JP2024500678A - 触媒系及びそれを使用してオレフィンを生成するための方法 - Google Patents

触媒系及びそれを使用してオレフィンを生成するための方法 Download PDF

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Abstract

本開示の１つ以上の実施形態によれば、脱水素化に有用な流動化促進剤は、０．１重量％～１０重量％のガリウム、５ｐｐｍ～５００ｐｐｍの白金、５重量％未満のアルカリ金属又はアルカリ土類金属、及び担体材料を含む。流動化促進剤のメジアン粒径は、２０μｍ～５０μｍである。脱水素化に有用な触媒系及びそれを使用してオレフィンを生成するための方法も開示される。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年１２月１８日出願の米国仮特許出願第６３／１２７，４３５号の優先権を主張し、この仮特許出願の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、化学処理に関し、より具体的には、触媒系及びそれを使用してオレフィンを生成するための方法に関する。
エチレンなどの軽質オレフィンは、ポリエチレン、塩化ビニル、及び酸化エチレンなどの多くの異なる材料を生成するためのベース材料として使用することができ、これらの材料は、製品包装、建築、及び布地に使用することができる。この実用性の結果として、軽質オレフィンに対する世界的な需要が増加している。軽質オレフィンを生成するための好適なプロセスは、通常、所与の化学供給原料に依存し、例えば、流動触媒脱水素化（fluidized catalytic dehydrogenation、ＦＣＤｈ）プロセスを含む。
通常、ＦＣＤｈシステムの性能は、触媒の流動化の質に大きく依存する。例えば、ＦＣＤｈシステムの反応器部分における触媒の不十分な流動化は、化学供給原料の大きい気泡の形成につながり得る。これらの気泡は、化学供給原料のかなりの部分が、触媒に接触することなく反応器部分を通過することを可能にし、これが転化率の低下をもたらす。同様に、ＦＣＤｈシステムの触媒処理部分における触媒の不十分な流動化は、燃焼燃料との不十分な接触、結果として、燃焼性能の低下につながり得る。触媒の流動化の質を改善するために、流動化促進剤は、ＦＣＤｈシステムへの導入前に触媒と混合されてもよく、及び／又は稼働中にＦＣＤｈシステムに添加されてもよい。理想的には、流動化促進剤は、システムの動作に悪影響を与えることなく触媒の流動化を改善する。結果として、流動化促進剤の選択は、反応プロセス及び／又は触媒の特性に大きく依存する。これに基づいて、一部の流動化促進剤は、触媒の所望の流動化品質を達成するのに十分な量で触媒に添加される化学的に不活性な粒子である。しかしながら、これらの化学的に不活性な粒子は、システム中の触媒的に活性な材料の平均量を希釈し、結果として、触媒の触媒活性及び／又はＦＣＤｈシステムの転化率を低下させる。しかしながら、本開示の触媒系、及びオレフィンを生成するための方法は、十分な触媒活性も維持しながら、触媒の流動化の質を高めることができる。これは、少なくとも部分的に、触媒活性も提供する流動化促進剤の利用によって実現される。
本開示の１つ以上の実施形態によれば、脱水素化に有用な流動化促進剤は、０．１重量パーセント（重量％）～１０重量％のガリウム、１００万分の５部（５ｐｐｍ）～５００ｐｐｍの白金、５重量％未満のアルカリ金属又はアルカリ土類金属、及び担体材料を含む。流動化促進剤の平均粒径は、２０ミクロン（μｍ）～５０μｍである。
本開示の１つ以上の実施形態によれば、脱水素化に有用な触媒系は、５０μｍ～９０μｍのメジアン粒径を有する７０体積パーセント（体積％）～９８体積％の触媒、及び２０μｍ～５０μｍのメジアン粒径を有する２体積％～３０体積％の流動化促進剤を含む。触媒は、白金、ガリウム、及び担体材料を含むことができる。流動化促進剤は、白金、ガリウム、及び担体材料を含むことができる。流動化促進剤は、触媒よりも少ない白金を含むことができる。
本開示の１つ以上の実施形態によれば、オレフィンを生成するための方法は、反応器システムの反応器部分において炭化水素含有供給原料を触媒と接触させて、オレフィン含有流出物を形成することと、オレフィン含有流出物の少なくとも一部分を触媒から分離することと、触媒を反応器システムの触媒処理部分に送り、触媒を処理して、処理された触媒を生成することと、処理された触媒を触媒処理部分から反応器部分に送ることと、触媒の流動化の質が改善されるように、反応器システムに流動化促進剤を導入することと、を含む。触媒は、５０μｍ～９０μｍのメジアン粒径を有し、白金、ガリウム、及び担体材料を有することができる。流動化促進剤は、２０μｍ～５０μｍのメジアン粒径を有し、白金、ガリウム、及び担体材料を有することができる。流動化促進剤は、触媒よりも少ない白金を含むことができる。
上記の全般的な説明及び下記の詳細な説明は両方とも、様々な実施形態を説明し、特許請求される主題の性質及び特徴を理解するための概要又は枠組みの提供を意図していることを理解されたい。実施形態の追加の特徴及び利点は、詳細な説明に記載され、一部は添付図面及び特許請求の範囲を含む、その説明から当業者に容易に明らかになるか、又は説明された実施形態を実施することによって認識される。図面は、実施形態の更なる理解を提供するために含まれ、詳細な説明とともに、特許請求される主題の原理及び動作を説明する働きをする。しかしながら、図面に示される実施形態は、本質的に例解的かつ例示的なものであり、特許請求される主題を限定することを意図するものではない。
以下の詳細な説明は、以下の図面と併読するとより良く理解することができる。
本開示の１つ以上の実施形態による、反応器システムを概略的に示す。
図１の単純化された概略図を説明するとき、使用することができ、かつ当業者によく知られている数多くのバルブ、温度センサ、電子コントローラなどは含まれていない。更に、そのような反応器システム内に含まれることが多い付随する構成要素、例えば、空気供給器、熱交換器、サージタンクなども含まれない。しかしながら、これらの構成要素は、本開示の範囲内であることが理解されるべきである。
ここで、様々な実施形態をより詳細に参照し、これらのいくつかが添付図面に例解される。
本開示は、触媒系及びそれを使用してオレフィンを生成するための方法を対象とする。より具体的には、本開示は、脱水素化に有用な触媒系及びそれを使用してＦＣＤｈプロセスを介してオレフィンを生成するための方法を対象とする。前述のように、流動床反応器の性能は、触媒の流動化の質に大きく依存する。例えば、ＦＣＤｈシステムの反応器部分における触媒の不十分な流動化は、化学供給原料の大きい気泡の形成につながり得る。これらの気泡は、化学供給原料のかなりの部分が触媒に接触することなく反応器部分を通過することを可能にし、これが転化率の低下をもたらす。同様に、ＦＣＤｈシステムの触媒処理部分における触媒の不十分な流動化は、燃焼燃料との不十分な接触につながり、結果として、燃焼性能の低下につながり得る。
流動化を定量化し、触媒の流体力学的挙動を説明するために一般的に使用される指数は、Ｕｍｂ／Ｕｍｆ比であり、式中、Ｕｍｂは、最小気泡速度であり、Ｕｍｆは、触媒の最小流動化速度である。Ｕｍｂ／Ｕｍｆは、触媒の最大安定膨張比（maximum stable expansion ratio、ＭＳＥＲ）とも称される。概して、触媒のＭＳＥＲが１より大きい場合、触媒はゲルダートグループＡとして挙動するであろう（すなわち、触媒は比較的簡単に流動化するであろう）。追加的に、触媒のＭＳＥＲが大きいほど、触媒の流動化挙動はより「Ａのように」なる。結果として、触媒は、密度の変化に対してより寛容であり、システム全体を容易に循環する。
触媒のＭＳＥＲは、式（Ｉ）を使用して決定することができる。

上述のように、Ｕｍｂは最小気泡速度であり、Ｕｍｆは触媒の最小流動化速度である。ρｐは、キログラム毎立方メートル（ｋｇ／ｍ３）での、触媒の粒子密度である。ρｇは、ｋｇ／ｍ３での、触媒を通過するガスの密度であり、μは、キログラム毎メートル－秒（ｋｇ／ｍ・ｓ）での、触媒を通過するガスの粘度である。Ｆは、０μｍ～４５μｍの粒径を有する触媒の重量分率である。ｄｐは、メートル（ｍ）での、触媒のザウター平均直径である。ｇは、重力加速度定数（すなわち、９．８１メートル毎秒毎秒（ｍ／ｓ２）である。触媒のザウター平均直径は、式（ＩＩ）を使用して決定することができ、

式中、ｘは、粒子直径ｄｐを有する触媒的に活性な粒子の体積分率である。ザウター平均直径は、対象の粒子と同じ体積対表面積比を有する球体の直径であることが理解されるべきである。ザウター平均直径は、比較的小さい直径を有する粒子に対してより敏感であるため、典型的には、ＡＳＴＭ Ｄ４４６４－１５などのレーザー回折法に由来するメジアン粒子直径よりもはるかに小さい。
ＭＳＥＲは多変数の関数であるが、０μｍ～４５μｍの粒径を有する触媒の重量分率（すなわち、Ｆ）は、概して、ＭＳＥＲに最大の影響を及ぼすと考えられる。追加的に、４５μｍ未満の粒径を有する全ての触媒は、理論上では流動化を改善するが、２０μｍ未満の粒径を有する触媒は小さすぎて、流動化に著しく影響を与えるのに十分に長くＦＣＤｈシステム中に保持されないと考えられる。
触媒の流動化の質を改善するために、流動化促進剤は、ＦＣＤｈシステムへの導入前に触媒と混合されてもよく、及び／又は操作中にＦＣＤｈシステムに添加されてもよい。理想的には、流動化促進剤は、ＦＣＤｈシステムの操作に悪影響を与えることなく触媒の流動化を改善する。結果として、流動化促進剤の選択は、反応プロセス及び／又は触媒の特性に非常に依存する。これに基づいて、いくつかの流動化促進剤は、触媒の所望の流動化品質を達成するのに十分な量で触媒に添加される化学的に不活性な粒子である。しかしながら、これらの化学的に不活性な粒子は、システム中の触媒的に活性な材料の平均量を希釈し、結果として、触媒の触媒活性及び／又はＦＣＤｈシステムの転化率を低下させる。
本開示で使用されるとき、「流動化反応器システム」という用語は、１つ以上の反応物が、システムの異なる部分において、気泡レジーム、スラグ流レジーム、乱流レジーム、高速流動化レジーム、空気搬送レジーム、又はこれらの組み合わせなどの流動化レジームで触媒と接触する反応器システムを指す。例えば、流動反応器システムでは、１つ以上の反応物を含有する化学供給原料を、操作温度で循環触媒と接触させて、連続反応を行い、流出物を生成することができる。
本開示で使用されるとき、「不活性化触媒」という用語は、コークスの蓄積及び／又は触媒活性部位の喪失から生じる触媒活性の低下を有する触媒を指す。「触媒活性（catalytic activity）」及び「触媒活性ｃａｔａｌｙｓｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ」という用語は、触媒が、反応器システム内で行われる反応を触媒化することができる程度を指す。
本開示で使用されるとき、「触媒再活性化」及び「触媒を再活性化する」という用語は、不活性化触媒を処理して、触媒活性の少なくとも一部分を回復させ、再活性化触媒を生成することを指す。不活性化触媒は、限定されないが、触媒酸性度を回復させること、触媒を酸化させること、他の再活性化プロセス、又はこれらの組み合わせによって再活性化され得る。
ここで、触媒系、及び本開示のオレフィンを生成するための方法は、例示的なＦＣＤｈシステムの文脈で説明されるであろう。図１の概略図は、単なる例示的なシステムであり、他のＦＣＤｈシステムが同様に企図されており、説明される概念は、そのような代替システムで利用することができることが理解されるべきである。例えば、説明される概念は、非流動状態下で操作されるもの、又はライザーではなくダウナーであるものなどの、代替の反応器単位及び再生単位を備えた他のシステムに等しく適用することができる。追加的に、他の脱水素化システム（例えば、異なる化学供給原料を利用する）が企図されるため、本明細書で説明される触媒系、及びオレフィンを生成するための方法は、図１に関して説明される反応器システムなどの、ＦＣＤｈプロセスを通して軽質オレフィンを生成するように設計された反応器システムについての実施形態のみに限定されるべきではない。
ここで図１を参照すると、例示的な反応器システム１０２が概略的に示されている。反応器システム１０２は、概して、反応器部分２００及び触媒処理部分３００を含む。図１の文脈において使用されるとき、反応器部分２００は、主要なプロセス反応が行われる反応器システム１０２の一部分を指す。例えば、反応器システム１０２は、反応器システム１０２の反応器部分２００において、脱水素触媒の存在下で炭化水素含有供給原料が脱水素化されるＦＣＤｈシステムであり得る。反応器部分２００は、概して、反応器２０２を含み、これは、上流にある反応器セクション２５０、下流にある反応器セクション２３０、及び反応器２０２内で生成された流出物から触媒を分離する働きをする触媒分離セクション２１０を含む。
同様に、図１の文脈において使用されるとき、触媒処理部分３００は、触媒が、コークス堆積物の除去、加熱、再活性化、又はこれらの組み合わせなどの何らかの方法で処理される反応器システム１０２の一部分を指す。触媒処理部分３００は、概して、燃焼器３５０、ライザー３３０、触媒分離セクション３１０、及び酸素処理ゾーン３７０を含む。燃焼器３５０は、ライザー３３０と流体連通することができる。燃焼器３５０はまた、配水塔４２６を介して触媒分離セクション２１０と流体連通することができ、配水塔４２６は、触媒処理（例えば、コークス除去、加熱、再活性化など）のために反応器部分２００から触媒処理部分３００に不活性化触媒を送給することができる。酸素処理ゾーン３７０は、上流にある反応器セクション２５０と流体連通することができ（例えば、配水塔４２４及び移送ライザー４３０を介して）、反応器セクション２５０は、処理された触媒を触媒処理部分３００から反応器部分２００に戻すように送給することができる。燃焼器３５０は、空気流入口４２８を燃焼器３５０に接続する１つ以上の下部燃焼器流入ポート３５２を含むことができる。空気流入口４２８は、空気及び／又は酸素含有ガスなどの他の反応性ガスを燃焼器３５０に送給することができる。燃焼器３５０はまた、炭化水素ストリームなどの燃料を燃焼器３５０に送給することができる燃料流入口３５４を含むことができる。酸素処理ゾーン３７０は、触媒の酸素処理のために酸素含有ガスを酸素処理ゾーン３７０に送給することができる酸素含有ガス流入口３７２を含むことができる。
なお図１を参照して、通常の操作条件下で脱水素化反応を行うための反応器システム１０２の一般操作について説明する。反応器システム１０２の反応器部分２００の動作中、炭化水素含有供給原料は、供給原料流入口４３４を介して反応器部分２００に入り、移送ライザー４３０を介して反応器部分２００に導入された流動触媒と接触することができ、オレフィン含有流出物は、パイプ４２０を介して反応器部分２００を出ることができる。１つ以上の実施形態では、炭化水素含有供給原料及び流動触媒は、上流にある反応器セクション２５０に導入され、炭化水素含有供給原料は、上流にある反応器セクション２５０において触媒と接触し、得られた混合物は、下流にある反応器セクション２３０の中に及び反応器セクション２３０を通って上向きに流れて、オレフィン含有流出物を生成する。
１つ以上の実施形態では、炭化水素含有供給原料は、エタン、プロパン、ｎ－ブタン、ｉ－ブタン、エチルベンゼン、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、炭化水素含有供給原料は、少なくとも５０重量パーセント（重量％）、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％のエタンを含む。いくつかの実施形態では、炭化水素含有供給原料は、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％のプロパンを含む。いくつかの実施形態では、炭化水素含有供給原料は、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％のｎ－ブタンを含む。いくつかの実施形態では、炭化水素含有供給原料は、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％のｉ－ブタンを含む。いくつかの実施形態では、炭化水素含有供給原料は、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％のエチルベンゼンを含む。いくつかの実施形態では、炭化水素含有供給原料は、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％のエタン、プロパン、ｎ－ブタン、ｉ－ブタン、及びエチルベンゼンの合計を含む。
１つ以上の実施形態では、オレフィン含有流出物は、軽質オレフィンを含む。本開示で使用されるとき、「軽質オレフィン」という用語は、エチレン、プロピレン、及びブテンのうちの１つ以上を指す。ブテンという用語は、α－ブチレン、シス－β－ブチレン、トランス－β－ブチレン、及びイソブチレンなどの、ブテンの任意の異性体を含む。いくつかの実施形態では、オレフィン含有流出物は、オレフィン含有流出物の総重量に基づいて、少なくとも２５重量％の軽質オレフィンを含む。例えば、オレフィン含有流出物は、オレフィン含有流出物の総重量に基づいて、少なくとも３５重量％の軽質オレフィン、少なくとも４５重量％の軽質オレフィン、少なくとも５５重量％の軽質オレフィン、少なくとも６５重量％の軽質オレフィン、又は少なくとも７５重量％の軽質オレフィンを含むことができる。
１つ以上の実施形態では、触媒は、触媒活性粒子を含む。いくつかの実施形態では、触媒は、ガリウム、白金、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び担体材料のうちの１つ以上を含む。
１つ以上の実施形態では、触媒は、触媒の総重量に基づいて、５ｐｐｍ～５００ｐｐｍの白金を含む。例えば、触媒は、触媒の総重量に基づいて、５ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、５ｐｐｍ～３００ｐｐｍ、５ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、５ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～３００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ～３００ｐｐｍ、３００ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、３００ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、又は４００ｐｐｍ～５００ｐｐｍの白金を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、触媒は、触媒の総重量に基づいて、０．１重量％～１０．０重量％のガリウムを含む。例えば、触媒は、触媒の総重量に基づいて、０．１重量％～７．５重量％、０．１重量％～５．０重量％、０．１重量％～２．５重量％、０．１重量％～０．５重量％、０．５重量％～１０．０重量％、０．５重量％～７．５重量％、０．５重量％～５．０重量％、０．５重量％～２．５重量％、２．５重量％～１０．０重量％、２．５重量％～７．５重量％、２．５重量％～５．０重量％、５．０重量％～１０．０重量％、５．０重量％～７．５重量％、又は７．５重量％～１０重量％のガリウムを含むことができる。
１つ以上の実施形態では、触媒は、任意選択的に、触媒の総重量に基づいて、５重量％未満のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む。例えば、触媒は、触媒の総重量に基づいて、０重量％～５重量％、０重量％～４重量％、０重量％～３重量％、０重量％～２重量％、０重量％～１重量％、１重量％～５重量％、１重量％～４重量％、１重量％～３重量％、１重量％～２重量％、２重量％～５重量％、２重量％～４重量％、２重量％～３重量％、３重量％～５重量％、３重量％～４重量％、若しくは４重量％～５重量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、触媒は、担体材料を含む。具体的には、触媒は、担体材料上に配置及び／又は分散された、ガリウム、白金、アルカリ金属、及び／又はアルカリ土類金属を含むことができる。いくつかの実施形態では、担体材料は、アルミナ、シリカ、酸化チタン、及びジルコニウムのうちの１つ以上を含む。例えば、担体材料は、アルミナ、シリカ含有アルミナ、酸化チタン含有アルミナ、及びジルコニウム含有アルミナのうちの１つ以上を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、触媒は、レーザー回折ＡＳＴＭ Ｄ４４６４－１５を介して決定されるとき、５０μｍ～９０μｍのメジアン粒径を有する。例えば、触媒は、レーザー回折ＡＳＴＭ Ｄ４４６４－１５を介して決定されるとき、５０μｍ～８０μｍ、５０μｍ～７０μｍ、５０μｍ～６０μｍ、６０μｍ～９０μｍ、６０μｍ～８０μｍ、６０μｍ～７０μｍ、７０μｍ～９０μｍ、７０μｍ～８０μｍ、又は８０μｍ～９０μｍのメジアン粒径を有し得る。
なお図１を参照すると、オレフィン含有流出物及び触媒は、下流にある反応器セクション２３０から出て触媒分離セクション２１０内の分離デバイス２２０に送ることができる。触媒は、分離デバイス２２０内でオレフィン含有流出物から分離することができる。次に、オレフィン含有流出物は、触媒分離セクション２１０から移送することができる。例えば、分離されたオレフィン含有流出物は、触媒分離セクション２１０のガス流出ポート２１６でパイプ４２０を介して反応器システム１０２から除去することができる。１つ以上の実施形態では、分離デバイス２２０は、粉末分離の２つ以上の段階を含むことができる粉末分離システムであってもよい。
なお図１を参照すると、分離デバイス２２０におけるオレフィン含有流出物からの分離に続いて、触媒は、概して、ストリッパー２２４を通って反応器触媒流出ポート２２２に移動することができ、そこで、触媒は、配水塔４２６を介して反応器部分２００から出て触媒処理部分３００の燃焼器３５０に転送することができる。任意選択的に、触媒はまた、配水塔４２２を介して上流反応器セクション２５０に直接転送されて戻すこともできる。１つ以上の実施形態では、ストリッパー２２４からの再循環された触媒は、移送ライザー４３０内の触媒処理部分３００からの処理された触媒と予備混合することができる。
触媒処理部分３００に送られると、触媒は、触媒処理部分３００において処理され得る。本開示で使用されるとき、「触媒処理」という用語は、反応器システムの反応器部分に再導入するための触媒を調製することを指す。１つ以上の実施形態では、触媒を処理することは、触媒からコークス堆積物を除去すること、燃焼燃料の燃焼を通して触媒の温度を上げること、触媒を再活性化すること、触媒から１つ以上の成分をストリッピングすること、又はこれらの組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、触媒を処理することは、燃焼器３５０内で、触媒の存在下で燃焼燃料を燃焼させて、触媒上のコークス堆積物を除去し、かつ／又は触媒を加熱して、処理された触媒及び燃焼ガスを生成することを含む。本開示で使用されるとき、「処理された触媒」という用語は、反応器システム１０２の触媒処理部分３００において処理された触媒を指す。処理された触媒は、触媒分離部分３１０において燃焼ガスから分離することができ、いくつかの実施形態では、次に、加熱された触媒の酸素処理を行うことによって再活性化することができる。酸素処理は、触媒を、触媒を再活性化するのに十分な期間、酸素含有ガスと接触させることを含み得る。
１つ以上の実施形態では、燃焼燃料は、反応器部分２００において触媒上に堆積したコークス又は他の汚染物質を含む。触媒は、反応器部分２００における反応に続いてコークス化することができ、コークスは、燃焼器３５０内での燃焼反応によって触媒から除去することができる。例えば、酸化剤（空気など）は、空気流入口４２８を介して燃焼器３５０に供給することができる。代替的に又は追加的に、コークスが触媒上に形成されないとき、又は触媒上に形成されたコークスの量が触媒を所望の温度まで加熱するために燃やすのに十分ではないときなどには、補助燃料を燃焼器３５０に注入することができ、これを燃やして、触媒を加熱することができる。
処理された触媒は、燃焼器３５０から出て、ライザー３３０を通ってライザー終端分離器３７８に送ることができ、そこで、ライザー３３０からのガス及び固体構成成分が少なくとも部分的に分離され得る。蒸気及び残りの固体は、触媒分離セクション３１０内の二次分離デバイス３２０に移送することができ、そこで、残りの処理された触媒は、触媒処理からのガス（例えば、コークス堆積物及び補助燃料の燃焼によって放出されたガス）から分離される。いくつかの実施形態では、二次分離デバイス３２０は、１つ又は複数のサイクロン分離ユニットを含むことができ、サイクロン分離ユニットは、直列に又は多数のサイクロン対に配列することができる。触媒の処理中のコークス及び／若しくは補助燃料の燃焼からの燃焼ガス、又は触媒処理中に触媒に導入された他のガスは、燃焼ガスの流出口４３２を介して触媒処理部分３００から除去することができる。
前述のように、反応器システム１０２の触媒処理部分３００において触媒を処理することは、触媒を再活性化することを含み得る。触媒を加熱するために触媒の存在下で補助燃料を燃焼させると、触媒を更に不活性化する場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、酸素処理を通して触媒を調整することによって、触媒を再活性化することができる。触媒を再活性化するための酸素処理は、触媒を加熱するための補助燃料の燃焼後に行うことができる。いくつかの実施形態では、酸素処理は、処理された触媒を酸素含有ガスで処理することを含む。酸素含有ガスは、酸素含有ガスの総モル流量に基づいて、５モルパーセント（ｍｏｌ％）～１００ｍｏｌ％の酸素含有量を含むことができる。いくつかの実施形態では、酸素処理は、処理された触媒を少なくとも摂氏６６０度（℃）の温度に維持しながら、処理された触媒を再活性化する（例えば、処理された触媒の触媒活性を増加させる）のに十分な期間、触媒を酸素含有ガスの流れに曝露することを含む。
１つ以上の実施形態では、酸素含有ガスで処理された触媒の処理は、酸素処理ゾーン３７０において行われる。いくつかの実施形態では、酸素処理ゾーン３７０は、処理された触媒が、酸素処理中に酸素含有ガスに曝露される前に燃焼ガスから分離されるように、触媒処理部分３００の触媒分離部分３１０の下流にある。いくつかの実施形態では、酸素処理ゾーン３７０は、流体固体接触デバイスを含む。流体固体接触デバイスは、処理された触媒と酸素含有ガスとの接触を容易にするためのバッフル又はグリッド構造を含むことができる。流体固体接触デバイスの例は、米国特許第９，８２７，５４３号及び同第９，８１５，０４０号に更に詳細に説明されている。
１つ以上の実施形態では、反応器システム１０２の触媒処理部分３００において触媒を処理することは、処理された触媒から、触媒粒子内又は触媒粒子間に捕捉された分子酸素及び少なくとも６６０℃の温度で脱着可能である物理吸着酸素をストリッピングすることを含む。ストリッピング工程は、処理された触媒を少なくとも６６０℃の温度に維持することと、処理された触媒を、粒子間から分子酸素及び少なくとも６６０℃の温度で脱着可能な物理吸着酸素を除去するのに十分な期間、分子酸素及び燃焼燃料を実質的に含まないストリッピングガスに曝露することと、を含み得る。これらの触媒再活性化プロセスの更なる説明は、米国特許第９，８３４，４９６号に開示されている。
なお図１を参照すると、触媒の処理に続いて、処理された触媒は、触媒処理部分３００から、配水塔４２４を介して反応器部分２００に戻すように送ることができる。例えば、処理された触媒は、酸素処理ゾーン３７０から、配水塔４２４及び移送ライザー４３０を介して上流にある反応器セクション２５０に送ることができ、そこで、処理された触媒は、炭化水素含有供給原料の脱水素化反応に更に利用することができる。したがって、動作中、触媒は、反応器部分２００と触媒処理部分３００との間を循環することができる。概して、炭化水素含有供給原料及びオレフィン含有流出物を含む処理された化学ストリームはガス状であり得、触媒は流動微粒子固体であり得る。１つ以上の実施形態では、反応器システム１０２は、補助水素を反応器システム１０２に提供する水素流入口ストリーム４８０を含むことができる。
前述のように、流動床反応器の性能は、触媒の流動化の質に大きく依存する。触媒は、反応器システム１０２に最初に導入されたときに、好適な流動化の質を有し得るが、触媒の触媒活性粒子、特に触媒の比較的小さい触媒活性粒子の自然摩耗が、経時的な触媒の流動化の質の悪化をもたらし得る。触媒の流動化の質を改善するために、流動化促進剤を反応器システム１０２に導入することができる。いくつかの実施形態では、流動化促進剤は、反応器部分２００、触媒処理部分３００、又はその両方を介して反応器システム１０２に導入される。例えば、流動化促進剤は、移送ライザー４３０を介して反応器システム１０２に導入することができる。
いくつかの実施形態では、流動化促進剤は、触媒活性粒子を含む。いくつかの実施形態では、流動化促進剤は、ガリウム、白金、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び担体材料のうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、流動化促進剤は、触媒と同様の材料及び／又は同じ材料を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、触媒及び流動化促進剤の両方が、アルミナ担体材料上に配置及び／又は分散されたガリウム及び白金を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、流動化促進剤は、流動化促進剤の総重量に基づいて、５ｐｐｍ～５００ｐｐｍの白金を含む。例えば、流動化促進剤は、流動化促進剤の総重量に基づいて、５ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、５ｐｐｍ～３００ｐｐｍ、５ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、５ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～３００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ～３００ｐｐｍ、３００ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、３００ｐｐｍ～４００ｐｐｍ、又は４００ｐｐｍ～５００ｐｐｍの白金を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、流動化促進剤は、触媒よりも少ない白金を含む。いくつかの実施形態では、流動化促進剤は、触媒の白金の量の４０％～９０％の量の白金を含むことができる。例えば、流動化促進剤は、触媒の白金の量の４０％～９０％、４０％～８０％、４０％～７０％、４０％～６０％、４０％～５０％、５０％～９０％、５０％～８０％、５０％～７０％、５０％～６０％、６０％～９０％、６０％～８０％、６０％～７０％、７０％～９０％、７０％～８０％、又は８０％～９０％の量の白金を含むことができる。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、流動化促進剤の比較的小さい触媒活性粒子は、触媒の比較的大きい触媒活性粒子と比較したとき、利用可能な白金の優れた保持を有し得ると考えられる。つまり、流動化促進剤は、同じ反応プロセスに供されたときに触媒よりも多量の利用可能な白金を保持することができる。したがって、流動化促進剤は、反応器システム１０２内の触媒活性を希釈することなく、触媒と比較したときにより少ない白金を充填され得る。
１つ以上の実施形態では、流動化促進剤は、流動化促進剤の総重量に基づいて、０．１重量％～１０．０重量％のガリウムを含む。例えば、流動化促進剤は、流動化促進剤の総重量に基づいて、０．１重量％～７．５重量％、０．１重量％～５．０重量％、０．１重量％～２．５重量％、０．１重量％～０．５重量％、０．５重量％～１０．０重量％、０．５重量％～７．５重量％、０．５重量％～５．０重量％、０．５重量％～２．５重量％、２．５重量％～１０．０重量％、２．５重量％～７．５重量％、２．５重量％～５．０重量％、５．０重量％～１０．０重量％、５．０重量％～７．５重量％、又は７．５重量％～１０重量％のガリウムを含むことができる。
１つ以上の実施形態では、流動化促進剤は、任意選択的に、流動化促進剤の総重量に基づいて、５重量％未満のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む。例えば、流動化促進剤は、流動化促進剤の総重量に基づいて、０重量％～５重量％、０重量％～４重量％、０重量％～３重量％、０重量％～２重量％、０重量％～１重量％、１重量％～５重量％、１重量％～４重量％、１重量％～３重量％、１重量％～２重量％、２重量％～５重量％、２重量％～４重量％、２重量％～３重量％、３重量％～５重量％、３重量％～４重量％、若しくは４重量％～５重量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、流動化促進剤は、担体材料を含む。具体的には、流動化促進剤は、担体材料上に配置及び／若しくは分散されたガリウム、白金、アルカリ金属、並びに／又はアルカリ土類金属を含むことができる。いくつかの実施形態では、担体材料は、アルミナ、シリカ、酸化チタン、及びジルコニウムのうちの１つ以上を含む。例えば、担体材料は、アルミナ、シリカ含有アルミナ、酸化チタン含有アルミナ、及びジルコニウム含有アルミナのうちの１つ以上を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、流動化促進剤は、レーザー回折ＡＳＴＭ Ｄ４４６４－１５を介して決定されたとき、２０μｍ～５０μｍのメジアン粒径を有する。例えば、流動化促進剤は、レーザー回折ＡＳＴＭ Ｄ４４６４－１５を介して決定されたとき、２０μｍ～４５μｍ、２０μｍ～４０μｍ、２０μｍ～３５μｍ、２０μｍ～３０μｍ、２０μｍ～２５μｍ、２５μｍ～５０μｍ、２５μｍ～４５μｍ、２５μｍ～４０μｍ、２５μｍ～３５μｍ、２５μｍ～３０μｍ、３０μｍ～５０μｍ、３０μｍ～４５μｍ、３０μｍ～４０μｍ、３０μｍ～３５μｍ、３５μｍ～５０μｍ、３５μｍ～４５μｍ、３５μｍ～４０μｍ、４０μｍ～５０μｍ、４０μｍ～４５μｍ、又は４５μｍ～５０μｍのメジアン粒径を有し得る。
１つ以上の実施形態では、流動化促進剤は、触媒の平均粒子密度の２５０％以下の平均粒子密度を有する。例えば、流動化促進剤は、触媒の平均粒子密度の２２５％以下、２００％以下、１７５％以下、１５０％以下、１２５％以下、１００％以下、７５％以下、又は５０％以下の平均粒子密度を有し得る。いくつかの実施形態では、流動化促進剤は、触媒の平均粒子密度の５０％～２５０％、５０％～２２５％、５０％～２００％、５０％～１７５％、５０％～１５０％、５０％～１２５％、５０％～１００％、５０％～７５％、７５％～２５０％、７５％～２２５％、７５％～２００％、７５％～１７５％、７５％～１５０％、７５％～１２５％、７５％～１００％、１００％～２５０％、１００％～２２５％、１００％～２００％、１００％～１７５％、１００％～１５０％、１００％～１２５％、１２５％～２５０％、１２５％～２２５％、１２５％～２００％、１２５％～１７５％、１２５％～１５０％、１５０％～２５０％、１５０％～２２５％、１５０％～２００％、１５０％～１７５％、１７５％～２５０％、１７５％～２２５％、１７５％～２００％、２００％～２５０％、２００％～２２５％、又は２２５％～２５０％の平均粒子密度を有する。
１つ以上の実施形態では、反応器システム１０２に導入された流動化促進剤の量は、触媒の体積及び流動化促進剤の体積の合計の２体積％～３０体積％である。例えば、反応器システム１０２に導入された流動化促進剤の量は、触媒の体積及び流動化促進剤の体積の合計の２体積％～２５体積％、２体積％～２０体積％、２体積％～１５体積％、２体積％～１０体積％、２体積％～５体積％、５体積％～３０体積％、５体積％～２５体積％、５体積％～２０体積％、５体積％～１５体積％、５体積％～１０体積％、１０体積％～３０体積％、１０体積％～２５体積％、１０体積％～２０体積％、１０体積％～１５体積％、１５体積％～３０体積％、１５体積％～２５体積％、１５体積％～２０体積％、２０体積％～３０体積％、２０体積％～２５体積％、又は２５体積％～３０体積％であり得る。
反応器システム１０２に導入されると、流動化促進剤は、触媒と混合し、結果として、触媒に関して前述したように、反応器システム１０２を通って循環することが理解されるべきである。言い換えれば、反応器システム１０２に流動化促進剤を導入すると、触媒及び流動化促進剤の混合物である触媒系を生成することができる。追加的に、触媒系が反応器システム１０２での使用中に「劣化」し、及び／又は触媒活性粒子が摩耗により自然に喪失するとき、流動化促進剤及び触媒が互いに区別できなくなる場合がある。これに関連して、触媒系は、反応器システム１０２の動作中に元の触媒と機能的に同等になり得、新鮮な流動化促進剤を反応器システム１０２に再び導入することができる。反応器システム１０２の動作中の触媒及び流動化促進剤の特性の自然な変化に起因して、流動化促進剤及び／又は触媒の特性及び量は、反応器システム１０２への流動化促進剤の導入時の流動化促進剤及び／又は触媒の特性及び量を指し得る。
いくつかの実施形態では、触媒系は、２体積％～３０体積％の流動化促進剤を含むことができる。例えば、触媒系は、２体積％～２５体積％、２体積％～２０体積％、２体積％～１５体積％、２体積％～１０体積％、２体積％～５体積％、５体積％～３０体積％、５体積％～２５体積％、５体積％～２０体積％、５体積％～１５体積％、５体積％～１０体積％、１０体積％～３０体積％、１０体積％～２５体積％、１０体積％～２０体積％、１０体積％～１５体積％、１５体積％～３０体積％、１５体積％～２５体積％、１５体積％～２０体積％、２０体積％～３０体積％、２０体積％～２５体積％、又は２５体積％～３０体積％の流動化促進剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、触媒系は、７０体積％～９８体積％の触媒を含むことができる。例えば、触媒系は、７０体積％～９５体積％、７０体積％～９０体積％、７０体積％～８５体積％、７０体積％～８０体積％、７０体積％～７５体積％、７５体積％～９８体積％、７５体積％～９５体積％、７５体積％～９０体積％、７５体積％～８５体積％、７５体積％～８０体積％、８０体積％～９８体積％、８０体積％～９５体積％、８０体積％～９０体積％、８０体積％～８５体積％、８５体積％～９８体積％、８５体積％～９５体積％、８５体積％～９０体積％、９０体積％～９８体積％、９０体積％～９５体積％、又は９５体積％～９８体積％の触媒を含むことができる。
前述のように、流動化促進剤は、触媒及び／又は触媒系の流動化の質を改善するために、反応器システム１０２に導入することができる。したがって、流動化促進剤は、触媒及び／又は触媒系の不十分な流動化が起こったときに反応器システム１０２に導入することができる。不十分な流動化の例としては、チャネリング、炭化水素含有供給原料の大きい気泡の形成、スラッギング、ガスの迂回、及び著しい圧力変動が挙げられる。１つ以上の実施形態では、触媒の流動化の質の改善は、反応器システム１０２に既に存在する触媒と比較して、反応器システム１０２への流動化促進剤の導入時に形成される触媒系のＭＳＥＲの改善によって定量化することができる。したがって、いくつかの実施形態では、触媒系（すなわち、反応器システム１０２内の触媒と流動化促進剤との混合物）は、触媒単独のＭＳＥＲよりも少なくとも２％大きいＭＳＥＲを有する。例えば、触媒系は、触媒単独のＭＳＥＲよりも、少なくとも５％大きい、少なくとも１０％大きい、少なくとも１５％大きい、少なくとも２０％大きい、少なくとも２５％大きい、少なくとも３０％大きい、少なくとも３５％大きい、少なくとも４０％大きい、少なくとも４５％大きい、又は少なくとも５０％大きいＭＳＥＲを有し得る。
追加的に、流動化促進剤の比較的小さい触媒活性粒子の導入の結果として、触媒系のザウター平均直径は、触媒単独のザウター平均直径よりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、触媒系のザウター平均直径は、３０μｍ～９０μｍである。例えば、触媒系のザウター平均直径は、３０μｍ～８０μｍ、３０μｍ～７０μｍ、３０μｍ～６０μｍ、３０μｍ～５０μｍ、３０μｍ～４０μｍ、４０μｍ～９０μｍ、４０μｍ～８０μｍ、４０μｍ～７０μｍ、４０μｍ～６０μｍ、４０μｍ～５０μｍ、５０μｍ～９０μｍ、５０μｍ～８０μｍ、５０μｍ～７０μｍ、５０μｍ～６０μｍ、６０μｍ～９０μｍ、６０μｍ～８０μｍ、６０μｍ～７０μｍ、７０μｍ～９０μｍ、７０μｍ～８０μｍ、又は８０μｍ～９０μｍであり得る。
本開示の様々な実施形態は、以下の実施例によって更に明確化される。これらの実施例は、本質的に例解的なものであり、本出願の主題を限定するものとして理解されるべきではない。
実施例１
実施例１では、様々な触媒活性粒子（すなわち、触媒及び／又は流動化促進剤）が触媒系の流動化に及ぼす効果を決定した。これに関連して、６つの触媒活性粒子試料を調製した。実施例１の目的で、各試料のガリウム充填量は一定であったが、各試料の白金充填量、粒径分布、及び粒子密度を変えた。
Ｍａｒｃｅａｕ ｅｔ ａｌ．，Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｒｙｉｎｇ，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ５９（２００８）で説明されているように、触媒の代表である試料Ａを、従来の初期湿潤含浸法を介してアルミナ担体材料にガリウム及び白金を充填することによって生成した。劣化した触媒の代表である試料Ｂを試料Ａと同じように生成した後、流動触媒脱水素化システムにおいて９ヶ月間使用した。流動化促進剤の代表である試料Ｃを、最初に、ふるい振盪機（Ｗ．Ｓ．ＴｙｌｅｒからＲＯ－ＴＡＰ（登録商標）ＲＸ－２９として市販されている）内の２０μｍ及び４５μｍのふるいを用いた乾式ふるい分け法を介して、アルミナ担体材料をふるい分けすることによって生成した。次に、アルミナ担体材料のふるい分けされた画分に、試料Ａと同じようにガリウム及び白金を充填した。試料Ｄを、試料Ａ及び試料Ｃを７０：３０の重量比で混合することによって生成した。試料Ｅは、２５％少ない粒子密度を有することを除いて、試料Ｃと同一である仮想例である。試料Ｆは、高密度及び高微粉を有する実験触媒である。
各試料についての粒子密度、微粉（すなわち、２０μｍ～４５μｍの直径を有する粒子）の総量、最大粒子直径（Ｄピーク）、メジアン直径（Ｄ５０）、及びザウター平均直径を、液体媒質として水を用いて、レーザー回折ベースの粒径分析器（Ｂｅｃｋｍａｎ ＣｏｕｌｔｅｒからＬＳ １３ ３２０（ユニバーサルリキッドモジュールを備える）として市販されている）を使用する粒径分布（Particle Size Distribution、ＰＳＤ）分析を介して決定した。これらの結果を表１に報告する。
触媒活性粒子の有効性を決定して、触媒系の流動化を改善するために、「劣化した触媒」（すなわち、試料Ｂ）と「新鮮な触媒」との様々なブレンドを調製した。各触媒ブレンドの微粉（すなわち、２０μｍ～４５μｍの直径を有する粒子）の総量、ザウター平均直径、及び最大安定膨張比（ＭＳＥＲ）を、液体媒質として水を用いて、レーザー回折ベースの粒径分析器（Ｂｅｃｋｍａｎ ＣｏｕｌｔｅｒからＬＳ １３ ３２０（ユニバーサルリキッドモジュールを備える）として市販されている）を使用する粒径分布（ＰＳＤ）分析を介して決定した。しかしながら、２０μｍ未満の直径を有する粒子は、前述のように、これらの粒子のほとんどが反応器システム内に長期間保持することができないため、ザウター平均直径及びＭＳＥＲの決定から除外されたことが理解されるべきである。各触媒ブレンドについての結果を表２に報告する。
概して、触媒系の流動化は、ＭＳＥＲ指数（すなわち、触媒ブレンドのＭＳＥＲと、劣化した触媒単独のＭＳＥＲとの比）が増加するときに改善されるとみなすことができる。これに基づいて、試料Ａ（すなわち、新鮮な触媒）の劣化した触媒への添加は、ＭＳＥＲ指数の比較的小幅な増加によって示されるように、触媒ブレンドの流動化を有意に改善しなかった。対照的に、試料Ｃ（すなわち、流動化促進剤）の劣化した触媒への添加は、ＭＳＥＲ指数の１０％、２２％、及び３４％の増加によって示されるように、触媒ブレンドの流動化を有意に改善した。試料Ｅの添加によっても同様の流動化の改善を達成した。試料Ｆの少しの添加（すなわち、１０体積％）によってわずかな改善しか達成されなかったが、添加する量を増加させることによって好適な改善を得た。
実施例２
実施例２では、様々な触媒活性粒子の金属保持能力を決定した。これに関連して、一般的な触媒に対して様々な白金充填量を有する流動化促進剤を調製した。実施例１の試料Ａと同じように触媒を調製した。実施例１の試料Ｃと同じように各流動化促進剤を調製した。次に、各組の触媒活性粒子を「シミュレートした白金保持試験」に供し、これは、高過酷度処理を介した大規模な流動触媒脱水素化システムにおける触媒活性粒子の実験室でシミュレートした劣化である。具体的には、触媒活性粒子を２サイクルの処理に供した。各サイクルは、その全体が参照により組み込まれるＣｏｃｃｏ ｅｔ ａｌ．，Ｊｅｔ Ｃｕｐ Ａｔｔｒｉｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ，２００ Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２２４（２０１０）で説明されているように、システムの上昇した温度をシミュレートする８５０℃で４８時間の空気下での第１の熱処理、及び３インチのジェットカップ内で６時間の１５０フィート毎秒（フィート／秒）のジェット速度を有する空気ジェット下での機械的処理を含んでいた。シミュレートした白金保持試験の結果を表３に報告する。
表３の結果によって示されるように、流動化促進剤は、触媒と比較したとき、より多くの量の白金を保持することができる。具体的には、流動化促進剤Ｃは白金のおおよそ３６％を喪失し、一方、触媒は白金の５２％を喪失した。実際、触媒よりもおおよそ３４％少ない白金を含んでいた新鮮な流動化促進剤Ｂは、シミュレートした白金保持試験後に触媒よりもおおよそ２７％少ない白金しか含んでいなかった。これに基づいて、表３の結果は、使用中に同様の量の触媒活性材料を保持するために、新鮮な流動化促進剤が、新鮮な触媒と同じ量の触媒活性材料（例えば、白金）を含む必要がないことを示している。より簡潔に言えば、表３の結果は、触媒系の触媒活性を希釈することなく、より少ない触媒活性物質を流動化促進剤に充填することができることを示している。
本明細書は、数多くの態様を含む。一態様は、脱水素化に有用な流動化促進剤であって、流動化促進剤の総重量に基づいて、０．１重量パーセント～１０重量パーセントのガリウムと、流動化促進剤の総重量に基づいて、１００万分の５部～１００万分の５００部の白金と、流動化促進剤の総重量に基づいて、５重量パーセント未満のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、担体材料と、を含み、流動化促進剤のメジアン粒径が、２０ミクロン～５０ミクロンである、流動化促進剤である。
別の態様は、脱水素化に有用な触媒系であって、５０ミクロン～９０ミクロンのメジアン粒径を有する７０体積パーセント～９８体積パーセントの触媒であって、白金、ガリウム、及び担体材料を含む触媒と、２０ミクロン～５０ミクロンのメジアン粒径を有する２体積パーセント～３０体積パーセントの流動化促進剤であって、白金、ガリウム、及び担体材料を含む流動化促進剤と、を含み、流動化促進剤が、触媒よりも少ない白金を含む、触媒系である。
別の態様は、触媒が、触媒の総重量に基づいて、０．１重量パーセント～１０重量パーセントのガリウムを含む、任意の他の態様である。
別の態様は、触媒が、触媒の総重量に基づいて、１００万分の５部～１００万分の５００部の白金を含む、任意の他の態様である。
別の態様は、触媒の担体材料が、アルミナ、シリカ、酸化チタン、又はジルコニウムを含む、任意の他の態様である。
別の態様は、触媒が、触媒の総重量に基づいて、５重量パーセント以下のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を更に含む、任意の他の態様である。
別の態様は、流動化促進剤が、流動化促進剤の総重量に基づいて、０．１重量パーセント～１０重量パーセントのガリウムを含む、任意の他の態様である。
別の態様は、流動化促進剤が、流動化促進剤の総重量に基づいて、１００万分の５部～１００万分の５００部の白金を含む、任意の他の態様である。
別の態様は、流動化促進剤が、触媒の白金の量の４０パーセント～９０パーセントの量の白金を含む、任意の他の態様である。
別の態様は、流動化促進剤の担体材料が、アルミナ、シリカ、酸化チタン、又はジルコニウムを含む、任意の他の態様である。
別の態様は、流動化促進剤が、流動化促進剤の総重量に基づいて、５重量パーセント以下のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を更に含む、任意の他の態様である。
別の態様は、触媒系のザウター平均直径が、３０ミクロン～９０ミクロンである、任意の他の態様である。
別の態様は、オレフィンを生成するための方法であって、反応器システムの反応器部分において炭化水素含有供給原料を触媒と接触させて、オレフィン含有流出物を形成することと、オレフィン含有流出物の少なくとも一部分を触媒から分離することと、触媒を反応器システムの触媒処理部分に送り、触媒を処理して、処理された触媒を生成することと、処理された触媒を触媒処理部分から反応器部分に送ることと、触媒の流動化の質が改善されるように、反応器システムに流動化促進剤を導入することと、を含み、触媒が、５０ミクロン～９０ミクロンのメジアン粒径を有し、白金、ガリウム、及び担体材料を含み、流動化促進剤が、２０ミクロン～５０ミクロンのメジアン粒径を有し、白金、ガリウム、及び担体材料を含み、流動化促進剤が、触媒よりも少ない白金を含む、方法である。
別の態様は、流動化促進剤が、触媒の白金の量の４０パーセント～９０パーセントの量の白金を含む、任意の他の態様である。
別の態様は、反応器システムに導入された流動化促進剤の量が、触媒の体積及び流動化促進剤の体積の合計の２体積パーセント～３０体積パーセントである、任意の他の態様である。
本明細書に開示される寸法及び値は、列挙されたまさにその数値に厳密に限定されると理解されるべきではない。代わりに、別段明記されない限り、そのような各寸法及び値は、列挙された値とその値を取り巻く機能的に同等な範囲との両方を意味することが意図される。例えば、「１５０ｐｐｍｗ」として開示される値は、「約１５０ｐｐｍｗ」を意味することが意図される。
存在する場合、任意の相互参照された又は関連する特許若しくは特許出願、及び本出願がその優先権又は利益を主張する任意の特許若しくは特許出願も含めて、本開示で引用される文書は全て、明示的に除外又は別途制限されない限り、参照によりその全体が組み込まれる。いかなる文書の引用も、開示又は特許請求されるいかなる実施形態に関しても、それが先行技術であること、又はそれ単独若しくはいかなる他の単一若しくは複数の参照文献との組み合わせにおいても、いかなるそのような実施形態も教示、示唆、又は開示することを認めるものではない。更に、本文書における任意の用語の意味又は定義が、参照により組み込まれた文書における同じ用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合は、本文書においてその用語に割り当てられた意味又は定義が適用される。
以下の特許請求の範囲のうちの１つ以上は、「ここで」という用語を移行句として利用することに留意されたい。本開示の実施形態を定義する目的で、この用語は、実施形態の一連の特徴の列挙を導入するために使用される制限のない移行句として特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用される制限のない「を含む」というプリアンブル用語と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。
本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された実施形態に様々な修正及び変更を加えることができることが当業者には明らかであろう。本開示の範囲を組み込んでいる本明細書に開示された実施形態の修正、組み合わせ、副組み合わせ、及び変更は、当業者に思い付き得るため、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物の範囲内の全てを含むと解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 脱水素化に有用な流動化促進剤であって、
    前記流動化促進剤の総重量に基づいて、０．１重量パーセント～１０重量パーセントのガリウムと、
    前記流動化促進剤の総重量に基づいて、１００万分の５部～１００万分の５００部の白金と、
    前記流動化促進剤の総重量に基づいて、５重量パーセント未満のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、
    担体材料と、を含み、
    前記流動化促進剤のメジアン粒径が、２０ミクロン～５０ミクロンである、流動化促進剤。
  2. 脱水素化に有用な触媒系であって、
    ５０ミクロン～９０ミクロンのメジアン粒径を有する７０体積パーセント～９８体積パーセントの触媒であって、白金、ガリウム、及び担体材料を含む、触媒と、
    ２０ミクロン～５０ミクロンのメジアン粒径を有する２体積パーセント～３０体積パーセントの流動化促進剤であって、白金、ガリウム、及び担体材料を含む、流動化促進剤と、を含み、
    前記流動化促進剤が、前記触媒よりも少ない白金を含む、触媒系。
  3. 前記触媒が、前記触媒の総重量に基づいて、０．１重量パーセント～１０重量パーセントのガリウムを含む、請求項２に記載の触媒系。
  4. 前記触媒が、前記触媒の総重量に基づいて、１００万分の５部～１００万分の５００部の白金を含む、請求項２又は３に記載の触媒系。
  5. 前記触媒の前記担体材料が、アルミナ、シリカ、酸化チタン、又はジルコニウムを含む、請求項２～４のいずれか一項に記載の触媒系。
  6. 前記触媒が、前記触媒の総重量に基づいて、５重量パーセント以下のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を更に含む、請求項２～５のいずれか一項に記載の触媒系。
  7. 前記流動化促進剤が、前記流動化促進剤の総重量に基づいて、０．１重量パーセント～１０重量パーセントのガリウムを含む、請求項２～６のいずれか一項に記載の触媒系。
  8. 前記流動化促進剤が、前記流動化促進剤の総重量に基づいて、１００万分の５部～１００万分の５００部の白金を含む、請求項２～７のいずれか一項に記載の触媒系。
  9. 前記流動化促進剤が、前記触媒の白金の量の４０パーセント～９０パーセントの量の白金を含む、請求項２～８のいずれか一項に記載の触媒系。
  10. 前記流動化促進剤の前記担体材料が、アルミナ、シリカ、酸化チタン、又はジルコニウムを含む、請求項２～９のいずれか一項に記載の触媒系。
  11. 前記流動化促進剤が、前記流動化促進剤の総重量に基づいて、５重量パーセント以下のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を更に含む、請求項２～１０のいずれか一項に記載の触媒系。
  12. 前記触媒系のザウター平均直径が、３０ミクロン～９０ミクロンである、請求項２～１１のいずれか一項に記載の触媒系。
  13. オレフィンを生成するための方法であって、
    反応器システムの反応器部分において炭化水素含有供給原料を触媒と接触させて、オレフィン含有流出物を形成することと、
    前記オレフィン含有流出物の少なくとも一部分を前記触媒から分離することと、
    前記触媒を前記反応器システムの触媒処理部分に送り、前記触媒を処理して、処理された触媒を生成することと、
    前記処理された触媒を前記触媒処理部分から前記反応器部分に送ることと、
    前記触媒の流動化の質が改善されるように、前記反応器システムに流動化促進剤を導入することと、を含み、
    前記触媒が、５０ミクロン～９０ミクロンのメジアン粒径を有し、白金、ガリウム、及び担体材料を含み、
    前記流動化促進剤が、２０ミクロン～５０ミクロンのメジアン粒径を有し、白金、ガリウム、及び担体材料を含み、
    前記流動化促進剤が、前記触媒よりも少ない白金を含む、方法。
  14. 前記流動化促進剤が、前記触媒の白金の量の４０パーセント～９０パーセントの量の白金を含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記反応器システムに導入される前記流動化促進剤の量が、前記触媒の体積及び前記流動化促進剤の体積の合計の２体積パーセント～３０体積パーセントである、請求項１２又は１４に記載の方法。
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