～Ｓ１２２）
[0125]エタノールから合成されることができる（例えば、Ｓ１１８で生成される）タイヤ用の適切な合成ゴムの例にはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）およびエマルションブタジエンゴム（ＥＢＲ）がある。
[0126]スチレンブタジエンゴムは完全に合成ガスから作成されることができる。ブタジエンは合成ガスからエタノールまたは直接のガス発酵を介して誘導されることができる一方、スチレンは合成ガスからベンゼンを介することができる。１つの実施形態において、１，３－ブタジエンはＳ１２０で、合成ガスから生成されたエタノールを、ゼオライト、アルミナ、チタン化合物、硫酸イオンに支持されたジルコニア、およびＷＯ３に支持されたジルコニアのような固体の酸触媒の存在下高温で反応させることにより生成される。別の実施形態において、１，３－ブタジエンは、エタノールを酸化してアセトアルデヒドを形成し、続いてタンタル／二酸化ケイ素触媒の存在下で追加のエタノールを添加し、次いで加熱することにより得られる。これにより、タイヤ用の合成ゴムが廃棄材料から生成されることが可能になる。別の実施形態において、このプロセスで使用されるエタノールはバイオマス（植物材料）から誘導されたバイオエタノールである。これらのアプローチはいずれも合成ゴムを形成するために石油系材料を使用する必要性を低減または除外する。
[0127]ＳＢＲはＳ１２２でスチレンと１，３－ブタジエンの共重合により生成されることができる。ＢＲは１，３－ブタジエンの重合により生成されることができる。
[0128]スチレン－ブタジエンゴムを形成するのに使用されるスチレンはＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応などによるベンゼンのエチル化とそれに続く得られたエチルベンゼンの鉄触媒などによる脱水素化により形成されることができる。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応で使用されるエチレンは、例えば、例えばエタノールの脱水により生成されることができる。
エタノールまたはナフサの補強材への変換（Ｓ１２４）
[0129]タイヤ用の補強材もバイオマスから誘導されることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）がエチレングリコールとテレフタル酸から形成されることができる。これらの一方または両方がバイオマスから誘導されることができる。例えば、エチレングリコールはバイオエタノールから生成され、例えば、上に記載されたようにして生成されることができ、テレフタル酸はバイオイソブタノールから生成されることができる。例えば、Ｄａｍａｙａｎｔｉら、“Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｆｏｒ Ｂｉｏｅｔｈａｎｏｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， Ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ Ｂｉｏ－Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，” Ｐｏｌｙｍｅｒｓ （Ｂａｓｅｌ）， １３（１７）： ２８８６ （２０２１）参照。また、エチレングリコールの形成のためのツーステッププロセスを記載するＳａｔａｐａｔｈｙら、“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ ｆｒｏｍ Ｓｙｎｇａｓ ｖｉａ Ｏｘｉｄａｔｉｖｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｃａｒｂｏｎｙｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ｄｉｅｔｈｙｌ Ｏｘａｌａｔｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ，” ＡＣＳ Ｏｍｅｇａ， ３ （９） ｐｐ． １１０９７－１１１０３ （２０１８）も参照。第１のステップにおいて、シュウ酸ジエチルが、リガンドのない再生利用可能なＰｄ／Ｃ触媒を用いるエタノールと一酸化炭素（ＣＯ）の酸化二重カルボニル化によって選択的に合成される。第２のステップにおいて、生成されたシュウ酸ジエチルは引き続き［２－（ジ－ｔｅｒｔ－ブチルホスフィノメチル）－６－（ジエチルアミノメチル）ピリジン］ルテニウム（ＩＩ）クロロカルボニルヒドリドを用いた水素化を受けてエチレングリコールおよびエタノールを形成する。生成されたエタノールは再利用されて二重カルボニル化のための第１のステップに戻されることができる。
[0130]また、テレフタル酸を形成するための出発材料であるパラ－キシレンもハイブリッド触媒Ｃｒ／Ｚｎ－Ｚｎ／Ｚ５＠Ｓ１を用いた合成ガスのワンパス変換で生成されることができる。例えば、Ｚｈａｎｇら、“Ｏｎｅ－ｐａｓｓ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｇａｓ ｔｏ ｐａｒａ－ｘｙｌｅｎｅ，” Ｃｈｅｍ Ｓｃｉ．，８（１２）ｐｐ．７９４１－７９４６（２０１７）参照。Ｚｈａｎｇはパラ－キシレンがナフサの触媒改質によっても生成されることができると指摘する。
[0131]Ａｍｏｃｏプロセスにおいて、例えば、テレフタル酸はｐ－キシレンの触媒酸化により生成される：
タイヤを形成する（Ｓ１２６）
[0132]上記のように得られるタイヤ用のゴム形成添加物およびタイヤ用の合成ゴムはタイヤまたはその一部（例えば、トレッド、サイドウォール、等）のためのゴム組成物を調製するのに使用され得る。タイヤ形成組成物は１種以上の合成および／または天然ゴムを含み得る。タイヤ用の合成ゴムの例にはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、およびブタジエンゴム（ＢＲ）がある。
[0133]上記ポリマー成分に加えて、ゴム組成物は一般にゴム工業で通常使用される他の配合剤、例えば無機充填材（例えば、カーボンブラック、シリカ、粘土、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム）、シランカップリング剤、プロセス油、軟化剤、加硫促進剤、および加硫促進性助剤を含有する。ゴム組成物は上に記載されたようにバイオマスから誘導される酸化防止剤、加硫促進剤および合成ゴムを一部含有し得る。
[0134]ゴム組成物は公知の方法により生成され得る。例えば、組成物はオープンロールミル、Ｂａｎｂｕｒｙミキサー、および内部ミキサーのようなゴム混錬機で成分を混錬し、得られる混合物を加硫することにより生成されることができる。
[0135]空気入りタイヤはゴム組成物を用いる伝統的な方法により生成されることができる。具体的には、必要に応じた成分を含有する未加硫のゴム組成物が押し出され、タイヤ部品の形状に加工処理され、その後タイヤ製造機での成形に付されて未加硫のタイヤを形成する。その後、未加硫のタイヤは加硫機で加熱加圧されてタイヤを生成する。
[0136]上記のように調製されるアニリンの使用はタイヤのためのゴム薬品の生産に使用される石油資源、例えば酸化防止剤および加硫促進剤の量の低減に貢献し、またかかるタイヤのためのゴム薬品の石油資源を使用しない生産を可能にする。
[0137]図３に示されるように、タイヤ形成用添加物を形成するためのシステム４０は、Ｓ１０６に関連して記載されたように、任意に前処理されたバイオマスが合成ガスに変換される第１の反応器（または複数の反応器）４２；第１の反応器に流体接続され、Ｓ１１２に関連して記載されたように合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成するように構成された第２の反応器（または複数の反応器）４４；第２の反応器に流体接続され、Ｓ１１４に関連して記載されたようにベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成するように構成された第３の反応器（または複数の反応器）４６；第３の反応器に流体接続され、アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つからタイヤ形成用添加物２２を合成するように構成された第４の反応器（または複数の反応器）４８を含み得る一連の反応器を含み、ここでタイヤ形成用添加物は劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せから選択される。了解されるように、追加の反応器が反応器の列または列内の反応器に出入りする供給系に組み込まれてもよい。追加の反応器は１つまたは複数の工程Ｓ１１０、Ｓ１１８、Ｓ１２０、Ｓ１２２、およびＳ１２４を実行するように構成され得る。
[0138]上述の各々の参考文献の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[0139]上記開示およびその他の特徴および機能の変形、またはそれらの代替は多くの他の異なるシステムまたは適用に組み合わせられ得ることが了解される。その点の様々な現在予見されないまたは予期されない代替、変更、変化または改良が後に当業者によりなされ得、それらもまた以下の特許請求の範囲に包含されることが意図される。
［発明の態様］
［１］
タイヤ形成用添加物を形成する方法であって、
バイオマスを合成ガスに変換すること；
合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成すること；
ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成すること；ならびに
アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つからタイヤ形成用添加物を合成すること、ここでタイヤ形成用添加物は、劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される、
を含む、方法。
［２］
劣化防止剤が酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、およびこれらの混合物からなる群から選択される、１に記載の方法。
［３］
劣化防止剤の合成がアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つから４－アミノジフェニルアミンを合成することと、４－アミノジフェニルアミンから劣化防止剤を合成することとを含む、１に記載の方法。
［４］
劣化防止剤がＮ－（１，３－ジメチルブチル）－Ｎ’－フェニル－１，４－ベンゼンジアミン、１，４－ベンゼンジアミン、４－アミノジフェニルアミンのＮ，Ｎ’－フェノール誘導体、４－アミノジフェニルアミンのトリル誘導体、トリメチル－ジヒドロキノリン、およびこれらの混合物からなる群から選択される、１に記載の方法。
［５］
加硫促進剤がチアゾール基含有化合物、スルフェンアミド基含有化合物、ジアリールグアニジン、およびこれらの混合物からなる群から選択される、１に記載の方法。
［６］
加硫促進剤が：
２－メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、（２－２’－ジチオビス（ベンゾチアゾール））および（２－（４－モルホリノチオ）－ベンゾチアゾール）からなる群から選択されるチアゾール基含有化合物；
（Ｎ，Ｎ’－ジシクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、（Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、（Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）および（２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）からなる群から選択されるスルフェンアミド基含有化合物；
ジアリールグアニジン；ならびに
これらの混合物
からなる群から選択される、１に記載の方法。
［７］
ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つの合成がゼオライト系触媒を含む触媒系を用いた合成ガス中の一酸化炭素および水素の触媒変換を含む、１に記載の方法。
［８］
触媒系が亜鉛系触媒をさらに含む、７に記載の方法。
［９］
ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つの合成が合成ガス中の一酸化炭素および水素のナフサへの変換ならびにベンゼンを生成するナフサの改質を含む、１に記載の方法。
［１０］
アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成することが：
ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからニトロベンゼンおよびアルキル置換ニトロベンゼンの少なくとも１つを合成すること；ならびに
ニトロベンゼンおよびアルキル置換ニトロベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアニリンのアルキルの少なくとも１つを合成すること
を含む、１に記載の方法。
［１１］
ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成することがゼオライト系触媒を用いて行なわれる、１に記載の方法。
［１２］
合成ガスのＨ２／ＣＯモル比を変更することをさらに含む、１に記載の方法。
［１３］
合成ガスのイオウ含量を低下させることをさらに含む、１に記載の方法。
［１４］
合成ガスから灰分を分離することをさらに含む、１に記載の方法。
［１５］
バイオマスが干し草、トウモロコシの皮、小麦、スイッチグラス、ススキ、木材パルプ由来の一次処理汚泥、木材チップ、種油、植物果実、廃棄料理用油、ライチ果実皮、堆肥、庭園廃棄物、建設業廃棄物、取り壊し廃棄物、処理済下水汚泥、およびこれらの混合物からなる群から選択される、１に記載の方法。
［１６］
合成ガスからゴムポリマーを合成すること、およびゴムポリマーをタイヤ形成用添加物と組み合わせることをさらに含む、１に記載の方法。
［１７］
合成ガスから補強材を合成すること、および補強材をタイヤ形成用添加物およびゴム形成ポリマーから誘導されたゴム組成物と組み合わせること組み合わせるをさらに含む、１に記載の方法。
［１８］
１に記載の方法により形成された加硫促進剤を酸化亜鉛、ステアリン酸およびイオウと組み合わせること組み合わせるを含む硬化系を形成する方法。
［１９］
１に記載の方法により形成されたタイヤ形成用添加物をゴム形成ポリマーと組み合わせること組み合わせるを含む、タイヤまたはその部品を形成する方法。
［２０］
タイヤ形成用添加物を形成するためのシステムであって、
第１の反応器、第１の反応器内でバイオマスが合成ガスに変換される；
第１の反応器と流体接続され、合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成するように構成された第２の反応器；
第２の反応器と流体接続され、ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成するように構成された第３の反応器；ならびに
第３の反応器と流体接続され、アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つからタイヤ形成用添加物を合成するように構成された第４の反応器
を含み、タイヤ形成用添加物は劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される、システム。
１０ 未加工のバイオマス出発材料
１２ バイオマス原料
１４ 反応生成物
１６ 精製された合成ガス
１８ ベンゼン
２０ アニリン
２２ タイヤ形成用添加物
２６ ナフサ
２８ １，３－ブタジエン
３０ ブタジエン系ゴム
３２ 補強材
３４ タイヤ
４０ システム
４２ 第１の反応器
４４ 第２の反応器
４６ 第３の反応器
４８ 第４の反応器
Ｓ１００ 開始
Ｓ１０２ バイオマスを得る
Ｓ１０４ バイオマスを前処理してバイオマスをベースとする原料を生成する；破砕、脱水、不純物を除去する
Ｓ１０６ 原料をガス化して合成ガス成分を含む反応生成物を形成する
Ｓ１０８ 他の原料をガス化プロセスに組み込む
Ｓ１１０ 反応生成物を精製して合成ガスを形成する／ＣＯ／Ｈ２比を調節する
Ｓ１１２ 精製された合成ガスを直接または間接にベンゼンまたは置換されたベンゼンに変換する
Ｓ１１４ 任意に置換されたベンゼンをアニリンまたは置換されたアニリンに変換する
Ｓ１１６ 任意に置換されたアニリンを劣化防止剤および加硫促進剤から選択される少なくとも１つの添加物に変換する
Ｓ１１８ 精製された合成ガスをナフサまたはエタノールに変換する
Ｓ１２０ ナフサまたはエタノールをジエンに変換する
Ｓ１２２ ジエンを合成ゴムを形成するためのポリマーに変換する
Ｓ１２４ ナフサまたはエタノールを補強材に変換する
Ｓ１２６ 添加剤、ゴム形成ポリマー、および任意に他の成分からタイヤまたはその成分を形成する
Ｓ１２８ 終了

Claims (20)

  1. タイヤ形成用添加物を形成する方法であって、
    バイオマスを合成ガスに変換すること；
    合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成すること；
    ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成すること；ならびに
    アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つからタイヤ形成用添加物を合成すること、ここでタイヤ形成用添加物は、劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される、
    を特徴とする、方法。
  2. 劣化防止剤が酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 劣化防止剤の合成がアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つから４－アミノジフェニルアミンを合成することと、４－アミノジフェニルアミンから劣化防止剤を合成することとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  4. 劣化防止剤がＮ－（１，３－ジメチルブチル）－Ｎ’－フェニル－１，４－ベンゼンジアミン、１，４－ベンゼンジアミン、４－アミノジフェニルアミンのＮ，Ｎ’－フェノール誘導体、４－アミノジフェニルアミンのトリル誘導体、トリメチル－ジヒドロキノリン、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  5. 加硫促進剤がチアゾール基含有化合物、スルフェンアミド基含有化合物、ジアリールグアニジン、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  6. 加硫促進剤が：
    ２－メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、（２－２’－ジチオビス（ベンゾチアゾール））および（２－（４－モルホリノチオ）－ベンゾチアゾール）からなる群から選択されるチアゾール基含有化合物；
    （Ｎ，Ｎ’－ジシクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、（Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）、（Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）および（２－ベンゾチアジルスルフェンアミド）からなる群から選択されるスルフェンアミド基含有化合物；
    ジアリールグアニジン；ならびに
    これらの混合物
    からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  7. ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つの合成がゼオライト系触媒を含む触媒系を用いた合成ガス中の一酸化炭素および水素の触媒変換を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  8. 触媒系が亜鉛系触媒をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
  9. ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つの合成が合成ガス中の一酸化炭素および水素のナフサへの変換ならびにベンゼンを生成するナフサの改質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  10. アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成することが：
    ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからニトロベンゼンおよびアルキル置換ニトロベンゼンの少なくとも１つを合成すること；ならびに
    ニトロベンゼンおよびアルキル置換ニトロベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアニリンのアルキルの少なくとも１つを合成すること
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  11. ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成することがゼオライト系触媒を用いて行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  12. 合成ガスのＨ２／ＣＯモル比を変更することをさらに特徴とする、請求項１に記載の方法。
  13. 合成ガスのイオウ含量を低下させることをさらに特徴とする、請求項１に記載の方法。
  14. 合成ガスから灰分を分離することをさらに特徴とする、請求項１に記載の方法。
  15. バイオマスが干し草、トウモロコシの皮、小麦、スイッチグラス、ススキ、木材パルプ由来の一次処理汚泥、木材チップ、種油、植物果実、廃棄料理用油、ライチ果実皮、堆肥、庭園廃棄物、建設業廃棄物、取り壊し廃棄物、処理済下水汚泥、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  16. 合成ガスからゴムポリマーを合成すること、およびゴムポリマーをタイヤ形成用添加物と組み合わせることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  17. 該方法が、合成ガスから補強材を合成すること、および補強材をタイヤ形成用添加物およびゴム形成ポリマーから誘導されたゴム組成物と組み合わせることをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  18. 請求項１に記載の方法により形成された加硫促進剤を酸化亜鉛、ステアリン酸およびイオウと組み合わせることを特徴とする硬化系を形成する方法。
  19. 請求項１に記載の方法により形成されたタイヤ形成用添加物をゴム形成ポリマーと組み合わせることを特徴とする、タイヤまたはその部品を形成する方法。
  20. タイヤ形成用添加物を形成するためのシステムであって、
    第１の反応器、第１の反応器内でバイオマスが合成ガスに変換される；
    第１の反応器と流体接続され、合成ガス中の一酸化炭素および水素からベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つを合成するように構成された第２の反応器；
    第２の反応器と流体接続され、ベンゼンおよびアルキル置換ベンゼンの少なくとも１つからアニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つを合成するように構成された第３の反応器；ならびに
    第３の反応器と流体接続され、アニリンおよびアルキル置換アニリンの少なくとも１つからタイヤ形成用添加物を合成するように構成された第４の反応器、タイヤ形成用添加物は劣化防止剤、加硫促進剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される、
    を特徴とする、システム。
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