JP6781764B2 - シクロペンタジエン及び／又はジシクロペンタジエンを製造する方法及びシステム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本発明は、２０１５年１１月４日に出願の米国特許出願第６２／２５０，７０２号および２０１６年２月２日出願の欧州出願第１６１５３７２９．５号の優先権および利益を主張する。
本発明は、シクロペンタジエンおよび／またはジシクロペンタジエンを含む、環式Ｃ５を製造(making)する方法およびシステムに関する。特に、本発明は、非環式Ｃ５炭化水素からシクロペンタジエンおよびジシクロペンタジエンを製造する方法およびシステムに関する。

シクロペンタジエン（ＣＰＤ）およびその二量体であるジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）は、化学産業界において、ポリマー物質、ポリエステル樹脂、合成ゴム、溶媒、燃料、燃料用添加物などの幅広い範囲の製品に使用されている非常に所望される粗原料である。通常、シクロペンタジエンは、液体フィード式水蒸気クラッキング（例えば、ナフサおよび重質フィード）法における少量の副生物として生成する。水蒸気クラッキング法は、軽質フィード（例えば、エタンおよびプロパンフィード）の使用にシフトしているので、ＣＰＤの需要は向上し続けているが、ＣＰＤの生成は減ってきている。シクロペンタンおよびシクロペンテンもやはり、溶媒として高い価値を有している一方、シクロペンテンは、ポリマーを生成するためのモノマーとして、および他の高価値化学品の出発原料として使用することができる。
したがって、需要に応じたＣＰＤ生成、すなわち、少量の副生物として生成するＣＰＤとは対照的に、フィードストックから主要生成物として生成するＣＰＤが必要とされている。米国特許第５，６３３，４２１号は、Ｃ２−Ｃ５パラフィンを脱水素化して、対応するオレフィンを得る方法を全般的に開示している。同様に、米国特許第２，９８２，７９８号は、３〜６個（これらを含む）の炭素原子を含む脂肪族炭化水素を脱水素化する方法を全般的に開示している。しかし、米国特許第５，６３３，４２１号も米国特許第２，９８２，７９８号も、豊富で低コストであるので、フィードストックとして望ましい非環式Ｃ５炭化水素からのＣＰＤ生成を開示していない。さらに、需要に応じたＣＰＤ生成法の設計には、多数の難題が存在する。例えば、Ｃ５炭化水素をＣＰＤに変換する反応は非常に吸熱性であり、低圧および高温が好都合であるが、ｎ−ペンタンおよび他のＣ５炭化水素の大幅なクラッキングが比較的低温（例えば、４５０℃〜５００℃）で起こる恐れがある。他の難題には、生成プロセスの間のコーキングによる触媒活性の損失が挙げられ、触媒からコークスを除去するさらなる処理が必要であり、触媒を害することなく反応器に熱の導入を直接行うために、酸素含有ガスを使用することができない。

ＤＣＰＤは、保管および運送の観点から、その後の化学合成用のフィード原料として、ＣＰＤよりも取り扱いが容易である。ＤＣＰＤおよびＣＰＤは、多くの用途において代替可能である。ある種の用途では、ＤＣＰＤは、ＣＰＤの代わりに直接使用するのが好ましい。ＣＰＤが必要となる他の用途に関すると、ＤＣＰＤは、使用時点において、レトロ−ディールス−アルダー(retro-Diels-Alder)反応により、熱的に脱重合（クラッキングとも称される）して、ＣＰＤにすることができる。
ＣＰＤを製造する従来的な方法は、通常、中程度の濃度のＣＰＤ、かなり高い濃度の非環式ジオレフィン、およびモノオレフィンを含むＣ５炭化水素ストリームを生成する。Ｃ５化学種の多数が、沸点が近く、共沸混合物を形成し、かつ蒸留温度において反応性であり、従来的な蒸留による生成物混合物からのＣＰＤ回収は、工業的に実現可能ではない。従来の回収スキームでは、ＣＰＤは、二量化法を利用する他のＣ５炭化水素から回収され、この二量化法により、ＣＰＤはディールス−アルダー反応を受けて、従来的な蒸留によって、Ｃ５炭化水素から容易に分離することができるＤＣＰＤが生成される。不運なことに、ＣＰＤはまた、ストリーム中に存在する他のジオレフィンと反応して、ＤＣＰＤが混入した、共二量体を生成する恐れもある。さらに、高次オリゴマーを含む反応も、中温から高温で起こる。これらの副反応により、望ましくない共二量体および高次のオリゴマーが生成され、これらは、さらなる下流において、多くの用途に要求される十分な純度を有するＤＣＰＤを生成するために、多段階クラッキングの繰り返しおよび二量化などの、処理ステップを必要とする。このようなプロセスは高価であり、収率は低く、ファウリングを引き起こす傾向があり得る。さらに、第１の反応器が大気圧未満で稼働している場合に起こる恐れがある、空気および酸素のＣＰＤ反応器、ならびに下流のプロセスおよび設備に入り込むことは、非常に望ましくない。しかし、ＣＰＤおよび／または水素分圧が上昇している場合、熱力学的平衡の制約により、非環式Ｃ５炭化水素のＣＰＤへの変換が抑制される。

したがって、上記の難題に対処する、ＣＰＤおよび／またはＤＣＰＤを生成するための方法およびシステムが必要とされている。

ＣＰＤの生成が非環式ジオレフィンよりも好都合となる触媒的非環式Ｃ５炭化水素変換法と、有効な分離法とその後のＣＰＤと非環式ジオレフィンとの間のディールス−アルダー反応の最小化とを組み合わせることにより、ＣＰＤを、高収率で生成することができ、ここから高純度ＤＣＰＤを生成することができることを見出した。さらに、ＣＰＤ反応器にＣ１−Ｃ４炭化水素を共フィードすることにより、反応器の出口圧は大気圧より高いレベルに増加し得、これにより、ＣＰＤおよび／または水素を許容される程低い分圧に維持しながら、空気および酸素が入り込むことが防止される。Ｃ１−Ｃ４炭化水素共フィードストックは、有利には、反応器生成物混合物から分離されて、ＣＰＤ反応器にリサイクルすることができる。
本発明の第１の態様は、シクロペンタジエン（ＣＰＤ）および／またはジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を製造する方法であって、（Ｉ）少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を含むＣ５フィードストック、少なくとも１つのＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質炭化水素共フィードストックを第１の反応器にフィードするステップであって、水素共フィードストックをフィードしてもよいステップ、（ＩＩ）変換条件下で、少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を触媒と接触させて、第１の反応器の出口から、ＣＰＤおよび非環式ジオレフィンを含むＣ５成分(components)；水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分；単環芳香族化合物；および多環芳香族化合物を含む第１の反応器の炭化水素流出物を得るステップを含む方法に関し、ステップ（Ｉ）において、（ｉ）出口における第１の反応器の炭化水素流出物の全絶対圧がＰ（ｆｒｅ）であり、（ｉｉ）出口における第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５炭化水素の全分圧がＰ（Ｃ５）であり、（ｉｉｉ）出口における第１の反応器の炭化水素流出物中の水素分圧がＰ（Ｈ２）であり、［Ｐ（Ｃ５）＋Ｐ（Ｈ２）］÷Ｐ（ｆｒｅ）≦０．９０であり、（ｉｖ）Ｐ（ｆｒｅ）は、絶対圧で１００キロパスカル超となるよう、十分な軽質炭化水素共フィードストックが与えられる。

本発明の第２の態様は、ＣＰＤおよび／またはＤＣＰＤを製造するシステムであって、（Ａ）少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を含むＣ５フィードストック、Ｃ１−Ｃ４炭化水素共フィードストックおよび任意選択(optional)の水素共フィードストックを受容するよう構成されている第１の反応器、（Ｂ）変換条件下で、非環式Ｃ５炭化水素の変換を触媒して、ＣＰＤおよび非環式ジオレフィンを含むＣ５成分；水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分；単環芳香族化合物；および多環芳香族化合物を含む第１の反応器の炭化水素流出物を生成することができる、第１の反応器内に搭載されている触媒、（Ｃ）第１の反応器の炭化水素流出物の少なくとも一部を受容するように、かつ（ｉ）ＣＰＤを含み、水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素が低減した第１のＣ５が豊富なフラクション、ならびに（ｉｉ）水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分が豊富なフラクションを生成するように構成されている第１の反応器と流体連通している第１の分離サブシステム、（Ｋ）軽質成分が豊富なフラクションの少なくとも一部を分離して、（ｉ）水素が豊富なフラクション、（ｉｉ）メタンが豊富なフラクション、および（ｉｉｉ）水素が低減したＣ２−Ｃ４が豊富なフラクションのうちの少なくとも１つを生成するよう構成されている軽質成分が豊富なフラクションの分離サブシステム、および（Ｌ）（Ｋ）からメタンが豊富なフラクションが生成される場合、その少なくとも一部（ａｔ ｐｏｒｔｉｏｎ）を第１の反応器にリサイクルするよう構成されているＣ１−Ｃ４リサイクル用チャネルを含み、さらに（Ｋ）から水素が豊富なフラクションが生成される場合、その少なくとも一部を第１の反応器にリサイクルするよう構成されている水素リサイクル用チャネルを含んでもよい、システムに関する。

本発明のＣＰＤおよび／またはＤＣＰＤを製造するための例示的な方法およびシステムの概要図である。 図１中の第１の分離サブシステムの詳細の概略図である。 図１のシステムと流体連通している２つの例示的な軽質成分が豊富なフラクションの分離サブシステムの一部の詳細の概要を例示している。 図１のシステムと流体連通している２つの例示的な軽質成分が豊富なフラクションの分離サブシステムの一部の詳細の概要を例示している。

本開示では、ある方法は、少なくとも１つの「ステップ」を含むものとして記載される。各ステップは、１つの行為であるか、または該方法において、１回または複数回、連続的または非連続的に実行されてもよい操作であると理解されるべきである。反対のことが指定されていない限り、または本文脈が別段明確に示さない限り、ある方法における各ステップは、１つまたは複数の他のステップと重複してまたは重複しないで、それらが列挙されている順序で、または場合によって他の順序で、逐次、行うことができる。さらに、１つもしくは複数のステップ、またはすべてのステップでさえも、同一または異なる回分の原料に関して、同時に行ってもよい。例えば、連続法では、ある方法における第１のステップを、該方法の最初にまさにフィードされる粗原料に関して行いながら、第２のステップを、第１のステップ中の早期時間にその方法にフィードされる粗原料を処理して生じる中間原料に関して同時に実行することができる。好ましくは、これらのステップは、記載されている順序で行われる。

別段示さない限り、本開示において量を示す数はすべて、すべての場合において、用語「約」によって修飾されているものと理解されたい。本明細書および特許請求の範囲において使用される正確な数値が、特定の実施形態を構成することもやはり理解すべきである。実施例において、データの精度を確実とする努力がなされている。しかし、測定データのいずれも、測定を行うために使用される技法および／または設備の限界による、ある種のレベルの誤差を本質的に含んでいることを理解すべきである。
元素の周期表に対するすべての数および言及は、別段の指定がない限り、Chemical and Engineering News, 63(5), 27 (1985)に説明されている、新しい表記法に基づいている。
定義
本明細書および添付の特許請求の範囲の目的のため、以下の用語が定義される。

用語「環式Ｃ５」または「ｃＣ５」は、以下に限定されないが、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエンおよびそれらのうちの２つ以上の混合物を含む。用語「環式Ｃ₅」または「ｃＣ₅」はまた、上述のいずれかのアルキル化類似体、例えばメチルシクロペンタン、メチルシクロペンテンおよびメチルシクロペンタジエンを含む。シクロペンタジエンは、周囲温度および圧力を含むある範囲の条件で、ディールス−アルダー縮合により、経時的に自発的に二量化して、ジシクロペンタジエンを形成することを、本発明の目的のために認識すべきである。
用語「非環式」は、以下に限定されないが、線状および分岐状の飽和体（ｓａｔｕｒａｔｅ）および非飽和体を含む。

用語「アルキル」は、飽和ヒドロカルビル基を含み、この基は、線状、分岐状、環式、または環式、線状および／もしくは分岐状の組合せとすることができる。
用語「芳香族化合物」は、ベンゼンなどの、共役二重結合を有する平面の環式ヒドロカルビルを意味する。本明細書で使用する場合、芳香族化合物という用語は、以下に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、クリセンおよびそれらのアルキル化体を含む、以下に限定されないが、ベンゼン、トルエンおよびキシレンおよび多核芳香族化合物（ＰＮＡ）を含む、１つまたは複数の芳香族環を含有する化合物を包含する。用語「Ｃ６＋芳香族化合物」は、以下に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、クリセンおよびそれらのアルキル化体を含む、以下に限定されないが、ベンゼン、トルエンおよびキシレンおよび多核芳香族化合物（ＰＮＡ）を含む、６個以上の環原子を有する芳香族環に基づく化合物を含む。
用語「ＢＴＸ」は、以下に限定されないが、ベンゼン、トルエンおよびキシレン（オルトおよび／またはメタおよび／またはパラ）の混合物を含む。

本明細書で使用する場合、用語「が豊富な」は、あるステップ前の混合物またはストリームから生成した所与の混合物またはストリーム中の成分を記載するために使用される場合、この成分が、このステップ前の混合物またはストリーム中のその濃度よりも高い所与の混合物またはストリーム中に、無視できない濃度で存在していることを意味する。したがって、あるステップ前のストリームから生成したＣ５が豊富なフラクションとは、そのステップ前のストリーム中のＣ５炭化水素の濃度よりも高い、無視できない濃度でＣ５炭化水素を含むフラクションである。
本明細書で使用する場合、用語「低減した」は、あるステップ前の混合物またはストリームから生成した所与の混合物またはストリーム中の成分を記載するために使用される場合、この成分が、このステップ前の混合物またはストリーム中のその濃度よりも低い所与の混合物またはストリーム中に、（無視し得る）濃度で存在していることを意味する。したがって、あるステップ前のストリームから生成した水素が低減したフラクションとは、このステップ前のストリーム中の水素の濃度よりも低い、（無視し得る）濃度で水素を含むフラクションである。
本明細書で使用する場合、「質量％」は、質量基準の割合を意味し、「体積％」は、体積基準の割合を意味し、「ｍｏｌ％」は、モル基準の割合を意味する。本明細書において表されている範囲はすべて、指定しない限り、または反対の記載がない限り、２つの特定の実施形態として、終端の両方を含むべきである。

「上部ストリーム」は、本明細書で使用する場合、その上のさらなるストリームを含むまたは含まない、分別カラムまたは反応器などの、容器の最頂部または側面に存在することができる。好ましくは、上部ストリームは、カラムの頂部近辺の位置で抜き取られる。好ましくは、上部ストリームは、少なくとも１つのフィードより上の位置で抜き取られる。「下部ストリーム」は、本明細書で使用する場合、容器のかなり底部または側面に存在し、側面に存在する場合、その下のさらなるストリームを含むまたは含まない、上部ストリームよりも低い位置に存在する。好ましくは、下部ストリームは、カラムの底部近辺の位置で抜き取られる。好ましくは、下部ストリームは、少なくとも１つのフィードより下の位置で抜き取られる。本明細書で使用する場合、「中部ストリーム」は、上部ストリームと下部ストリームとの間のストリームである。
用語「軽質炭化水素」は、それらの分子構造中に１〜４個の炭素原子を含む炭化水素を意味する。用語「軽質成分」は、水素、およびそれらの分子構造中に１〜４個の炭素原子を含む炭化水素を意味する。用語「水素」は、Ｈ₂分子を意味する。
用語「通常の沸点」は、１０１キロパスカルの圧力下での沸点を意味する。用語「蒸気」および「ガス」はどちらも、完全に蒸気である、完全にガスである、およびガスと蒸気との混合物である、相を意味することを含む。

本明細書で使用する場合、用語「実質的に含まない」とは、１質量％以下、例えば、≦０．８質量％、≦０．６質量％、≦０．５質量％、≦０．１質量％、≦０．０１質量％、または≦０．００１質量％にもなる濃度で含むことを意味する。
用語「モーガス」は、ガソリンの内燃機関において使用するのに燃料として好適な、有機化合物の混合物を意味する。
用語「コークス」は、以下に限定されないが、触媒組成物に吸着される水素含有率の低い炭化水素を含む。
用語「Ｃｎ」は、１分子あたりｎ個の炭素原子を有する炭化水素を意味し、ｎは正の整数である。すなわち、したがって、Ｃ５炭化水素フィードストックは、ｎ−ペンタン、２−メチル−ブタン、２，２−ジメチルペンタン、１−ペンテン、２−ペンテン、２−メチル−２−ブテン、３−メチル−２−ブテン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、シクロペンタン、シクロペンテンなどの、１分子あたり５個の炭素原子を有する、１つまたは複数の飽和または不飽和炭化水素を含む。
用語「Ｃｎ＋」は、１分子あたり少なくともｎ個の炭素原子を有する炭化水素を意味する。

用語「Ｃｎ−」は、１分子あたりｎ個以下の炭素原子を有する炭化水素を意味する。
用語「炭化水素」は、炭素に結合した水素を含有する化合物のクラスを意味し、（ｉ）飽和炭化水素化合物、（ｉｉ）不飽和炭化水素化合物、および（ｉｉｉ）様々なｎの値を有する炭化水素化合物の混合物を含めた、炭化水素化合物の混合物（飽和および／または不飽和）を包含する。
用語「Ｃ５フィードストック」は、主に、ノルマルペンタン（ｎ−ペンタン）および／またはイソペンタン（メチルブタンとも呼ばれる）であるフィードストックなどの、ｎ−ペンタンを含有するフィードストックを含み、シクロペンタンおよび／またはネオペンタン（２，２−ジメチルプロパンとも呼ばれる）という、より少量のフラクションを含む。
用語「単環芳香族化合物」は、その分子構造中に１つのベンゼン環を有する芳香族化合物を意味し、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼンなどのそのアルキル化体を含む。
用語「多環芳香族化合物」は、その分子構造中に２つ以上の芳香族環を有する芳香族化合物を意味し、そのアルキル化体を含む。
用語「第１０族金属」は、周期表の第１０族の元素を意味し、Ｎｉ、ＰｄおよびＰｔを含む。

用語「第１族アルカリ金属」は、周期表の第１族の元素を意味し、以下に限定されないが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓおよびそれらのうちの２つ以上の混合物を含み、水素は含まない。
用語「第２族アルカリ土類金属」は、周期表の第２族の元素を意味し、以下に限定されないが、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａおよびそれらのうちの２つ以上の混合物を含む。
用語「第１１族金属」は、周期表の第１１族の元素を意味し、以下に限定されないが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕおよびそれらのうちの２つ以上の混合物を含む。
用語「拘束係数」は、それらのどちらも参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第３，９７２，８３２号および米国特許第４，０１６，２１８号に定義されている。
本明細書で使用する場合、用語「ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブ」（または、「ＭＣＭ−２２ファミリーの物質」または「ＭＣＭ−２２ファミリー物質」または「ＭＣＭ−２２ファミリーゼオライト」）は、以下のうちの１つまたは複数を含む：
共通の第１度結晶ビルディングブロック単位胞（ｆｉｒｓｔ ｄｅｇｒｅｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｂｌｏｃｋ ｕｎｉｔ ｃｅｌｌ）から製造されたモレキュラーシーブであり、この単位胞はＭＷＷ骨格トポロジーを有する（単位胞は、原子を三次元空間に敷き詰めた場合に結晶構造を描写する原子の空間配置である。このような結晶構造は、その全内容が参照により組み込まれている、"Atlas of Zeolite Framework Types", Fifth edition, 2001で議論されている）、
このようなＭＷＷ骨格トポロジー単位胞の２次元敷き詰めであり、１つの単位胞の厚さ、好ましくは１つのｃ−単位胞の厚さからなる単層を形成する共通の第２度結晶構成要素から製造されるモレキュラーシーブ、
１つ超の単位胞の厚さの層が、１つの単位胞の厚さからなる単層を少なくとも２つ積層、充填または結合して製造される、１つまたはそれ超の単位胞の厚さの層である、共通の第２度構成要素から製造されるモレキュラーシーブ。このような第２度構成要素の積層は、規則様式、不規則様式、ランダム様式またはそれらの任意の組合せであってもよい、および
ＭＷＷ骨格トポロジーを有する単位胞の任意の規則的もしくはランダムな２次元または３次元の組合せによって製造されるモレキュラーシーブ。

ＭＣＭ−２２ファミリーは、１２．４±０．２５、６．９±０．１５、３．５７±０．０７および３．４２±０．０７オングストロームにｄ間隔極大（ｄ−ｓｐａｃｉｎｇ ｍａｘｉｍａ）を含むＸ線回折パターンを有する、そのようなモレキュラーシーブを含む。この物質を特徴づけるために使用するＸ線回折データは、入射放射線として銅のＫ−アルファ二重線および収集システムとしてシンチレーションカウンターおよび連結したコンピューターを装備した回折計を用いる標準技法によって得られる。
本明細書で使用する場合、用語「モレキュラーシーブ」は、用語「微孔質結晶性物質」と同義で使用される。
本明細書で使用する場合、用語「炭素選択性」は、個々の形成した環式Ｃ５、ＣＰＤ、Ｃ１およびＣ２−４中の炭素のモル数を、変換されたＣ５フィードストック中の炭素の総モル数により除算したものを意味する。用語「少なくとも３０％の環式Ｃ５への炭素選択性」は、変換されたＣ５フィードストック（ｎ−ペンタンなど）中の炭素１００モルあたり、環式Ｃ５の炭素が３０モル形成されたことを意味する。

本明細書で使用する場合、用語「変換」は、生成物に変換される、非環式Ｃ５炭化水素中の炭素のモル数を意味する。用語「前記非環式Ｃ５炭化水素の少なくとも７０％が生成物に変換」は、前記非環式Ｃ５炭化水素の少なくとも７０％のモルが生成物に変換されたことを意味する。
本明細書で使用する場合、用語「フェロシリケート」は、骨格構造中および／またはチャネルシステム中に、鉄を含有する、鉄含有微孔質結晶性構造を意味する。
用語「アルキル化ナフタレン」は、モノアルキル、ジアルキル、トリアルキルおよびテトラアルキルナフタレンを含む。
フィードストック

本明細書において有用な非環式Ｃ５炭化水素を含むＣ５フィードストックは、原油または天然ガス凝縮物から得ることができ、バージン（ｖｉｒｇｉｎ）Ｃ５を含むことができ、流動接触クラッキング（ＦＣＣ）、改質、ハイドロクラッキング、水素化処理、コーキングおよび水蒸気クラッキングなどの精製法および化学法により生成するクラッキングされたＣ５（様々な不飽和度：アルケン、ジアルケン、アルキン）を含むことができる。
１つまたは複数の実施形態では、本発明の方法において有用なＣ５フィードストックは、ペンタン、ペンテン、ペンタジエンおよびそれらのうちの２つ以上の混合物を含む。好ましくは、１つまたは複数の実施形態では、Ｃ５フィードストックは、少なくとも約５０質量％、または６０質量％、または７５質量％、または９０質量％の飽和非環式Ｃ５炭化水素、理想的にはｎ−ペンタン、または約５０質量％〜約１００質量％の範囲の飽和非環式Ｃ５炭化水素、理想的にはｎ−ペンタンを含む。好ましくは、２−メチルブタンが、１０質量％未満で存在する。

Ｃ５フィードストックは、ベンゼンなどのＣ６芳香族化合物を含まなくてもよい。好ましくは、Ｃ６芳香族化合物は、５質量％未満、または１質量％未満、または０．０１質量％未満で存在し、または０質量％になることさえある。
Ｃ５フィードストックは、トルエン、および／またはキシレン（オルト、メタおよびパラ）のうち１つまたは複数を含まなくてもよい。好ましくは、トルエンおよびキシレン（オルト、メタおよびパラ）は、Ｃ５フィードストック中に、５質量％未満、好ましくは１質量％未満で存在し、好ましくは、０．０１質量％未満、好ましくは０質量％で存在する。
Ｃ５フィードストックは、Ｃ６＋芳香族化合物を含まなくてもよく、好ましくは、Ｃ６＋芳香族化合物は、５質量％未満、好ましくは１質量％未満で存在し、好ましくは０．０１質量％未満、好ましくは０質量％で存在する。
Ｃ５フィードストックは、Ｃ６＋化合物を含まなくてもよく、好ましくは、Ｃ６＋化合物は、５質量％未満、好ましくは１質量％未満で存在し、好ましくは０．０１質量％未満、好ましくは０質量％で存在し、好ましくは、任意のＣ６＋芳香族化合物は、５質量％未満、好ましくは、１質量％未満で存在し、好ましくは、０．０１質量％未満、好ましくは０質量％で存在する。

本発明では、Ｃ５フィードストックに含有されている非環式Ｃ５炭化水素は、触媒を搭載した第１の反応器にフィードされ、ここで、非環式Ｃ５炭化水素は変換条件下で触媒に接触し、接触すると、非環式Ｃ５炭化水素分子の少なくとも一部がＣＰＤ分子に変換され、ＣＰＤを含んでおり、他の環式炭化水素（例えば、シクロペンタンおよびシクロペンテンなどのＣ５環式炭化水素）を含んでもよい反応生成物は、第１の反応器の炭化水素流出物として、第１の反応器を出る。
好ましくは、水素を含み、Ｃ１−Ｃ４炭化水素などの軽質炭化水素を含んでもよい、水素共フィードストックも第１の反応器にフィードされる。好ましくは、水素共フィードストックの少なくとも一部が、第１の反応器にフィードされる前に、Ｃ５フィードストックと混和される。フィードが触媒と最初に接触するようになる入り口の位置にあるフィード混合物中に水素が存在することにより、触媒粒子上でのコークスの形成が防止されるまたは減少する。

本発明の方法では、Ｃ１−Ｃ４炭化水素もまた、第１の反応器に共フィードされる。ＣＰＤ反応器にＣ１−Ｃ４炭化水素を共フィードすることによって、（ｉ）ＣＰＤ反応器の出口を出る第１の反応器の炭化水素流出物の全圧力を大気圧よりも高いレベルで実現することができ、これによりＣＰＤ反応器および下流の分離システムへの空気／酸素の入り込みが最小化され、かつ（ｉｉ）第１の反応器の炭化水素流出物における水素および／またはＣＰＤの分圧を比較的低く実現することができ、これにより、非環式Ｃ５炭化水素のＣＰＤへの高い変換率が可能になる。ＣＰＤは酸素と反応して、本システムにおいて不安定な化学種を形成する恐れがあることが知られている。さらに、非環式Ｃ５炭化水素からＣＰＤおよび水素への総合的な変換は、体積の実質的な増加をもたらすので（システムの全圧が一定であると仮定する）、反応混合物において、ＣＰＤの分圧が低いことおよび／または水素の分圧が低いことが、非環式Ｃ５のＣＰＤへの変換に好都合である。
Ｃ１−Ｃ４炭化水素は、飽和もしくは不飽和な線状または分岐状の、比較的純粋な単一物質、あるいは混合物とすることができる。有用なＣ１−Ｃ４炭化水素共フィードストックの非限定例はまた、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、ブタン、２−メチルプロパンおよびそれらの混合物を含む。好ましくは、Ｃ１−Ｃ４炭化水素共フィードストックは、少なくともＣｃ１ｍｏｌ％の濃度のメタンを含み、Ｃｃ１は、第１の反応器にフィードされるＣ１−Ｃ４炭化水素の総量に対して、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９８または９９とすることができる。代替的に、Ｃ１−Ｃ４炭化水素共フィードストックは、少なくともＣｃ２ｍｏｌ％の濃度のエタンを含み、Ｃｃ２は、第１の反応器にフィードされるＣ１−Ｃ４炭化水素の総量に対して、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９８または９９とすることができる。メタンは、反応条件下では反応性が低いので好ましい。エタンは、沸点がより高いので好ましく、したがって、分離／リサイクルコストはより低い。Ｃ１−Ｃ４共フィードストックは、ＣＰＤ反応器から生成する生成物混合物から分離されて、次に、ＣＰＤ反応器にリサイクルすることができる。代替的または追加的に、Ｃ１−Ｃ４炭化水素フィードストックは、天然ガスから、またはハイドロクラッキング、流動接触クラッキング、コーキング及び/又は水蒸気クラッキングなどの精製法または化学法からなどの他の供給源から得ることができる。これらの供給源から得られるＣ１−Ｃ４は、非環式Ｃ５炭化水素をＣＰＤに変換するために使用される触媒に悪影響を及ぼす恐れがある、非炭化水素種（例えば、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ、Ａｓ、Ｈｇを含有する化学種）を除去するための処理（例えば、アルカリ洗浄、アミン洗浄、水洗、吸着床）を要求することがある。

以下に一層詳細に記載されている触媒組成物は、１２未満の範囲の拘束係数を好ましくは有する微孔質結晶性メタロシリケート、第１族アルカリ金属および／または第２族アルカリ土類金属と組み合わせた第１０族金属を含んでもよく、第１１族金属を含んでもよい。触媒は、以下に一層詳細に記載されている方法を使用することにより製造することができる。

第１の反応器は、プラグ流反応器または他の反応器の構成とすることができる。触媒は、固定床（ｆｉｘｅｄ ｂｅｄ）、触媒粒子流体などとして搭載することができる。本明細書で使用する場合、用語「反応器」とは、化学反応が起こる任意の容器を指す。反応器は、個別の反応器、ならびに単一反応器の器具内の反応ゾーン、および適用可能な場合、多重反応器にまたがる反応ゾーンの両方を含む。言い換えると、および一般にあるように、単一反応器は、多重反応ゾーンを有することができる。説明が、第１および第２の反応器を指す場合、当業者は、このような言及は、２つの反応器、ならびに第１および第２の反応ゾーンを有する単一反応器を含むことを容易に認識するであろう。同様に、第１の反応器の炭化水素流出物および第２の反応器の流出物は、それぞれ、単一反応器の第１の反応ゾーンおよび第２の反応ゾーンからの流出物を含むことが認識されているであろう。

本明細書で使用する場合、用語「移動床」反応器とは、９５％未満の空のフラクションを有する固体床を維持するために、ガス空塔速度（Ｕ）が固体粒子の希薄相空気輸送に要求される速度未満になるよう、固体（例えば、触媒粒子）およびガス流と接触しているゾーンまたは容器を指す。移動床反応器では、固体（例えば、触媒物質）は、反応器中を通ってゆっくりと進むことができ、反応器の底部から抜き取ることができ、反応器の頂部に添加することができる。移動床反応器は、固定または移動充填床レジーム（ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｏｒ ｍｏｖｉｎｇ ｐａｃｋｅｄ−ｂｅｄ ｒｅｇｉｍｅ）（Ｕ＜Ｕ_mf）、バブリングレジーム（ｂｕｂｂｌｉｎｇ ｒｅｇｉｍｅ）（Ｕ_mf＜Ｕ＜Ｕ_mb）、スラッギングレジーム（ｓｌｕｇｇｉｎｇ ｒｅｇｉｍｅ）（Ｕ_mb＜Ｕ＜Ｕ_c）、乱流流動化遷移レジーム（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｏ ａｎｄ ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｍｅ）（Ｕ_c＜Ｕ＜Ｕ_tr）、および高速流動化レジーム（ｆａｓｔ−ｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｍｅ）（Ｕ＞Ｕ_tr）を含めた、いくつかのフローレジーム下で稼働することができ、ここで、Ｕ_mfは最小流動化速度であり、Ｕ_mbは最小バブリング速度であり、Ｕ_cは圧力ピークが変動する速度であり、Ｕ_trは輸送速度である。これらの異なる流動化レジームは、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、Kunii, D., Levenspiel, O., Chapter 3 of Fluidization Engineering, 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991および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」（ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｂｅｄ）反応器とは、ガス空塔速度（Ｕ）が、反応ゾーンの少なくとも一部において、固体粒子（例えば、触媒粒子）を流動化するのに要求される最小速度である、最小流動化速度（Ｕ_mf）未満（Ｕ＜Ｕ_mf）となるよう、ならびに／またはガス−固体の逆混合を最小化するために、反応器内部を使用することにより、ガスおよび／もしくは固体特性（温度、ガスまたは固体組成物など）の勾配を反応器床の軸の上方向に維持しながら、最小流動化速度より大きな速度で稼働するように粒子がガス流と接触するゾーンまたは容器を指す。最小流動化速度の記載は、例えば、Kunii, D., Levenspiel, O., Chapter 3 of Fluidization Engineering, 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991およびWalas, S. M., Chapter 6 of Chemical Process Equipment, Revised 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010に示されている。固定床（ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｂｅｄ）反応器は、「循環式固定床（ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｂｅｄ）反応器」とすることもでき、これは、反応器への固体（例えば、触媒物質）の移動、および固体（例えば、触媒物質）の少なくとも一部の再循環を伴う、固定床（ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｂｅｄ）を指す。例えば、固体（例えば、触媒物質）は、反応器から抜き取られることができる、生成物ストリームから再生成される、再加熱されるおよび／または分離されることができ、次に、反応器に戻すことができる。

本明細書で使用する場合、用語「流動床」反応器とは、９５％未満の空のフラクションを有する固体床を維持するために、ガス空塔速度（Ｕ）が、固体粒子を流動化するのに十分となり（すなわち、最小流動化速度Ｕ_mf超）、かつ固体粒子の希薄相空気輸送に要求される速度未満になるよう、固体（例えば、触媒粒子）およびガス流と接触しているゾーンまたは容器を指す。本明細書で使用する場合、用語「カスケード型流動床」は、固体またはガスが１つの流動床から別の流動床に順に送り込まれるにつれて、ガスおよび／または固体の特性（温度、ガスまたは固体組成、圧力など）に勾配が存在し得るよう、個々の流動床の直列配列を意味する。最小流動化速度の軌跡は、例えば、Kunii, D., Levenspiel, O., Chapter 3 of Fluidization Engineering, 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991およびWalas, S. M., Chapter 6 of Chemical Process Equipment, Revised 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 2010に示されている。流動床反応器は、「循環式流動床反応器」などの移動流動床反応器とすることができ、これは、反応器への固体（例えば、触媒物質）の移動、および固体（例えば、触媒物質）の少なくとも一部の再循環を伴う、流動床を指す。例えば、固体（例えば、触媒物質）は、反応器から抜き取られることができる、生成物ストリームから再生成される、再加熱されるおよび／または分離されることができ、次に、反応器に戻すことができる。

本明細書で使用する場合、用語「ライザー」反応器（輸送反応器としても知られている）とは、高速流動化または空気輸送流動化レジームにおいて、固体（例えば、触媒物質）を正味で上方向に輸送するために使用される、ゾーンまたは容器（垂直円筒状パイプなど）を指す。高速流動化および空気輸送流動化レジームは、輸送速度（Ｕ_tr）よりも大きなガス空塔速度（Ｕ）によって特徴づけられる。高速流動化および空気輸送流動化レジームもやはり、Kunii, D., Levenspiel, O., Chapter 3 of Fluidization Engineering, 2^nd Edition, Butterworth-Heinemann, Boston, 1991および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。循環式流動床反応器などの流動床反応器は、ライザー反応器として操作され得る。

本明細書で使用する場合、用語「並流」とは、実質的に同じ方向への、２つのストリーム（例えば、ストリーム（ａ）、ストリーム（ｂ））の流れを指す。例えば、ストリーム（ａ）が、少なくとも１つの反応ゾーンの頂部から底部まで流れ、ストリーム（ｂ）が、少なくとも１つの反応ゾーンの頂部から底部まで流れる場合、ストリーム（ａ）の流れは、ストリーム（ｂ）の流れと並流していると見なされると思われる。反応ゾーン内の小さな規模で、流れが並流となることができない領域が存在することがある。
本明細書で使用する場合、用語「向流」とは、実質的に反対方向の、２つのストリーム（例えば、ストリーム（ａ）、ストリーム（ｂ））の流れを指す。例えば、ストリーム（ａ）が、少なくとも１つの反応ゾーンの頂部から底部まで流れ、ストリーム（ｂ）が、少なくとも１つの反応ゾーンの底部から頂部まで流れる場合、ストリーム（ａ）の流れは、ストリーム（ｂ）の流れと向流していると見なされると思われる。反応ゾーン内の小さな規模では、流れが向流となることができない領域が存在することがある。
非環式Ｃ５変換法
環式Ｃ５化合物を含む生成物への非環式Ｃ５炭化水素の変換法は、以下に限定されないが、本明細書に記載されている触媒組成物を含めた、１つまたは複数の触媒組成物の存在下で、非環式Ｃ５変換条件下、Ｃ５フィードストックを接触させて前記生成物を形成するステップを含み、水素も接触させてもよい。非環式Ｃ５フィードストックの変換法の生成物は、環式Ｃ５化合物を含む。環式Ｃ５化合物は、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエンのうちの１つまたは複数を含むことができ、それらの混合物を含む。

１つまたは複数の実施形態では、非環式Ｃ５変換条件は、少なくとも、温度、分圧および毎時質量空間速度（ＷＨＳＶ）含む。温度は、約４００℃〜約７００℃の範囲、または約４５０℃〜約６５０℃の範囲、好ましくは約５００℃〜約６００℃の範囲にある。分圧は、約３〜約１００ｐｓｉ（２１〜６８９キロパスカル）の範囲、または約３〜約５０ｐｓｉ（２１〜３４５キロパスカル）の範囲、好ましくは約３〜約２０ｐｓｉ（２１〜１３８キロパスカル）の範囲にある。毎時質量空間速度は、約１〜約５０時^-1の範囲、または約１〜約２０時^-1の範囲にある。このような条件には、任意選択的な水素共フィードと非環式Ｃ５炭化水素とのモル比が、約０〜３の範囲、または約０．５〜約２の範囲で含まれる。このような条件はまた、非環式Ｃ５フィードを含む共フィードＣ１−Ｃ４炭化水素を含んでもよい。

１つまたは複数の実施形態では、本発明は、ｎ−ペンタンからシクロペンタンに変換する方法であって、４００℃〜７００℃の温度、３〜約１００ｐｓｉａの分圧および１〜約５０時^-1の毎時質量空間速度で、以下に限定されないが、本明細書に記載されている触媒組成物を含む、１つまたは複数の触媒組成物とｎ−ペンタンを接触させ、さらに水素も接触させてもよい（存在する場合、通常、Ｈ₂は、水素とｎ−ペンタンとのモル比０．０１〜３．０で存在する）シクロペンタジエンを形成するステップを含む方法に関する。
触媒の存在下で、いくつかの所望されるおよび望ましくない副反応が起こることがある。この反応の正味の影響は、水素の生成および全量の増加（一定全圧と仮定する）である。特に所望される全体的な反応の１つ（すなわち、中間反応ステップは示されていない）は、以下である：
ｎ−ペンタン→ＣＰＤ＋３Ｈ₂。
付加的な全体的な反応は、これらに限定されないが、以下を含む：
ｎ−ペンタン→１，３−ペンタジエン＋２Ｈ₂、
ｎ−ペンタン→１−ペンテン＋Ｈ₂、
ｎ−ペンタン→２−ペンテン＋Ｈ₂、
ｎ−ペンタン→２−メチル−２−ブテン＋Ｈ₂、
ｎ−ペンタン→シクロペンタン＋Ｈ₂、
シクロペンタン→シクロペンテン＋Ｈ₂、または
シクロペンテン→ＣＰＤ＋Ｈ₂。

第１の反応器の内部の流体は、実質的に、気相中に存在している。第１の反応器の出口では、好ましくは気相中では、第１の反応器の炭化水素流出物が得られる。第１の反応器の炭化水素流出物は、とりわけ、以下の炭化水素：多環芳香族化合物などの８個超の炭素原子を含む重質成分；単環芳香族化合物などのＣ８、Ｃ７およびＣ６炭化水素；ＣＰＤ（所望の生成物）；ｎ−ペンタンなどの未反応Ｃ５フィードストック物質；ペンテン（例えば、１−ペンテン、２−ペンテン）、ペンタジエン（例えば、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン）、シクロペンタン、シクロペンテン、２−メチルブタン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−１，３−ブタジエン、２，２−ジメチルプロパンなどのＣ５副生物；ブタン、１−ブテン、２−ブテン、１，３−ブタジエン、２−メチルプロパン、２−メチル−１−プロペンなどのＣ４副生物；プロパン、プロペンなどのＣ３副生物、エタンおよびエテンなどのＣ２副生物、メタンおよび水素からなる混合物を含むことができる。
第１の反応器の炭化水素流出物は、第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５炭化水素の総質量に対して、Ｃ（ＣＰＤ）１質量％の濃度でＣＰＤを含むことができ、ａ１≦Ｃ（ＣＰＤ）１≦ａ２（ａ１およびａ２は、ａ１＜ａ２である限り、独立して、１５、１６、１８、２０、２２、２４、２５、２６、２８、３０、３２、３４、３５、３６、３８、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０または８５とすることができる）である。

第１の反応器の炭化水素流出物は、第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５炭化水素の総質量に対して、Ｃ（ＡＤＯ）１質量％の全濃度で非環式ジオレフィンを含むことができ、ｂ１≦Ｃ（ＡＤＯ）１≦ｂ２（ｂ１およびａ２は、ｂ１＜ｂ２である限り、独立して、２０、１８、１６、１５、１４、１２、１０、８、６、５、４、３、２、１または０．５とすることができる）である。好ましくは、０．５≦Ｃ（ＡＤＯ）≦１０である。好ましくは、非環式ジオレフィンは、第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５成分の総質量に対して、Ｃ（ＰＴＤ）１質量％の濃度で１，３−ペンタジエンを含み、ｃ１≦Ｃ（ＰＴＤ）１≦ｃ２（ｃ１およびｃ２は、ｃ１＜ｃ２である限り、独立して、２０、１８、１６、１５、１４、１２、１０、８、６、５、４、３、２、１、０．５または０．３とすることができる）である。

第１の反応器中の触媒の使用および反応条件の選択の結果、第１の反応器の炭化水素流出物中のＣＰＤと非環式ジオレフィンとの高いモル比は、Ｃ（ＣＰＤ）１／Ｃ（ＡＤＯ）１≧１．５、好ましくは、１．６、１．８、２．０、２．２、２．４、２．５、２．６、２．８、３．０、３．２、３．４、３．５、３．６、３．８、４．０、５．０、６．０、８．０、１０、１２、１４、１５、１６、１８または２０となるよう、実現することができる。Ｃ（ＣＰＤ）１／Ｃ（ＡＤＯ）１の比が高いと、その後の処理ステップにおいて、ＣＰＤと非環式ジエンとの間のディールス−アルダー反応の結果として、ＣＰＤ損失が顕著に減少し、したがって、本発明の方法により、その後に生成するＤＣＰＤフラクションに対して高いＤＣＰＤ収率および高いＤＣＰＤ純度の実現が可能となる。
望ましくは、第１の反応器の炭化水素流出物の全絶対圧および温度は、ＤＣＰＤを形成するＣＰＤの二量化が実質的に回避され、ＣＰＤと非環式ジエンとの間のディールス−アルダー反応が実質的に阻害されるようなレベルで維持すべきである。
第１の反応器にＣ１−Ｃ４炭化水素を共フィードする結果として、第１の反応器の出口における第１の反応器の炭化水素流出物の全絶対圧（Ｐ（ｆｒｅ））は、有利には、少なくとも、絶対圧でＰ（ｆｒｅ）１００キロパスカルであり、この場合、Ｐ（ｆｒｅ）１は、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１５０、１６０、１８０、２００、２５０、または３００にさえなることができる。好ましくは、Ｐ（ｆｒｅ）≧１１０である。出口の第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５炭化水素の全分圧はＰ（Ｃ５）であり、出口の第１の反応器の炭化水素流出物中の水素の分圧は、Ｐ（Ｈ２）である。Ｃ１−Ｃ４炭化水素（ｈｙｄｒｏｃａｂｏｎ）を共フィードする結果として、以下を満足するのが有利である：
Ｒ１≦［Ｐ（Ｃ５）＋Ｐ（Ｈ２）］÷Ｐ（ｆｒｅ）≦Ｒ２
（式中、Ｒ１＜Ｒ２である限り、Ｒ１およびＲ２は、独立して、０．９０、０．８５、０．８０、０．７５、０．７０、０．６５、０．６０、０．５５、０．５０、０．４５、０．４０、０．３５、０．３０、０．２５、０．２０、０．１５または０．１０とすることができる）。好ましくは、Ｒ１は０．４０であり、Ｒ２は０．９０である。好ましくは、Ｐ（Ｃ５）とＰ（Ｈ２）の合計は、絶対圧でＰ（Ｃ５Ｈ２）１キロパスカルから絶対圧でＰ（Ｃ５Ｈ２）２キロパスカルの範囲にあり、この場合、Ｐ（Ｃ５Ｈ２）１およびＰ（Ｃ５Ｈ２）２は、独立して、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５とすることができる。好ましくは、Ｐ（Ｃ５Ｈ１）２≦７０である。

触媒組成物
本明細書において有用な触媒組成物は、結晶性アルミノシリケート、結晶性フェロシリケートなどの微孔質結晶性メタロノシリケート、または他の金属含有結晶性シリケート（金属または金属含有化合物が、結晶性シリケート構造内部で分散されており、結晶骨格の一部であってもよく、またはその一部でなくてもよいものなど）を含む。本明細書における触媒組成物として有用な微孔質結晶性メタロシリケート骨格のタイプは、以下に限定されないが、ＭＷＷ、ＭＦＩ、ＬＴＬ、ＭＯＲ、ＢＥＡ、ＴＯＮ、ＭＴＷ、ＭＴＴ、ＦＥＲ、ＭＲＥ、ＭＦＳ、ＭＥＬ、ＤＤＲ、ＥＵＯおよびＦＡＵを含む。
本明細書における使用に特に好適な微孔質メタロシリケートは、骨格タイプがＭＷＷ、ＭＦＩ、ＬＴＬ、ＭＯＲ、ＢＥＡ、ＴＯＮ、ＭＴＷ、ＭＴＴ、ＦＥＲ、ＭＲＥ、ＭＦＳ、ＭＥＬ、ＤＤＲ、ＥＵＯおよびＦＡＵのものを含み、元素周期表の第８族、１１族および１３族からの１つまたは複数の金属（好ましくは、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａおよび／またはＩｎのうちの１つまたは複数の）は、合成中に結晶構造に組み込まれるか、または結晶化の後に含浸される。メタロシリケートには、１つまたは複数の金属が存在していることがあり、例えば、物質は、フェロシリケートと称されてもよいが、少量のアルミニウムを依然として含有している可能性が最も高いことが認識される。

微孔質結晶性メタロシリケートは、１２未満、代替的に１〜１２、代替的に３〜１２の拘束係数を好ましくは有する。本明細書において有用なアルミノシリケートは、１〜１２、代替的に３〜１２などの１２未満の拘束係数を有しており、以下に限定されないが、ゼオライトベータ、モルデナイト、フォージャサイト、ゼオライトＬ、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−４８、ＺＳＭ−５０、ＺＳＭ−５７、ＺＳＭ−５８、ＭＣＭ−２２のファミリーの物質、およびそれらのうちの２つ以上の混合物を含む。好ましい実施形態では、微孔質結晶性アルミノシリケートは、約３〜約１２の拘束係数を有しており、ＺＳＭ−５である。

ＺＳＭ−５は、米国特許第３，７０２，８８６号に記載されている。ＺＳＭ−１１は、米国特許第３，７０９，９７９号に記載されている。ＺＳＭ−２２は、米国特許第５，３３６，４７８号に記載されている。ＺＳＭ−２３は、米国特許第４，０７６，８４２号に記載されている。ＺＳＭ−３５は、米国特許第４，０１６，２４５号に記載されている。ＺＳＭ−４８は、米国特許第４，３７５，５７３号に記載されており、ＺＳＭ−５０は、米国特許第４，６４０，８２９号に記載されており、ＺＳＭ−５７は、米国特許第４，８７３，０６７号に記載されている。ＺＳＭ−５８は、米国特許第４，６９８，２１７号に記載されている。拘束係数およびその決定用の方法は、米国特許第４，０１６，２１８号に記載されている。前述の特許の各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
ＭＣＭ−２２ファミリーの物質は、ＭＣＭ−２２、ＰＳＨ−３、ＳＳＺ−２５、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、ＥＲＢ−１、ＥＭＭ−１０、ＥＭＭ−１０−Ｐ、ＥＭＭ−１２、ＥＭＭ−１３、ＵＺＭ−８、ＵＺＭ−８ＨＳ、ＩＴＱ−１、ＩＴＱ−２、ＩＴＱ−３０、およびそれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される。

ＭＣＭ−２２ファミリーの物質には、ＭＣＭ−２２（米国特許第４，９５４，３２５号に記載されている）、ＰＳＨ−３（米国特許第４，４３９，４０９号に記載されている）、ＳＳＺ−２５（米国特許第４，８２６，６６７号に記載されている）、ＥＲＢ−１（ＥＰ０２９３０３２に記載されている）、ＩＴＱ−１（米国特許第６，０７７，４９８号に記載されている）およびＩＴＱ−２（ＷＯ９７／１７２９０に記載されている）、ＭＣＭ−３６（米国特許第５，２５０，２７７号に記載されている）、ＭＣＭ−４９（米国特許第５，２３６，５７５号に記載されている）、ＭＣＭ−５６（米国特許第５，３６２，６９７号に記載されている）、およびそれらのうちの２つ以上の混合物が含まれる。ＭＣＭ−２２ファミリーに含まれる関連するゼオライトは、ＵＺＭ−８（米国特許第６，７５６，０３０号に記載されている）およびＵＺＭ−８ＨＳ（米国特許第７，７１３，５１３号に記載されている）であり、これらのどちらも、ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブとして使用するのにやはり好適である。
１つまたは複数の実施形態では、微孔質結晶性メタロシリケートは、約３超、または約２５超、または約５０超、または約１００超、または４００超、または約１００〜約２，０００、または約１００〜約１，５００、または約５０〜２，０００、または約５０〜１，２００の範囲のＳｉ／Ｍモル比を有する。

１つまたは複数の実施形態では、微孔質結晶性アルミノシリケートは、約３超、または約２５超、または約５０超、または約１００超、または約４００超、または約１００〜約４００、または約１００〜約５００、または約２５〜約２，０００、または約５０〜約１，５００、または約１００〜１，２００、または約１００〜１，０００の範囲のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比を有する。
本発明の別の実施形態では、微孔質結晶性メタロシリケート（アルミノシリケートなど）は、第１０族金属または金属化合物と組み合わされ、さらに１つ、２つ、３つもしくはそれ超の第１族、第２族または第１１族の金属あるいは金属化合物と組み合わされてもよい。
１つまたは複数の実施形態では、第１０族金属は、Ｎｉ、ＰｄおよびＰｔ、好ましくはＰｔを含むか、またはこれらからなる群から選択される。前記触媒組成物の第１０族金属の含有率は、該触媒組成物の質量に対して、少なくとも０．００５質量％である。１つまたは複数の実施形態では、第１０族の含有率は、該触媒組成物の質量に対して、約０．００５質量％〜約１０質量％または約０．００５質量％〜最大約１．５質量％の範囲である。

１つまたは複数の実施形態では、第１族アルカリ金属は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓおよびそれらのうちの２つ以上の混合物、好ましくは、Ｎａを含むか、またはこれらからなる群から選択される。
１つまたは複数の実施形態では、第２族アルカリ土類金属は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａおよびそれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される。
１つまたは複数の実施形態では、第１族アルカリ金属は酸化物として存在し、この金属は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびそれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される。１つまたは複数の実施形態では、第２族アルカリ土類金属は酸化物として存在し、この金属は、Ｂｅ、マグネシウム、カルシウム、Ｓｒ、Ｂａ、およびそれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される。１つまたは複数の実施形態では、第１族アルカリ金属は、酸化物として存在し、この金属は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびそれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択され、第２族アルカリ土類金属は、酸化物として存在し、この金属は、Ｂｅ、マグネシウム、カルシウム、Ｓｒ、Ｂａ、およびそれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される。

１つまたは複数の実施形態では、第１１族金属は、銀、金、銅、好ましくは銀もしくは銅を含むか、またはこれらからなる群から選択される。前記触媒組成物の第１１族金属の含有率は、該触媒組成物の質量に対して、少なくとも０．００５質量％である。１つまたは複数の実施形態では、第１１族の含有率は、該触媒組成物の質量に対して、約０．００５質量％〜約１０質量％、または約０．００５質量％〜最大約１．５質量％の範囲である。
１つまたは複数の実施形態では、本触媒組成物は、２５未満、代替的に１５未満、代替的に１〜２５、代替的に１．１〜１５のアルファ値（第１０族金属、好ましくは白金を添加する前に測定した場合）を有する。
アルミノシリケートの１つまたは複数の実施形態では、前記第１族アルカリ金属とＡｌとのモル比は、少なくとも約０．５、または少なくとも約０．５〜最大約３、好ましくは少なくとも約１、より好ましくは少なくとも約２である。
アルミノシリケートの１つまたは複数の実施形態では、前記第２族アルカリ土類金属とＡｌとのモル比は、少なくとも約０．５、または少なくとも約０．５〜最大約３、好ましくは少なくとも約１、より好ましくは少なくとも約２である。

１つまたは複数の実施形態では、前記第１１族金属と第１０族金属とのモル比は、少なくとも約０．１、または少なくとも約０．１〜最大約１０、好ましくは少なくとも約０．５、より好ましくは少なくとも約１である。１つまたは複数の実施形態では、第１１族アルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）は、酸化物として存在し、この金属は、金、銀および銅、ならびにそれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される。
好ましくは、本明細書において有用な触媒組成物は、４００〜８００℃の範囲の温度、絶対圧で１０〜１，０００キロパスカルの範囲の圧力、および１〜１００時^-1の範囲のＷＨＳＶを含む変換条件で用いられる。１つまたは複数の実施形態では、本発明の触媒組成物の使用により、等モル量のＨ₂を含むｎ−ペンタン含有フィードストック、約５５０℃〜約６００℃の範囲の温度、３〜１０ｐｓｉａの間のｎ−ペンタンの分圧、および１０〜２０時^-1のｎ−ペンタンの毎時質量空間速度である非環式Ｃ５変換条件下で、前記非環式Ｃ５フィードストックの少なくとも約６０％、または少なくとも約７５％、または少なくとも約８０％、または約６０％〜約８０％の範囲の変換率がもたらされる。

１つまたは複数の実施形態では、本発明の触媒組成物のいずれか１つの使用により、等モル量のＨ₂を含むｎ−ペンタンのフィードストック、約５５０℃〜約６００℃の範囲の温度、３〜１０ｐｓｉａの間のｎ−ペンタンの分圧、および１０〜２０時^-1の間のｎ−ペンタンの毎時質量空間速度を含む非環式Ｃ５変換条件下で、少なくとも約３０％、または少なくとも約４０％、または少なくとも約５０％、または約３０％〜約８０％の範囲の環式Ｃ５化合物への炭素選択性がもたらされる。
１つまたは複数の実施形態では、本発明の触媒組成物のいずれか１つの使用により、等モル量のＨ₂を含むｎ−ペンタンのフィードストック、約５５０℃〜約６００℃の範囲の温度、３〜１０ｐｓｉａの間のｎ−ペンタンの分圧、および１０〜２０時^-1の間のｎ−ペンタンの毎時質量空間速度を含む非環式Ｃ５変換条件下で、少なくとも約３０％、または少なくとも約４０％、または少なくとも約５０％、または約３０％〜約８０％の範囲のシクロペンタジエンへの炭素選択性がもたらされる。
本発明の触媒組成物は、マトリックスまたは結合剤材料と組み合わされて、触媒組成物は耐消耗性、および炭化水素の変換用途で使用されている間に曝露される過酷な条件に対してより耐性になることができる。この組み合わされた組成物は、本発明のマトリックス（結合剤）および材料を合わせた質量に対して、本発明の物質を１〜９９質量％含有することができる。微結晶性物質およびマトリックスの相対的比率は、幅広く変動し得、結晶の含有率は、該コンポジットの約１〜約９０質量％の範囲であり、より通常には、特に、コンポジットが、ビーズ、押出物、ピル、油滴により形成される粒子、噴霧乾燥粒子などの形態で調製される場合、該コンポジットの約２〜約８０質量％の範囲である。
本発明の方法において触媒組成物を使用している間、コークスは、触媒組成物上に堆積する恐れがあり、それにより、このような触媒組成物は、その触媒活性の一部を失い、非活性化されるようになる。非活性化触媒組成物は、高い圧力水素処理、および酸素含有ガスを用いて触媒組成物上のコークスを燃焼することを含めた、従来の技法によって再生成することができる。

有用な触媒組成物は、結晶性アルミノシリケートまたはフェロシリケートを含んでおり、これらは、１つ、２つまたはそれ超の追加の金属または金属化合物と組み合わされてもよい。好ましい組合せには、
１）第１０族金属（Ｐｔなど）、第１族アルカリ金属（ナトリウムまたはカリウムなど）および／または第２族アルカリ土類金属と組み合わせた結晶性アルミノシリケート（ＺＳＭ−５またはゼオライトＬなど）、
２）第１０族金属（Ｐｔなど）および第１族アルカリ金属（ナトリウムまたはカリウムなど）と組み合わせた結晶性アルミノシリケート（ＺＳＭ−５またはゼオライトＬなど）、
３）第１０族金属（Ｐｔなど）、第１族アルカリ金属（ナトリウムまたはカリウムなど）と組み合わせた結晶性アルミノシリケート（フェロシリケートまたは鉄処理したＺＳＭ−５など）、
４）第１０族金属（Ｐｔなど）および第１族アルカリ金属（カリウムなど）と組み合わせた結晶性アルミノシリケート（ゼオライトＬ）、および
５）第１０族金属（Ｐｔなど）、第１族アルカリ金属（ナトリウムなど）および第１１族金属（銀または銅など）と組み合わせた結晶性アルミノシリケート（ＺＳＭ−５など）が含まれる。

別の有用な触媒組成物は、第１族アルカリ金属シリケート（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂおよび／またはＣｓシリケートなど）および／または第２族アルカリ土類金属シリケート（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒおよび／またはＢａシリケートなど）、好ましくは、カリウムシリケート、ナトリウムシリケート、カルシウムシリケートおよび／またはマグネシウムシリケート、好ましくは、カリウムシリケートおよび／またはナトリウムシリケートによって修飾されているシリカ（例えば、二酸化ケイ素）に担持されている、第１０族金属（Ｎｉ、ＰｄおよびＰｔ、好ましくは、Ｐｔなど）である。触媒組成物の第１０族金属含有率は、該触媒組成物の質量に対して、少なくとも０．００５質量％であり、好ましくは、該触媒組成物の質量に対して約０．００５質量％〜約１０質量％、または約０．００５質量％〜最大約１．５質量％の範囲である。シリカ（ＳｉＯ２）は、ＤＡＶＩＳＩＬ６４６（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、ＤＡＶＩＳＯＮ９５２、ＤＡＶＩＳＯＮ９４８またはＤＡＶＩＳＯＮ９５５（Ｄａｖｉｓｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）という商標で上市されているものなどの、触媒担体として通常、使用される任意のシリカとすることができる。

有用な触媒組成物に関するより多くの情報については、参照により本明細書に組み込まれている、出願された明細書を参照されたい：
１） ２０１５年１１月４日に出願の米国特許出願第６２／２５０，６９５号、
２） ２０１５年１１月４日に出願の米国特許出願第６２／２５０，６８１号、
３） ２０１５年１１月４日に出願の米国特許出願第６２／２５０，６８８号、
４） ２０１５年１１月４日に出願の米国特許出願第６２／２５０，６９５号、および
５） ２０１５年１１月４日に出願の米国特許出願第６２／２５０，６８９号。
第１の反応器の炭化水素流出物の冷却
熱クラッキング、ＰＮＡの縮合、および反応性ジオレフィン種、とりわけＣＰＤの早期ディールス−アルダー反応などの望ましくない副反応を防止するため、第１の反応器の炭化水素流出物は、第１の反応器を一旦出ると、冷却されることが非常に所望される。その目的のために、第１の反応器の炭化水素流出物は、第１の反応器から出口に隣接して配置されている、少なくとも１つの熱交換器に通してもよく、この熱交換器では、その温度がＴｃ１℃〜Ｔｃ２℃の範囲まで低下され、ここでＴｃ１およびＴｃ２は、Ｔｃ１＜Ｔｃ２である限り、独立して、２０、５０、８０、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００または４５０℃とすることができる。代替的にまたは追加的に、第１の反応器の炭化水素流出物は、急冷用液体と接触させてもよく、その結果、温度は、Ｔｃ１℃〜Ｔｃ２℃の範囲まで低下され、ここでＴｃ１およびＴｃ２は、Ｔｃ１＜Ｔｃ２である限り、独立して、２０、４０、５０、６０、８０、１００、１２０、１４０、１５０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２５０、２６０、２８０、３００、３２０、３４０、３５０、３６０、３８０、４００、４２０、４４０または４５０とすることができる。冷却時に、第１の反応器の炭化水素流出物からの成分の主要物は、依然として気相または蒸気相に存在している。

第１の反応器の炭化水素流出物の洗浄／急冷
第１の反応器の炭化水素流出物は、以下に限定されないが、多核芳香族種（ナフタレンおよびアルキル化ナフタレン、アントラセンおよびアルキル化アントラセン、フェナントレンおよびアルキル化フェナントレン）、ＤＣＰＤ、ＣＰＤと非環式ジオレフィンとの間の所望されないディールス−アルダー反応の結果として形成する生成物を含む、重質成分を無視できない量で含む。これらの重質成分、とりわけＣ８＋炭化水素は、Ｃ５が豊富なフラクションの混入、およびそれによるその後のＤＣＰＤフラクションの混入が回避されるよう、少なくとも一部が第１の反応器の炭化水素流出物から除去されるのが非常に望ましい。例えば、ナフタレンは、蒸留によってＤＣＰＤから除去されるのが非常に困難である。同様に、ナフタレンおよび重質ＰＮＡは凝縮して、設備をファウリングする恐れのある固体を形成する恐れがある。したがって、ナフタレンおよび重質ＰＮＡは、第１の反応器の炭化水素流出物から望ましくは除去された後に、さらに処理される。

有利なことに、このような重質成分は、好ましくは、ある程度、冷却された後に、第１の反応器の炭化水素流出物のストリームを洗浄油と接触させることにより、容器中で効果的に除去することができる。その目的のために、望ましくは、第１の反応器の炭化水素流出物の実質的に蒸気のストリームに接触させる際に、稼働中の液相中の洗浄油を液滴として、洗浄用容器に噴霧して入れることができる。追加的または代替的に、第１の反応器の炭化水素流出物の実質的に蒸気のストリームは、ファウリングサービス（ｆｏｕｌｉｎｇ ｓｅｒｖｉｃｅｓ）（例えば、グリッド付塔および／またはランダム充填）を取り扱うことが可能な、好適なガス−液体接触洗浄用容器に送ることができる。第１の反応器の炭化水素流出物と液体洗浄油との間の十分な接触により、第１の反応器の炭化水素流出物の実質的に蒸気のストリームから洗浄油液体に、重質成分（すなわち、Ｃ８＋炭化水素）が抽出される。少量の洗浄油は、低い蒸気圧で、第１の反応器の炭化水素流出物の蒸気ストリーム中で浮遊され得る。浮遊洗浄油は、続いて、必要な場合、除去され得る。

洗浄用容器では、第１の反応器の炭化水素流出物の蒸気ストリームは、１０〜３００℃、好ましくは２０〜１００℃の範囲の温度まで、さらに急冷され得る。したがって、洗浄用容器から、洗浄して冷却された第１の反応器の炭化水素流出物の蒸気ストリームが得られる。さらに、上記の多環芳香族化合物を含む洗浄油の液体ストリームも得ることができる。
様々な洗浄油を使用することができる。洗浄油の非限定例は、以下を含む：シクロヘキサン；モノアルキル、ジアルキルおよびトリアルキルシクロヘキサン；ベンゼン；モノアルキル、ジアルキルおよびトリアルキルベンゼン；モノアルキル、ジアルキル、トリアルキルおよびテトラアルキルナフタレン；他のアルキル化多環芳香族化合物；ならびにそれらの混合物および組合せ。好ましい洗浄油は、以下である：アルキルベンゼンおよびそれらの混合物（本明細書において、軽質洗浄油と称される）；およびアルキルナフタレンおよびその混合物（本明細書において、重質洗浄油と称される）。より好ましくは、トルエン、とりわけ少なくとも５０質量％の純度を有する比較的純粋なトルエン、またはアルキルナフタレン、とりわけ少なくとも５０質量％の純度を有するものが、洗浄油として使用される。

間に、および存在する場合、洗浄用容器の内部に熱交換器を含む、第１の反応器から洗浄用容器までの流体チャネルにおいて、ＣＰＤ分子間に二量化が起こり、ＤＣＰＤを形成することができ、ＣＰＤは、非環式ジオレフィンと反応して、他のＣ１０＋炭化水素を形成することができる。これらの重質成分の主な部分は、形成する場合、洗浄用容器を出る、洗浄油液体ストリーム中で分配される。洗浄油の液体ストリームが、燃料用処理装置または他の低価値処理装置に直接、送られる場合、第１の反応器中に生成するＣＰＤの一部は、低価値までグレードが下げられる。このような望ましくない収率損失を減少させるために、逆二量化に好都合な条件下で操作された容器中に、こうした成分および／または洗浄油をやはり含む、他の下流で生成したストリームと一緒に洗浄油の液体ストリームを処理して、Ｃ５が豊富な上部ストリーム、ならびに残留Ｃ８＋および洗浄油を含有する洗浄油が豊富な下部ストリームを得ることができる。上部のＣ５が豊富なストリームは、直接または間接的に、第１のＣ５が豊富なフラクションの一部として、第２の反応器にフィードされ得る。下部の洗浄油が豊富なストリームは、さらに蒸留されて、洗浄油の少なくとも一部を回収することができ、この洗浄油は、洗浄用容器に直接または間接的にリサイクルすることができる。このような逆二量化に好都合な条件は、例えば、１５０〜３５０℃、好ましくは、１７０〜２６０℃の範囲、絶対圧で２１〜３４５キロパスカル、好ましくは、絶対圧で２１〜１３８キロパスカルの範囲の圧力、および０．０１〜１０時間、好ましくは、０．１〜４時間の滞留時間を含む。

第１の反応器の炭化水素流出物の分離
上記の第１の反応器の出口で好ましくは冷却されて、上記の洗浄用容器中で洗浄される、第１の反応器の炭化水素流出物は、次に、第１の分離サブシステム中で処理され、Ｃ１−Ｃ４炭化水素および水素が低減した、および望ましくはＣ８＋炭化水素などの重質成分が低減したＣ５が豊富なフラクションが得られる。第１の反応器中で起こる反応の性質により、かなりの量の水素が、第１の反応器の炭化水素流出物中に存在している。Ｃ５炭化水素（ＣＰＤを含む）からの水素およびＣ１−Ｃ４軽質炭化水素の有効な分離には、Ｃ５炭化水素の多くが、水素／軽質炭化水素ストリーム中の蒸気として保持され得るということを考慮する必要がある。したがって、望ましくは、中間段階の冷却および液体／蒸気の分離を含む圧縮トレインを第１の分離サブシステムとして有利に使用し、水素および軽質炭化水素ストリームへのＣ５炭化水素の損失を最小限にすることができる。
中間段階の冷却および液体／蒸気の分離を含む例示的な圧縮トレインは、少なくとも１００ｐｓｉａ（絶対圧で６８９キロパスカル）の最後の段階に由来する出る際の圧による、少なくとも３段階の圧縮／中間段階の冷却を含むものである。

第１の分離サブシステムから（例えば、圧縮トレイン）、Ｃ５が豊富な炭化水素（第１のＣ５が豊富なフラクション）の１つまたは複数のストリームは、多段階から得ることができる。第１のＣ５が豊富なフラクションの複数のストリームが得られる場合、それらのうちの２つ以上が、単一の第１のＣ５が豊富なフラクションのストリームと合わされて、次に、続いて一緒に処理されてもよい。第１のＣ５が豊富なフラクションは、一般に、（ｉ）ＣＰＤ、（ｉｉ）ｎ−ペンタンなどのＣ５フィードストックに由来する未反応Ｃ５炭化水素、ならびに（ｉｉｉ）シクロペンタンおよびシクロペンテンを含む。
第１のＣ５が豊富なフラクションは、とりわけ、洗浄油がシクロヘキサンおよびアルキルシクロヘキサン、ベンゼンおよびアルキルベンゼン（例えば、トルエン）などのＣ６およびＣ７炭化水素を含有する場合、洗浄油の一部をさらに含んでもよい。このような洗浄油は、続いて、必要な場合、除去されてもよい。アルキルナフタレンなどの高沸点洗浄油が使用される場合でさえも、第１のＣ５が豊富なフラクションは、低濃度のベンゼンなどのＣ６炭化水素（第１の反応器からの副生物として）を含んでもよい。

第１の分離サブシステム（例えば、多段階圧縮トレインにおける、第１の液体／蒸気分離器）から、洗浄油、およびＣ８＋炭化水素（例えば、ＤＣＰＤ、およびＣＰＤと他のジエンとの間のディールス−アルダー反応の結果としての他の生成物）などを含む、重質分含有ストリームが、とりわけ早期段階の１つにおいて、生成されてもよい。このような重質ストリームは、メチルナフタレンなどの高沸点洗浄油が使用される場合、無視できない量とすることができる。このような重質ストリームが、圧縮トレインから生成する場合、上記の洗浄用容器から生成する、洗浄油の液体ストリームと有利にも合わされて、次に、続いて、一緒に処理され得る。
第１の分離サブシステム（例えば、圧縮トレイン）から、水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分が豊富なフラクションも得られる。この軽質成分が豊富なフラクションは、望ましくは、Ｃ５成分、とりわけＣＰＤが低減されているか、またはＣ５分子が、本発明の方法において、最高の程度まで使用されるよう、少なくとも最小化される。

軽質成分が豊富なフラクションの分離、ならびに水素および／または軽質炭化水素のリサイクル
第１の反応器の炭化水素流出物を分離する、第１の分離サブシステムから来る軽質成分が豊富なフラクションの成分の大部分は、水素ガスである。Ｃ１−Ｃ４炭化水素は、第１の反応器中で、Ｃ５フィードストックから少量で生成する。ＣＨ₄などのＣ１−Ｃ４軽質炭化水素は、本出願の方法における共フィードストックとして、第１の反応器に供給され、第１の分離サブシステムから得られた軽質成分が豊富なフラクション中に、より高い濃度のＣ１−Ｃ４軽質炭化水素がもたらされる。

本方法において生成する水素が多量であることを考慮すると、軽質成分が豊富なフラクションを分離して、非常に価値の高い工業用ガスとして使用するまたは販売することができるより高純度の水素ストリームを得ること、ならびにメタンの少なくとも一部、および第１の反応器への共フィードストックとして利用することができるか、または様々な目的のために他の処理装置に使用され得る他の軽質炭化水素を回収することが望ましい。その目的のために、以下に限定されないが、圧力変動吸着（ＰＳＡ）、急速サイクル圧力変動吸着（ＲＣＰＳＡ）、熱変動吸着（ＴＳＡ）、低温法、膜分離などを含めた、様々な工程および設備を本発明の軽質成分が豊富なフラクションの分離サブシステムにおいて使用することができ、ＰＳＡまたはＲＣＰＳＡが好ましい。一例では、これらの方法またはその任意の組合せのいずれかを使用することによって、軽質成分が豊富なフラクションから以下の３つのガスストリームを得ることが可能となる：（ｉ）水素が豊富なストリームの総モル数に対して、少なくとも９５ｍｏｌ％の純度の水素を含む水素が豊富なストリーム；（ｉｉ）水素が豊富なストリームよりも低い濃度の水素を含むメタンが豊富なストリームまたはエタンが豊富なストリーム、および該ストリームがメタン豊富である場合、Ｃ２＋炭化水素が好ましくは低い、または該ストリームがエタン豊富である場合、Ｃ３＋炭化水素が好ましくは低いＣ１−Ｃ４炭化水素である、中部ストリーム、および（ｉｉｉ）後で、洗浄または低温分別（例えば、吸収器）によって回収することができる、Ｃ５＋炭化水素を含有していてもよい、またはやはり含有していなくてもよい、水素が低減されているＣ１−Ｃ４が豊富な炭化水素ストリーム。代替的な例では、以下の３つのストリームが生成される：（ａ）そのモルでの総量に対して、少なくとも９５ｍｏｌ％の水素を含む水素が豊富なストリーム、（ｂ）それぞれ、Ｃ２−Ｃ４が本質的に低減されている（少なくとも７５ｍｏｌ％のメタンを含むストリーム、および／または最大でも１０ｍｏｌ％のＣ２−Ｃ４炭化水素を含む水素／メタン混合物など）またはＣ３−Ｃ４が本質的に低減されている（少なくとも７５ｍｏｌ％のエタンを含むストリーム、および／または最大でも１０ｍｏｌ％のＣ３−Ｃ４炭化水素を含む水素／エタン混合物など）メタンが豊富なまたはエタンが豊富な中部ストリーム、ならびに（ｃ）メタンが低減されており、好ましくは少なくとも８０ｍｏｌ％のＣ２−Ｃ４炭化水素を含むＣ２−Ｃ４が豊富なストリーム。水素が豊富なストリームの一部および／またはメタンが豊富な中部ストリームの一部は、第１の反応器にリサイクルすることができる。追加的または代替的に、中部ストリームの少なくとも一部および／またはＣ１−Ｃ４炭化水素ストリームは、燃料ガスとして使用し、本発明の方法において、ある種のステップ（第１の反応器中での変換プロセスなど）に必要な熱エネルギーを生成することができる。代替として、Ｃ１−Ｃ４が豊富なストリームおよびＣ２−Ｃ４が豊富なストリームは、軽質オレフィンの生成などの他の方法のフィードストックとして利用することができる、および／またはさらに処理されて、ＬＰＧフラクションを得ることができる。

上で議論した通り、リサイクル水素は、Ｃ５フィードストックの少なくとも一部と有利にも混和された後、第１の反応器にフィードされて、触媒粒子上のコークス形成を減少させることができ、それにより、第１の反応器中で使用される触媒の寿命が向上する。追加的または代替的に、リサイクル水素は、第１の反応器に個別にフィードすることができる。追加的または代替的に、リサイクル水素は、触媒の再生または還元に利用することができる。

第１のＣ５が豊富なフラクションの二量化
第１のＣ５が豊富なフラクションは、有利には、第１のＣ５が豊富なフラクション中のＣ５炭化水素の総質量に対して、ｃａ１質量％〜ｃａ２質量％の範囲の高濃度でＣＰＤを含んでおり、ｃａ１およびｃａ２は、ｃａ１＜ｃａ２である限り、独立して、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５または９０とすることができる。このようなＣＰＤは、例えば、ノルボルネン、ビニルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、炭化水素樹脂接着剤または粘着付与剤、不飽和ポリエステル樹脂、シクロペンタン、および／またはシクロペンテンを生成するための、ＣＰＤフィードとして直接、使用することができる。
追加的または代替的に、第１のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部は、第１の一式の二量化条件下で稼働する第１の二量化用反応器（システム中の第２の反応器）に供給することができ、ここで、ＣＰＤの一部は、有利には、ＤＣＰＤに変換される。これは、ＤＣＰＤがＣＰＤよりもかなり安定であり、したがって、保管することができる、および／またはＤＣＰＤとして使用されるか、もしくはＣＰＤに変換されて付加価値製品の生成に使用される様々な場所に輸送することができるので、非常に望ましいことになり得る。

第１の二量化用反応器（システム中の第２の反応器）は、プラグ流反応器、逆混合反応器、連続撹拌式槽反応器、沸点反応器および／またはバッフル付反応器が有利となり得る。さらに、反応器は、コイルなどの熱伝播装置を含むことができる。第１の二量化用反応器は、単一容器内もしくは複数の容器中の１つまたは複数の反応ゾーンからなることができ、これらの反応ゾーン内もしくはこれらの反応ゾーン間に１つまたは複数の熱交換装置を含んでもよい。
第１の二量化用反応器中の第１の一式の二量化条件は、有利には、Ｔｂ１℃〜Ｔｂ２℃の範囲の温度（Ｔｂ１およびＴｂ２は、Ｔｂ１＜Ｔｂ２である限り、独立して、３０、５０、６０、８０、１００、１２０、１４０、１５０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０または２５０とすることができる）；Ｐｂ１キロパスカル〜Ｐｂ２キロパスカルの範囲の絶対圧（Ｐｂ１およびＰｂ２は、Ｐｂ１＜Ｐｂ２である限り、独立して、３４５、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、７００、８００、９００、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００、５０００、６０００、６５００、６８９４または７０００とすることができる）；およびＴｒ１分間〜Ｔｒ２分間の範囲の滞留時間（Ｔｒ１およびＴｒ２は、Ｔｒ１＜Ｔｒ２である限り、独立して、１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０または２２０とすることができる）を含むことができる。好ましくは、直列した２つの二量化用反応器が、本システムで利用される場合、第１の一式の二量化条件は、７０〜１３０℃の範囲の温度、絶対圧で６８９〜３４４７キロパスカルの範囲の全圧、および１００〜２００分間などの２０〜２００分間の範囲の滞留時間を含む。好ましくは、直列した３つの二量化用反応器が、本システムで利用される場合、第１の一式の二量化条件は、９０〜１４０℃の範囲の温度、絶対圧で６８９〜３４４７キロパスカルの範囲の全圧、および１〜３０分間の範囲の滞留時間を含む。

第１の二量化用反応器に供給される第１のＣ５が豊富なフラクションに含有されているＣＰＤの一部は、ＤＣＰＤに変換される。第２の反応器（第１の二量化用反応器）の出口では、ＣＰＤおよびＤＣＰＤを含む第２の反応器の流出物が得られる。好ましくは、第２の反応器中の変換度は制限され、その結果、高純度のＤＣＰＤを生成することができる。すなわち、変換度が制限され、その結果、非環式ジエンおよびモノオレフィンとのＣＰＤ共二量体の量が、ＤＣＰＤの所望の純度を得ることができるようなレベル未満に維持される。

第１のＤＣＰＤが豊富なフラクションの分離
次に、第２の反応器の流出物の少なくとも一部は、蒸留カラムなどの第２の分離装置に供給され、ここで、第１のＤＣＰＤが豊富なフラクション（例えば、カラムからの底部流出物などの下部ストリームとして）および第２のＣ５が豊富なフラクション（例えば、カラムからのオーバーヘッド流出物などの上部ストリームとして）が得られる。有利なことに、第１のＤＣＰＤが豊富なフラクションは、Ｃ（ＤＣＰＤ）１質量％のＤＣＰＤ濃度を有することができ、ｘ１≦Ｃ（ＤＣＰＤ）１≦ｘ２（ｘ１およびｘ２は、ｘ１＜ｘ２である限り、独立して、８０、８２、８４、８５、８６、８８、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．２、９９．４、９９．５、９９．６、９９．８または１００とすることができる）である。少なくとも９８質量％、９９質量％、または９９．５質量％にもなる濃度を有する、超高純度ＤＣＰＤ（すなわち、ＵＨＰ ＤＣＰＤ）は、第１のＤＣＰＤが豊富なフラクションとして得ることができる。第１のＤＣＰＤが豊富なフラクションの少なくとも一部は、蒸留カラムなどの少なくとも別の分離装置に供給されてもよく、ここで、第１のＤＣＰＤが豊富なフラクションの純度をさらに向上することができる。第２のＣ５が豊富なフラクション中のＣＰＤ濃度は、第１のＣ５が豊富なフラクション中よりも低くなる傾向がある。多くの場合、第２のＣ５が豊富なフラクションは、第２のＣ５が豊富なフラクションの総質量に対して、９５質量％〜９９．９質量％の範囲の濃度でＣＰＤを含む。

第２のＣ５が豊富なフラクションの二量化
第２の分離装置から得られる第２のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部は、有利には、第２のＣ５が豊富なフラクション中のＣ５炭化水素の総質量に対して、ｃａ３質量％〜ｃａ４質量％の範囲の高濃度でＣＰＤを含むことができ、ｃａ３およびａ４は、ｃａ３＜ｃａ４である限り、独立して、１、５、１０、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０とすることができる。第２のＣ５が豊富なフラクション中のこのようなＣＰＤは、例えば、ノルボルネン、ビニルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、炭化水素樹脂接着剤または粘着付与剤、不飽和ポリエステル樹脂、シクロペンタンおよび／またはシクロペンテンを生成するためのＣＰＤフィードとして直接、使用することができる。
追加的または代替的に、第２のＣ５が豊富なフラクションは、第１の二量化用反応器（システム中の第２の反応器）における操作と類似しているが、好ましくは、より低い濃度のＣＰＤの満足する変換を可能にする一層高い温度および／または一層長い滞留時間で稼働している、第２の一式の二量化条件下で稼働している第２の二量化用反応器（システム中の第３の反応器）に供給することができ、ここでＣＰＤの一部が有利なことに、ＤＣＰＤに変換される。

したがって、第２の二量化用反応器における第２の一式の二量化条件は、有利には、Ｔｂ３℃〜Ｔｂ４℃の範囲の温度（Ｔｂ３およびＴｂ４は、Ｔｂ３＜Ｔｂ４である限り、独立して、３０、５０、６０、８０、１００、１２０、１４０、１５０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０または２５０とすることができる）；Ｐｂ３キロパスカル〜Ｐｂ４キロパスカルの範囲の絶対圧（Ｐｂ３およびＰｂ４は、Ｐｂ３＜Ｐｂ４である限り、独立して、３４５、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、７００、８００、９００、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００、５０００、６０００、６５００、６８９４または７０００とすることができる）；およびＴｒ３分〜Ｔｒ４分の範囲の滞留時間（Ｔｒ３およびＴｒ４は、Ｔｒ３＜Ｔｒ４である限り、独立して、１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０または３００とすることができる）を含むことができる。好ましくは、直列した２つの二量化用反応器が、本システムで利用される場合、第２の一式の二量化条件は、１００〜１４０℃などの７５〜１４０℃の範囲の温度、絶対圧で６８９〜３４４７キロパスカルの範囲の全圧、および１５０〜３００分間などの１００〜３００分間の範囲の滞留時間を含む。好ましくは、直列した３つの二量化用反応器が、本システムで利用される場合、第２の一式の二量化条件は、１００〜１４０℃の範囲の温度、絶対圧で６８９〜３４４７キロパスカルの範囲の全圧、および１〜３０分間の範囲の滞留時間を含む。
第２の二量化用反応器（システム中の第３の反応器）は、第１の二量化用反応器（システム中の第２の反応器）に類似した反応器とすることができる。

第２の二量化用反応器に供給される第２のＣ５が豊富なフラクションに含有されているＣＰＤの一部は、ＤＣＰＤに変換される。第２の二量化用反応器の出口では、ＣＰＤおよびＤＣＰＤを含む第３の反応器の流出物が得られる。好ましくは、第３の反応器における変換度は制限され、その結果、高純度のＤＣＰＤを生成することができる。すなわち、変換度が制限され、その結果、非環式ジエンおよびモノオレフィンとのＣＰＤ共二量体の量は、ＤＣＰＤの所望の純度を得ることができるようなレベル未満に維持される。

第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションの分離
次に、第３の反応器の流出物の少なくとも一部は、蒸留カラムなどの第３の分離装置に供給することができ、ここで、第２のＤＣＰＤが豊富なフラクション（例えば、カラムからの底部流出物などの下部ストリームとして）および第３のＣ５が豊富なフラクション（例えば、カラムからのオーバーヘッド流出物などの上部ストリームとして）が得られる。有利なことに、第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションは、Ｃ（ＤＣＰＤ）２質量％のＤＣＰＤ濃度を有することができ、ｘ３≦Ｃ（ＤＣＰＤ）２≦ｘ４（ｘ３およびｘ４は、ｘ３＜ｘ４である限り、独立して、４０、５０、６０、６５、７０、７５、８０、８２、８４、８５、８６、８８、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８または９９とすることができる）である。第１のＣ５が豊富なフラクションよりも第２のＣ５が豊富なフラクション中の方が、ＣＰＤと非環式ジオレフィンとの比が低いので、通常、第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションの純度は、第１のＤＣＰＤが豊富なフラクションよりも低い。それにもかかわらず、少なくとも９０質量％、または９２質量％、または９３質量％、または９５質量％にもなる濃度を有する、非常に高純度のＤＣＰＤ（ＨＰ ＤＣＰＤ）は、第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションとして得ることができる。第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションの少なくとも一部は、蒸留カラムなどの少なくとも別の分離装置に供給されてもよく、第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションの純度をさらに向上することができる。同様に、第３のＣ５が豊富なフラクション中のＣＰＤ濃度は、第２のＣ５が豊富なフラクション中よりも低くなる傾向がある。多くの場合、第３のＣ５が豊富なフラクションは、第３のＣ５が豊富なフラクションの総質量に対して、９０質量％〜９９．５質量％の範囲の濃度でＣＰＤを含む。

第３のＣ５が豊富なフラクションの二量化
第３の分離装置から得られる第３のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部は、有利には、第３のＣ５が豊富なフラクション中のＣ５炭化水素の総質量に対して、ｃａ５質量％〜ｃａ６質量％の範囲の濃度でＣＰＤを含むことができ、ｃａ５およびｃａ６は、ｃａ５＜ｃａ６である限り、独立して、１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０とすることができるである。第３のＣ５が豊富なフラクション中のこのようなＣＰＤは、例えば、ノルボルネン、ビニルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、炭化水素樹脂接着剤または粘着付与剤、不飽和ポリエステル樹脂、シクロペンタンおよび／またはシクロペンテンを生成するためのＣＰＤフィードとして直接、使用することができる。
追加的または代替的に、第３のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部は、第１の二量化用反応器（システム中の第２の反応器）における操作と類似の、第３の一式の二量化条件下で稼働する第３の二量化用反応器（システム中の第４の反応器）に供給することができ、ここで、ＣＰＤの一部が、有利には、ＤＣＰＤに変換される。

第３の二量化用反応器（システム中の第４の反応器）は、第１の二量化用反応器（システム中の第２の反応器）に類似しているが、好ましくは、より低い濃度のＣＰＤの満足する変換を可能とする一層高い温度および／または一層長い滞留時間で稼働する、反応器とすることができる。
望ましくは、第３の二量化用反応器に供給される第３のＣ５が豊富なフラクション中に含有しているＣＰＤの主要物は、ＤＣＰＤに変換される。追加的または代替的に、非環式Ｃ５ジオレフィン（例えば、１，３−ペンタジエン；１，４−ペンタジエン、１，２−ペンタジエンおよび／または２−メチル−１，３−ブタジエン）を、第３の二量化用反応器中でＣＰＤと反応させて、共二量体を生成させるのが望ましい。追加的または代替的に、非環式Ｃ５ジオレフィン（例えば、蒸気クラッキングしたナフサ、軽質接触ナフサ、重質接触ナフサ）および／またはＣ６ジオレフィン（例えば、メチルシクロペンタジエンおよびヘキサジエン）を含有する追加のストリームは、第３の二量化用反応器へのフィードに添加することができる。さらに、Ｃ５およびＣ６種の三量体および四量体もまた、有利なことに生成することができる。第３の二量化用反応器の出口では、好ましくは他のＣ５共二量体、共三量体および／または共四量体と組み合わせた、ＣＰＤおよびＤＣＰＤを含む、第４の反応器の流出物が得られる。

したがって、第３の二量化用反応器中の第３の一式の二量化条件は、有利には、Ｔｂ５℃〜Ｔｂ６℃の範囲の温度（Ｔｂ５およびＴｂ６は、Ｔｂ５＜Ｔｂ６である限り、独立して、３０、５０、６０、８０、１００、１２０、１４０、１５０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０または２５０とすることができる）；Ｐｂ５キロパスカル〜Ｐｂ６キロパスカルの範囲の絶対圧（Ｐｂ５およびＰｂ６は、Ｐｂ５＜Ｐｂ６である限り、独立して、３４５、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、７００、８００、９００、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００、５０００、６０００、６５００、６８９４または７０００とすることができる）；およびＴｒ５分間〜Ｔｒ６分間の範囲の滞留時間（Ｔｒ５およびＴｒ６は、Ｔｒ５＜Ｔｒ６である限り、独立して、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００または１０００とすることができる）を含むことができる。好ましくは、第３の一式の二量化条件は、１００〜１５０℃などの８０〜１５０℃の範囲の温度、絶対圧で６８９〜３４４７キロパスカルの範囲の全圧、および１５０〜３００分間の範囲の滞留時間を含む。

第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションの分離
次に、第４の反応器の流出物の少なくとも一部は、蒸留カラムなどの第４の分離装置に供給することができ、ここで、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクション（例えば、カラムからの底部流出物として）および第４のＣ５が豊富なフラクション（例えば、カラムからのオーバーヘッド流出物として）が得られる。有利なことに、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションは、Ｃ（ＤＣＰＤ）３質量％のＤＣＰＤ濃度を有することができ、ｘ５≦Ｃ（ＤＣＰＤ）３≦ｘ６（ｘ５およびｘ６は、ｘ５＜ｘ６である限り、独立して、２０、３０、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８２、８４、８５、８６、８８、９０、９１、９２、９３、９４または９５とすることができる）である。第２のＣ５が豊富なフラクションよりも第３のＣ５が豊富なフラクション中の方が、ＣＰＤと非環式ジエンとの比が低いので、通常、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションの純度は、第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションよりも低い。それにもかかわらず、少なくとも７０質量％、７５質量％、８０質量％、８５質量％または９０質量％の濃度を有する、中程度の純度のＤＣＰＤは、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションとして得ることができる。第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションの少なくとも一部は、蒸留カラムなどの少なくとも別の分離装置に供給されてもよく、ここで、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションの純度をさらに向上することができる。同様に、第４のＣ５が豊富なフラクション中のＣＰＤ濃度は、第３のＣ５が豊富なフラクション中よりも低くなる傾向がある。

Ｃ５が豊富なフラクションの第１の反応器へのリサイクル
上記の第１、第２、第３および第４のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部は、本発明の方法において少しでも生成される場合、上記の第１の反応器にリサイクルすることができ、ここで、Ｃ５フィードストックからの未反応Ｃ５炭化水素および一部が変換したＣ５炭化水素を、ＣＰＤにさらに変換することができる。
第１、第２、第３および第４のＣ５が豊富なフラクションは、生成する場合、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンなどのＣ６＋炭化水素を含有することができる。第１の反応器における反応生成物中のこのようなＣ６＋成分の蓄積を防止するため、第１の反応器にリサイクルされる前に、Ｃ６＋成分の少なくとも一部が分離されて、蒸留カラムなどの分離装置中のＣ５が豊富なストリームから除去され、第５のＣ５が豊富なストリームおよびＣ６＋が豊富なストリームが生成されるのが非常に望ましい。こうして、次に、精製した第５のＣ５が豊富なフラクションが、第１の反応器にリサイクルされる。

Ｃ５＋成分からのモーガスブレンド成分の形成
モーガスは、約３５℃の初期標準沸点および約２００℃の最終沸点を有する、Ｃ４からＣ１２の炭化水素を含むブレンド混合物である。モーガスは、自動車において内燃機関の燃料として主に使用される。様々な地方、州または連邦政府機関によって指定されている、多数の異なるモーガス規格がある。一例は、最終モーガス製品のリード蒸気圧（ＲＶＰ）である。モーガスの蒸気圧は、その揮発性および高い蒸気圧の尺度であり、スモッグを形成する炭化水素の高い蒸発エミッションをもたらす。
性能観点から、モーガスの重要な属性は、そのオクタン価である。線状パラフィン炭化水素（すなわち、直鎖の飽和分子）は、芳香族化合物、オレフィンおよび分枝状パラフィンなどの他の炭化水素よりも低いオクタン価を有する傾向がある。その目的のために、石油精製において使用される精製方法の多くは、このような後者の分子構造を有する炭化水素を生成するよう設計されている。例えば、接触改質は、モーガス用の石油ブレンドストックを製造するために、通常、低オクタン価を有するナフサフィードを高オクタン液体生成物に変換するために使用される、広く実施されている工業的方法である。この方法は、パラフィンおよびナフテンを高オクタン価芳香族炭化水素に変換する。しかし、ナフサの接触改質は、Ｃ６＋フィードストックに限定される。
ｎ−ペンタンをイソペンタン（ｉ−ペンタンとも呼ばれる）に変換することにより、好都合なオクタン価の向上をもたらすことができるが、ＲＶＰの不都合な向上ももたらす恐れがある。ｎ−ペンタンのシクロペンチルおよび内部オレフィン種への変換は、本発明における第１の反応器において行われ、この変換は、オクタン価を好都合なことに向上し、ＲＶＰを好都合にも低下させる。ＤＣＰＤが豊富なストリームはまた、部分水素化または完全水素化されて、低ＲＶＰ／高オクタン価ブレンド成分を生成することができる。

したがって、追加的または代替的に、上記の第１、第２、第３、第４、および第５のＣ５が豊富なフラクション、およびＣ６＋が豊富なストリームの少なくとも一部は、本発明の方法において少しでも生成される場合、ジオレフィン（例えば、水蒸気クラッキングナフサ、軽質接触ナフサ、重質接触ナフサ）を含有するさらなるストリームと合わされてもよく、選択的に水素化されて、モーガス成分を生成することができる。第１、第２、第３、第４および第５のＣ５が豊富なフラクションは、ＣＰＤおよびシクロペンテンを含めた、不飽和Ｃ５炭化水素を高濃度で含有するので、一旦、部分水素化されると、それらは、第１の反応器に供給される非環式飽和Ｃ５フィードストックよりも高いオクタン価および低いリード蒸気圧（ＲＶＰ）を有する傾向がある。本明細書で使用する場合、「選択的水素化」法は、モノオレフィンが飽和体に変換するよりもジオレフィンがモノオレフィンに変換するのが好都合な選択的水素化条件下、選択的水素化触媒の存在下での、ジオレフィンとモノオレフィンの両方を含む混合物の水素による処理である。このような選択的水素化は、そこに搭載される水素化触媒を有する水素化用反応器で実行することができる。選択的に水素化されたモーガス成分は、該モーガス成分の総質量に対して、１．０質量％以下の全濃度でジオレフィンを含むことが非常に所望される。したがって、次に、モーガス成分は、さらなるモーガス成分とブレンドされて、所望の組成物および特性を有するモーガスを得ることができる。

追加的または代替的に、それらの水素化前または後に、本発明の方法において少しでも生成される場合、上記の第１、第２、第３、第４および第５のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部、および／またはそれらの水素化生成物の一部を分離して、高純度のシクロペンテン、シクロペンタン、２−メチル−１，３−ブタジエン、および／または１，３−ペンタジエンを得ることができ、これらはそれぞれ、価値ある工業物質として使用または販売することができる。
水素化触媒の非限定例は、パラジウムをベースとする触媒またはニッケルをベースとする触媒を含む。例示的な水素化条件は、３０〜２５０℃の範囲の温度、および絶対圧で１，７００〜５，５００キロパスカルの範囲の圧力を含む。
本発明は、低価値Ｃ５フィードストックを高価値のＣＰＤ、ＤＣＰＤ、高オクタン価および／または低ＲＶＰを有するモーガス成分、シクロペンテン、シクロペンタン、１，３−ペンタジエンなど、ならびに水素に変換するために使用することができる。

図面による説明
図面は、本発明の例示的な方法またはその態様を実装するために稼働する、本発明の例示的なシステムおよびそのサブシステムのブロックフロー図を概略的に例示している。主要な成分しか、これらの図面に示されていないことを理解すべきである。制御バルブ、ポンプ、熱交換器、リボイラー、リサイクルループなどの補助設備は、すべての図面にすべてが示されているわけではないが、全体の方法にわたり、自由に使用されて、ストリームおよび設備の熱力学条件をマニピュレートする。
図１に示されているシステム１０１では、例えば、ｎ−ペンタンを少なくとも５０質量％で含むＣ５フィードストックストリーム１０３は、水素共フィードストックストリーム１０５と合わされて、混合ストリーム１０７を形成し、これは、次に、リサイクルされた第３のＣ５が豊富なストリーム１０９と合わされて、混合フィードストリーム１１１を形成し、これが第１の反応器１１３（Ｒ１とも標識されている）にフィードされる。ストリーム１１１中の水素とＣ５フィードストックとのモル比は、０．１〜３．０、好ましくは、０．３〜２．０、より好ましくは、０．５〜１．５の範囲とすることができる。共フィード水素の主な目的は、とりわけ、インシチュで生成した水素が比較的低い濃度である場所のある触媒上に、コークスが形成するのを防止することである。ストリーム１０５は、水素とＣ１−Ｃ４炭化水素との混合物を含んでもよい。追加的または代替的に、メタンが豊富なストリーム１０６などのＣ１−Ｃ４炭化水素ストリームは、以下に限定されないが、反応器１１３のＣ５フィードストック用入り口を含めた、反応器の様々な位置で、反応器１１３にフィードすることができる。反応器１１３は、その中に搭載された触媒１１５の床を有する固定床（ｆｉｘｅｄ ｂｅｄ）反応器とすることができる。触媒１１５は、上記の組成物から選択される。触媒粒子の存在下での非環式Ｃ５炭化水素の反応は、非常に吸熱性である。したがって、反応器１１３は、４５０℃〜８００℃の範囲の内部温度を維持するために外部熱によって加熱される。毎時質量空間速度は、１〜１００時間^-1の範囲にある。フィード１１１中のＣ５炭化水素のかなりの部分は、ＣＰＤ、ならびに非環式ジオレフィン、非環式モノオレフィン、シクロペンタン、シクロペンテン；水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分；単環芳香族化合物；および多環芳香族化合物などの副生物に、５０％〜９９％の範囲のｎ−ペンタンの全変換率で変換される。第１の反応器１１３の出口では、第１の反応器の炭化水素流出物１１７は、５００〜８００℃の範囲の温度、および絶対圧で２０〜７００キロパスカルの範囲の全絶対圧で抜き取られる。

第１の反応器の炭化水素流出物１１７は、第１の反応器の炭化水素流出物１１７中のＣ５炭化水素の総質量に対して、１５質量％〜８０質量％の範囲の全濃度でＣＰＤを含むことができる。第１の反応器１１３を一旦出ると、第１の反応器の炭化水素流出物のストリーム１１７は、１つまたは複数の熱交換器１１９によって速やかに冷却されてストリーム１２１が得られ、熱クラッキング、ＰＮＡの凝縮、および反応性ジオレフィン種、とりわけＣＰＤの早期ディールス−アルダー反応などの、所望されない副反応を回避する。ある量の洗浄油（図示せず）が、交換器１１９前および／またはその中で添加され、ファウリングを防止する一助とすることができる。

次に、冷却したストリーム１２１および洗浄油ストリーム（ｓｔｅａｍ）１２５は、洗浄用容器１２３にフィードされ、ここで、第１の反応器の炭化水素流出物はやはり、急冷されて、洗浄された第１の反応器の炭化水素流出物ストリーム１２９が得られる。図１および図２に示されている例に使用されている洗浄油は、少なくとも５０質量％の全濃度でアルキルナフタレンおよび／またはアルキルベンゼンを含むが、上記の他の洗浄油が使用されてもよい。ストリーム１２９は、第１の反応器の炭化水素流出物に由来するＣ５成分および軽質成分を含む。ストリーム１２９はまた、無視できない量のＣ６、Ｃ７、Ｃ８および洗浄油を含有していてもよい。洗浄油、単環芳香族化合物および多環芳香族化合物を含む洗浄油底部ストリーム１２７もまた、洗浄用容器１２３から得られる。

次に、清浄な第１の反応器の炭化水素流出物としての上部ストリーム１２９が第１の分離サブシステム１３１（ＳＤ１とも標識されている）に供給され、ここで、第１のＣ５が豊富なストリーム１３３、１つまたは複数の追加のＣ５が豊富なストリーム１３４（図１に示されているもの）、ならびに水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分ストリーム１６１が得られる。Ｃ５が豊富なストリーム１３３および１３４は、有利なことに、Ｃ１−Ｃ４炭化水素が低減されている。ストリーム１３３は、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８＋のうちの１つまたは複数、および無視できない量の重質洗浄油を含有することができる。ストリーム１３４は、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８＋、およびストリーム１３３よりもかなり濃度が低い重質洗浄油を含むのが望ましい。好ましくは、ストリーム１３４は、Ｃ１０＋および重質洗浄油を本質的に含まない。ストリーム１６１は、第１の反応器１１３中で生成する水素の量を考慮すると、全量がかなり多量になる。ストリーム１６１中に存在している無視できない量のＣ５成分を回収するため、ストリーム１６１は、容器１６３（時として、「脱ブタン塔」または「脱ブタン塔区域」とも呼ばれる）中で洗浄油ストリーム１６５とさらに接触させて、Ｈ₂およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含み、かつＣ５成分が低減されているストリーム１６７が得られる。ストリーム１６７は、ＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＴＳＡ、低温法および膜分離などの様々な設備および方法（図示せず）を使用することによりさらに分離されて、以下のうちの１つまたは複数：（ｉ）高純度Ｈ₂ストリーム；（ｉｉ）Ｈ₂／Ｃ１−Ｃ４炭化水素混合物ストリーム；および（ｉｉｉ）Ｃ１−Ｃ４が豊富な炭化水素ストリームを得ることができる。

Ｃ６、トルエン、Ｃ８＋および重質洗浄油のうちの１つまたは複数を無視できない濃度で含むことができる程度のストリーム１３３は、上記のストリーム１２７と一緒に、重質洗浄油除去カラム１３５にフィードされ、ここで、Ｃ５が豊富でＣ１０＋が低減されている上部ストリーム１３７、ならびにＣ７およびＣ８＋を含む下流ストリーム１３８が得られる。ストリーム１３８は、その後の蒸留カラム（図示せず）において精製され、アルキルナフタレンが豊富なストリームを得ることができ、このストリームは、上記の容器１６３および／または洗浄用容器１２３にリサイクルすることができる。熱交換器１１９、容器１２３、１３５、および第１の分離サブシステム１３１のフロントエンドにおいて、ＣＰＤと非環式ジオレフィンとの間の反応を減少させる努力を行うべきである。それにもかかわらず、このような副反応は、様々な程度で起こる恐れがあるので、カラム１３５は、逆二量化反応が二量化よりも好都合となるよう、ＤＣＰＤなどの重質成分、ＤＣＰＤと非環式ジオレフィンとの間の反応生成物がＣＰＤおよび他のＣ５成分に変換されるよう、およびしたがって、そうでなければ副反応に失われるＣＰＤおよび他のＣ５成分が少なくとも一部、回収されるような条件下で稼働されることが非常に望ましい。その目的のために、カラム１３５の条件は、有利には、１５０〜３５０℃、好ましくは、１７０〜２６０℃の範囲のカラム底部温度、および３ｐｓｉａ〜５０ｐｓｉａ（絶対圧で２１〜３４５キロパスカル）、好ましくは、２０ｐｓｉａ〜４０ｐｓｉａ（絶対圧で１３８〜２７６キロパスカル）の範囲の全絶対圧、および０．０１〜１０時間、好ましくは、０．１〜４時間の範囲の滞留時間を含む。

次に、どちらもＣ５が豊富でＣ１０＋が低減されている、ストリーム１３７およびストリーム１３４であって、第１の分離サブシステムから得られた第１のＣ５が豊富なフラクションとして一緒になったストリーム１３７およびストリーム１３４は、第１の一式の二量化条件下で稼働した、第２の反応器（Ｒ２とも標識されており、第１の二量化用反応器と呼ばれる）１３９に送られ、その中に含有しているＣＰＤの一部は、ＤＣＰＤに変換される。第１の一式の二量化条件は、有利には、９０〜１３０℃などの３０〜２５０℃、好ましくは、７０〜１４０℃の範囲の温度、および５０ｐｓｉａ〜１０００ｐｓｉａ（絶対圧で３４５〜６８９５キロパスカル）、好ましくは、１００ｐｓｉａ〜５００ｐｓｉａ（絶対圧で６８９〜３４４７キロパスカル）の範囲の全絶対圧、および１００〜２００分間などの１〜２２０分間、好ましくは２０〜２００分間の範囲の滞留時間を含む。このような条件は、ＣＰＤ分子間の二量化反応が好都合となるよう、およびＣＰＤと他のジオレフィンとの間の反応を最小化するよう最適化される。

次に、反応器１３９から、ＣＰＤ、他のＣ５炭化水素およびＤＣＰＤを含む第２の反応器の流出物１４１は、蒸留カラムとすることができる第２の分離装置１４３（ＳＤ２）にフィードされる。カラム１４３から、超高純度ＤＣＰＤ下部ストリーム１４７、ならびにＣＰＤおよび他のＣ５炭化水素を含む上部ストリームが得られる。ストリーム１４７は、ストリーム１４７のＣ１０炭化水素の総質量に対して、９６質量％、９８質量％、９９質量％、またはそれを超えることさえあるなどの、少なくとも９５質量％の濃度でＤＣＰＤを含むことができる。ストリーム１４７は、その後の蒸留カラム（図示せず）中で精製して、（１）このストリームの総質量に対して、９６質量％、９８質量％、９９質量％、またはそれを超えることさえあるなどの、少なくとも９５質量％の濃度でＤＣＰＤを含む、超高純度ＤＣＰＤ、（２）上記（図示せず）の容器１６３および／または洗浄用容器１２３にリサイクルすることができる軽質洗浄油が豊富なストリームを得ることができる。

本発明の方法における第２のＣ５が豊富なフラクションである上部ストリーム１４５は、次に、第２の一式の二量化条件下で稼働される第２の二量化用反応器（本発明の第３の反応器、Ｒ３）１４９にフィードされ、ここで、ストリーム１４７中の残存ＣＰＤは、ＤＣＰＤに一部、変換される。第２の一式の二量化条件は、有利には、３０〜２５０℃、好ましくは、１００〜１４０℃の範囲の温度、および５０ｐｓｉａ〜１０００ｐｓｉａ（絶対圧で３４５〜６８９５キロパスカル）、好ましくは、１００ｐｓｉａ〜５００ｐｓｉａ（絶対圧で６８９〜３４４７キロパスカル）の範囲の全絶対圧、および１〜３００分間、好ましくは１５０〜３００分間の範囲の滞留時間を含む。このような条件は、その後のＤＣＰＤフラクションの規格通りの生成を実現しながら、残留ＣＰＤの回収を最大化するよう最適化される。
次に、反応器１４９から、ＣＰＤ、他のＣ５炭化水素およびＤＣＰＤを含む第３の反応器の流出物１５１は、蒸留カラムとすることができる第３の分離装置１５３（ＳＤ３）にフィードされる。カラム１５３から、高純度ＤＣＰＤ下部ストリーム１５５、ならびにＣＰＤおよび他のＣ５炭化水素１５７を含む上部ストリームが得られる。ストリーム１５５は、ストリーム１５５のＣ１０炭化水素の総質量に対して、９２質量％、９４質量％、９５質量％、またはそれを超えることさえあるなどの、少なくとも９０質量％の濃度でＤＣＰＤを含むことができる。ストリーム１５５は、その後の蒸留カラム（図示せず）中で精製して、（１）このストリームの総質量に対して、９２質量％、９４質量％、９５質量％、またはそれを超えることさえあるなどの、少なくとも９０質量％の濃度でＤＣＰＤを含む、高純度ＤＣＰＤ、（２）上記（図示せず）の容器１６３および／または洗浄用容器１２３にリサイクルすることができる軽質洗浄油が豊富なストリームを得ることができる。

ＤＣＰＤストリーム１４７および１５５は、製品として販売することができるか、または配送することができる。使用者は、所期の用途に応じて、これらのストリームをＣＰＤに変換して戻すか、または他の化合物に変換してもよい。
本発明の方法における第３のＣ５が豊富なフラクションである上部ストリーム１５７は、第３の二量化用反応器（図示せず）にフィードすることができ、ここで、この中の残存ＣＰＤは、さらなる量のＤＣＰＤに変換することができ、このＤＣＰＤは、そのように所望される場合、第４の分離装置（図示せず）中で、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションとして分離されて回収され得る。第３の二量化用反応器が利用される場合、第１の二量化用反応器および第２の二量化用反応器の好ましい稼働様態は、どちらも最適量で、最適品質レベルのＤＣＰＤ製品を生成するよう、有利なことに調節することができる。通常、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションは、上記の方法で上流で生成する、第１および第２のＤＣＰＤが豊富なフラクションよりも純度が低いと思われる。

図１に示されている通り、第３の分離装置１５３からの第３のＣ５が豊富なフラクションのストリーム１５７は、２つのストリーム１５９と１６１とに分割される。次に、ストリーム１５７、１５９および１６１がＣ５炭化水素に加えてＣ６＋を含むことができる程度に、ストリーム１６１は、蒸留カラム１６３中で分離されて、Ｃ６＋が低減された第５のＣ５が豊富なストリーム１６５、およびＣ６が豊富なストリーム１６７が得られる。次に、ストリーム１６５は、上記の通り、ストリーム１０９として、第１の反応器１１３（Ｒ１）にリサイクルすることができる。ストリーム１６７は、以下に記載されている、未処理のモーガス成分などの、他の用途にパージされ得る（ｐｕｒｇｅ）か、または使用され得る。この特定の実施形態では、ストリーム１６１とストリーム１５９との質量比が、蒸留カラム１６３なしで０．４：０．６より高い場合、Ｃ６＋種の蓄積がこのシステムで起こり得ることを見出した。リサイクル率に対するこのような制限を排除するために、ストリーム１６１に、カラム１６３中での精製を施した後、第１の反応器にリサイクルすることが非常に所望される。

ストリーム１５９（および、第１のＣ５が豊富なフラクションストリーム１３７の一部、および第２のＣ５が豊富なフラクションストリーム１４５の一部を含んでもよい。図１には示さず）は、その中に含有されている多数の有用な成分：ＣＰＤ、シクロペンタン、シクロペンテン、ペンテン、ペンタジエン、２−メチルブタジエンなどにより、多くの目的に使用することができる。

例えば、ストリーム１５９（および、他のＣ５が豊富なフラクションのストリーム、およびＣ６が豊富なストリーム１６７）は、一部またはすべてが、その中のジエンの少なくとも一部をモノオレフィンおよび／または飽和体に変換する選択的水素化によって、モーガス成分に変換され得る。水素化後のストリーム１５９中のシクロペンタンおよびシクロペンテンの濃度が高いと、ｎ−ペンタンなどの非環式Ｃ５炭化水素の出発フィードストックに比べて、シクロペンタンおよびシクロペンテンのオクタン価が高く、かつリード蒸気圧値が低いために、モーガスブレンドするのに特に好適となる。Ｃ６が豊富なストリーム１６７は、同様に選択的水素化後に、モーガス成分として直接、使用することができる。
他の例に関すると、選択的水素化の前または後に、ストリーム１５９（および、他のＣ５が豊富なフラクションのストリーム）が分離されて、以下：シクロペンタン、シクロペンテン、ペンテン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエンおよび２−メチルブタジエンのうちの少なくとも１つの純粋なストリームを得ることができる。

図２は、特に、図１に例示されている例示的な方法における、本発明の方法およびシステムに有用な、例示的な第１の分離サブシステム２０１を概略的に例示している。図２中の第１の分離サブシステム２０１は、多段階の圧縮、冷却および液体／蒸気の分離を含めた、圧縮トレインを含む。この図の方法で、カラム１２３から得られた、清浄な第１の反応器の流出物の主要物を含む上部ストリーム１２９は、第１段階のコンプレッサ２０３にまずフィードされて、ここからより高い圧力のストリーム２０５が得られる。次に、ストリーム２０５は、第１段階の熱交換器２０７によって冷却されて、液体／蒸気の混合物ストリーム２０９が得られ、この混合物ストリームは、第１段階の液体／蒸気の分離装置（ドラムなど）２１１にフィードされて、Ｃ５炭化水素を含むが水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素が低減されている第１段階の下部液体ストリーム２１５、ならびにＣ５炭化水素を含んでおり、水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素が豊富な第１段階の上部蒸気ストリーム２１３が得られる。次に、ストリーム２１３は、第２段階のコンプレッサ２１７によって圧縮されて、より一層高い圧力を有するストリーム２１９が得られ、このストリーム２１９は、次に、第２段階の熱交換器２２１によって冷却されて、第２段階の低温度の液体／蒸気の混合物ストリーム２２３が得られ、この混合物ストリームは、第２段階の液体／蒸気の分離装置（ドラムなど）２２５中で分離されて、Ｃ５炭化水素を含むが水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素が低減されている第２段階の下部液体ストリーム２２９、ならびにＣ５炭化水素を含んでおり、水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素が豊富な第２段階の蒸気ストリーム２２７が得られる。次に、ストリーム２２７は、第３段階のコンプレッサ２３１によって圧縮されて、より一層高い圧力を有するストリーム２３３が得られ、このストリーム２３３は、次に、第３段階の熱交換器２３５によって冷却されて、第３段階の低温度の液体／蒸気の混合物ストリーム２３７が得られ、この混合物ストリーム２３７は、第３段階の液体／蒸気の分離装置（ドラムなど）２３９中で分離されて、Ｃ５炭化水素を含むが水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素が低減されている第３段階の下部液体ストリーム２４１、ならびに水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を豊富に含む第３段階の上部蒸気ストリーム１６１であって、Ｃ５炭化水素をより低い濃度で含んでもよい第３段階の上部蒸気ストリーム１６１が得られる。次に、ストリーム１６１は、図１に例示され、かつ上述の容器１６３にフィードされる。

図２に示されている通り、ストリーム２１５が無視できない濃度の洗浄油、Ｃ７およびＣ８＋（ＤＣＰＤなど）のうちの少なくとも１つを含み得る程度のストリーム２１５は、ストリーム１２７と一緒に、重質洗浄油除去カラム１３５にフィードすることができ、ここで、処理されて、図１に関連する上記の重質洗浄油が低減されているＣ５が豊富なストリーム１３７が得られる。下流のストリーム２２９および２４１は、重質洗浄油、Ｃ７およびＣ８＋をより低い濃度で含む傾向がある程度に合わされて、単一ストリーム１３４を形成することができ、このストリームは、次に、第１のＣ５が豊富なフラクションとしてストリーム１３７と合わされて、図１に例示されている第１の二量化用反応器１３９（Ｒ２）に、直接、フィードされる。
示されていないが、ストリーム２１５、２２９および２４１は、それらがすべて無視できない濃度の、重質洗浄油、Ｃ７およびＣ８＋（ＤＣＰＤなど）のうちの少なくとも１つを含有することができる程度に、すべてストリーム１２７と一緒に、重質洗浄油除去カラム１３５に送られ、ここで、Ｃ５が豊富なストリーム１３７が得られて、第１の二量化用反応器１３９に送られることが企図されている。
示されていないが、ストリーム２１５、２２９および２４１は、それらがすべて十分に低い濃度で、重質洗浄油、Ｃ７およびＣ８＋を含有し得る程度に、少しでも存在する場合、ストリーム１３７と合わされて、次に、第１の二量化用反応器１３９に直接、送ることができることがやはり企図されている。

図３は、図１の例示的な方法およびシステムに有用な、軽質成分が豊富なフラクションの分離サブシステム３０１の詳細の概略を例示している。この図では、脱ブタン塔１６３を出る、有利には、Ｃ５＋炭化水素が低減した軽質成分が豊富なフラクション１６７は、分離装置３０３にフィードされ、この装置は、ＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＴＳＡ、低温分離装置、膜分離装置などのうちの１つまたは複数とすることができ、圧縮、熱交換器、冷蔵システムなどの補助設備を含んでもよい。装置３０３から、３つのストリームが生成される：（ｉ）水素／軽質炭化水素共フィードストックストリーム（ｓｔｅａｍ）１０５の少なくとも一部またはすべてとして、第１の反応器にリサイクルすることができる、水素−メタンまたは水素−メタン−エタン混合物ストリーム３０５、（ｉｉ）水素を少なくとも９６ｍｏｌ％、９７ｍｏｌ％、９８ｍｏｌ％、９９ｍｏｌ％、または９９．５ｍｏｌ％にさえなる濃度で含むことができる、高純度水素ストリーム３０７、および（ｉｉｉ）水素および／またはメタンが低減され得る、Ｃ１−Ｃ４が豊富なストリーム３０９。価値の高い高純度水素ストリーム３０７は、触媒の再生および還元のために、プロセス内で利用することができ、同様に、他の用途における使用のために、他の場所に送ることができる。ストリーム３０９は、燃料、すなわち液化石油ガスの供給源として使用することができるか、またはさらなる製品を製造するためにさらにクラッキングすることができる。

図４は、図１の例示的な方法およびシステムに有用な、別の軽質成分が豊富なフラクションの分離サブシステム４０１の詳細の概略を例示している。この図では、軽質成分が豊富なフラクション１６７は、図３中の上記の装置３０３に類似の分離装置４０３にフィードされる。装置４０３から、３つのストリームが生成される：（ｉ）水素を少なくとも９６ｍｏｌ％、９７ｍｏｌ％、９８ｍｏｌ％、９９ｍｏｌ％、または９９．５ｍｏｌ％にさえなる濃度で含むことができる、高純度水素ストリーム４０５、（ｉｉ）メタンが豊富またはエタンが豊富なストリーム４１１、および（ｉｉｉ）Ｃ２−Ｃ４が豊富なストリームまたはＣ３−Ｃ４が豊富なストリーム４１７。ストリーム４０５は、２つのストリーム４０７および４０９に分割され、ストリーム４０７は、水素共フィードストックストリーム１０５として第１の反応器にリサイクルされ、４０９は、触媒の再生および還元のためのプロセス内での使用を含む、他の処理装置に送られる。ストリーム４１１は、２つのストリーム４１３および４１５に分割され、ストリーム４１３は、メタンまたはエタン共フィードストックストリーム１０６として、第１の反応器に送られて、第１の反応器の流出物１１７の全圧力を高め、ストリーム４１５は、クラッキング、メタノール生成などの他のプロセスのためのフィードストックとして、燃料などの他の処理装置に送られる。ストリーム４１７は、燃料、すなわち液化石油ガスの供給源として使用することができるか、またはさらなる製品を製造するためにさらにクラッキングすることができる。

産業用途
非環式Ｃ₅変換法の間に得られる、環式、分岐状および線状Ｃ₅炭化水素を含有し、水素、Ｃ₄および軽質副生物またはＣ₆および重質副生物のいずれかの組合せを含有してもよい、第１の炭化水素反応器の流出物は、それ自体の中に価値のある製品が存在している、およびそれ自体が価値のある製品である。好ましくは、ＣＰＤおよび／またはＤＣＰＤは、反応器の流出物から分離して、精製生成物ストリームを得ることができ、これは、様々な高価値製品の生成に有用である。

例えば、５０質量％以上、または好ましくは６０質量％以上のＤＣＰＤを含有する精製生成物ストリームは、炭化水素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂およびエポキシ材料を生成するのに有用である。８０質量％以上、または好ましくは９０質量％以上のＣＰＤを含有する精製生成物ストリームは、以下の反応スキーム（Ｉ）：

（式中、Ｒは、ヘテロ原子または置換ヘテロ原子、置換または無置換のＣ１−Ｃ５０ヒドロカルビルラジカル（多くの場合、二重結合を含有するヒドロカルビルラジカル）、芳香族ラジカルまたはそれらの任意の組合せである）により形成されるディールス−アルダー反応生成物を生成するのに有用である。好ましくは、置換ラジカルまたは基は、第１３〜１７族、好ましくは第１５族もしくは第１６族、より好ましくは窒素、酸素もしくは硫黄からの１つまたは複数の元素を含有する。スキーム（Ｉ）に図示されているモノオレフィンのディールス−アルダー反応生成物に加えて、８０質量％以上、または好ましくは９０質量％以上のＣＰＤを含有する精製生成物ストリームを使用して、ＣＰＤと以下：別のＣＰＤ分子、共役ジエン、アセチレン、アレン、二置換オレフィン、三置換オレフィン、環式オレフィンおよび上述の置換体のうちの１つまたは複数のものとのディールス−アルダー反応生成物を形成することができる。好ましいディールス−アルダー反応生成物には、以下の構造に例示されている、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、置換ノルボルネン（酸素含有ノルボルネンを含む）、ノルボルナジエンおよびテトラシクロドデセンが含まれる：

前述のディールス−アルダー反応生成物は、エチレンなどのオレフィンと共重合した環式オレフィンのポリマーおよびコポリマーの生成に有用である。得られた環式オレフィンコポリマーおよび環式オレフィンポリマーの生成物は、様々な用途、例えば包装用フィルムに有用である。
９９質量％以上のＤＣＰＤを含有する精製生成物ストリームは、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）触媒を使用して、ＤＣＰＤポリマーを生成するのに有用である。ＤＣＰＤポリマー生成物は、物品(articles)、特に成形部品、例えば風力タービン翼および自動車部品の形成に有用である。

さらなる成分は、反応器の流出物から分離することもでき、高価値製品の形成に使用することができる。例えば、分離したシクロペンテンは、スキーム（ＩＩ）に図示されている通り、ポリペンテナマーとしても知られているポリシクロペンテンの生成に有用である。

分離されたシクロペンタンは、発泡剤および溶媒として有用である。線状および分岐状Ｃ₅生成物は、高級オレフィンおよびアルコールへの変換に有用である。水素化の後であってもよい、環式および非環式Ｃ₅生成物は、オクタン価向上剤および輸送燃料ブレンド成分として有用である。

以下の非限定例１〜８は、本発明を例示する。例１〜６は、シミュレーションを使用することにより得られる。これらの例において、個々の第１の反応器の流出物は、上で議論した方式と類似の方式で、急冷／洗浄区域（１２３）、圧縮トレイン区域（ＳＤ１、１３１）および脱ブタン化区域（１６３）の方にフィードされる。急冷／洗浄区域（１３５）、圧縮トレイン区域（ＳＤ１、１３１）および脱ブタン化区域（１６３）から生成した回収したＣ５が豊富なフラクションはすべて、重質洗浄油除去カラム（１３５）に、次いで、第１の二量化用反応器（Ｒ２、１３９）、超高純度ＤＣＰＤ回収カラム（ＳＤ２、１４３）、第２の二量化用反応器（Ｒ３、１４９）、次に高純度ＤＣＰＤ回収カラム（ＳＤ３、１５３）という経路で送られる。

（例１）
この例では、第１の反応器の炭化水素流出物は、軽質炭化水素を共フィードすることなく、または第１の反応器への任意の下流のＣ５が豊富なフラクションをリサイクルすることなく、純粋なｎ−ペンタンのフィードストック、１：２の水素／ｎ−ペンタンのモル比を有する純粋な水素共フィードストックから生成した。反応器の入り口における処理温度、圧力、毎時質量空間速度および分子量は、それぞれ、４７５℃、６２ｐｓｉａ（絶対圧で４０１．９キロパスカル）、１５時^-1および４９．０１ｇ／ｍｏｌである。反応器出口における温度および圧力は、それぞれ５７５℃および１０ｐｓｉａ（絶対圧で６８．９キロパスカル）である。この反応は、第１の反応器の流出物中に、入口における全フィード原料中の分子のモル数あたりさらに１．８７モルの分子を生成して、出口を出る。この１．８７倍のモル数の膨張は、それぞれ、ストリーム混合物の分子量および密度を、入口において４９．０１ｇ／ｍｏｌから出口において２７．０５ｇ／ｍｏｌに、および入口において３．０８ｋｇ／ｍ³から出口において０．２６ｋｇ／ｍ³に低下させる効果を有する。第１の反応器の入り口から出口までの圧力低下は、約５２ｐｓｉ（３５９キロパスカル）と算出される。出口の第１の反応器の流出物の組成は、以下の表Ｉに示されている。
第３のＣ５が豊富なフラクション全体が、モーガスを製造するためのモーガスブレンドとして使用され、モーガスブレンドの組成は同様に以下の表Ｉに提示されている。
この例では、ストリーム１１７中でＣＰＤを１００トン生成するために、総質量が４０３トンのｎ−ペンタンのフィード（ｎ−ペンタンのフィードの総質量に対して、ＣＰＤの全収率が２４．８質量％に相当する）が、このシステムにフィードされ、水素が総質量で１３．１トン生成され、９９．０質量％を超える純度レベルを有するＵＨＰ ＤＣＰＤが総質量で８２トンが生成され（ストリーム１４７）、９０．０質量％を超える純度レベルを有するＤＣＰＤが総質量で１１トン生成され（ストリーム１５５）、モーガスブレンドが総質量で２３８トン生成される。

（例２）
反応器の入り口および出口の温度ならびに圧力は、上の例１と同一に保有する。しかし、この例では、上記の第２の二量化用反応器から生成した第３の反応器の流出物を分離することにより得られた第３のＣ５が豊富なフラクションの３５％として生成したＣ５が豊富なストリームは、第１の反応器にリサイクルされ、この場合、ｎ−ペンタンと混和した後、第１の反応器にフィードされる。水素は、１：２のＨ₂／（（イソ−Ｃ５炭化水素およびＣＰＤ）を除外するすべてのＣ５炭化水素）のモル比で共フィードされる。イソ−Ｃ５炭化水素からＣＰＤまでの反応経路は、この反応条件下で速度的に阻害されることが実験により見出された。第１の反応器への全フィードの組成は、以下の表Ｉに示されている。
第３のＣ５が豊富なフラクションの残りの６５％は、モーガスを製造するためにモーガスブレンドとして使用される。モーガスブレンドの組成は、同様に以下の表Ｉに提示されている。

この例では、ストリーム１１７中でＣＰＤを１００トン生成するために、総質量が３０８トンのｎ−ペンタンのフィード（ｎ−ペンタンのフィードの総質量に対して、ＣＰＤの収率が３２．５質量％に相当する）が、このシステムにフィードされ、水素が総質量で１１．７トン生成され、９９．０質量％を超える純度レベルを有するＵＨＰ ＤＣＰＤが総質量で８５トン生成され（ストリーム１４７）、９０．０質量％を超える純度レベルを有するＤＣＰＤが総質量で８トン生成され（ストリーム１５５）、モーガスブレンドが総質量で１４６トン生成される。
同じ量のＣＰＤを生成するために、例２（第１の反応器に第３のＣ５が豊富なフラクションの３５％をリサイクルする）では、例１（第１の反応器にＣ５が豊富なフラクションのいずれもリサイクルしない）よりも２３．４％少ない新しいｎ−ペンタンのフィードが要求される。

同じ量のＣＰＤを生成するために、例２は、完全に飽和しているフィードに対して、部分不飽和なフィードを使用しているため、例１よりも水素が１０．８％少なく生成される。これは、反応器および下流の設備において、体積流速の減少という有利点を有する。例えば、例２における第１の反応器は、例１よりも体積流量が７．８％減少していることを示している。これは、下流の急冷塔、ガスコンプレッサおよび脱ブタン塔の設備のサイズ設定にかなり影響を及ぼすことがある。
第１の反応器を通過するストリームのエンタルピー変化は、例１と比べて、例２では、かなり減少することをやはり示す。これは、例２では、炉の燃焼が１０．９％減少したことに換算され、これは、反応器の設備のサイズ設定および燃料コストにかなり影響を及ぼし得る。第１の反応器中の吸熱反応を持続させるために要求される熱量は、一部が変換されたＣ５フィードストックを使用する場合、比較的少ない。
ＣＰＤを１００トンを生成するため、例２は、モーガス生成に転換された物質は３８．６質量％減少することを示している。さらに、速度により一層制限される異性化および芳香族化生成物は、より少ない副生成物ストリームへと濃縮されるので、例２におけるモーガスのストリームは、例１における場合よりも、わずかに高いＣ５＋副生物のオクタン価を有することが表Ｉから分かり得る。
したがって、明らかなことに、Ｃ５含有ストリームの少なくとも一部をＣＰＤ反応器へリサイクルすることは有利となり得る。これは、例えば、モーガスに関するＲＶＰ規格によりブレンドされ得るＣ５炭化水素の量が制限されるある時期の間、一部が変換されたＣ５炭化水素に対する需要が減少する場合、とりわけ有益である。これにより、プラントは、共生成の量が少ない、所望のＤＣＰＤ生成速度での稼働を継続することが可能となる。

（例３）
シミュレーションによって得られたこの予想的例では、表ＩＩ中の以下の組成を有する、モーガスブレンドおよび対応する部分水素化モーガス成分として使用される第３のＣ５が豊富なフラクションのモデルを得ることができる：

（例４）
この例では、反応器、反応器の入り口および出口温度、フィード中のＣ５炭化水素（ｎ−ペンタンのみ）のモル量、ならびに水素共フィードストックのモル量は、上の例１と同じである。しかし、Ｃ５炭化水素および水素共フィードストックに関して１：１のモル比のさらなるメタン共フィードストックもまた、第１の反応器にフィードする前に、Ｃ５炭化水素および水素と混和され、入り口の全絶対圧が約８１ｐｓｉａ（５５８キロパスカル、絶対圧）になる。これにより、出口の全圧力は、下流の圧縮機が大気圧超の吸引圧力を維持するのに十分なレベルとなる、２０ｐｓｉａ（１３７．９キロパスカル、絶対圧）まで向上し、これにより、本システムへの空気および酸素の入り込みがかなり回避される。反応に関与する化学種の分圧、および出口温度は、それぞれ、１０ｐｓｉａ（絶対圧で６８．９キロパスカル）および５７５℃と実質的に同じままである。本発明の例における第１の反応器の入り口から出口までの圧力低下は、上の比較例における４９ｐｓｉ（３３８キロパスカル、絶対圧）と比べて、６１ｐｓｉ（４２０キロパスカル、絶対圧）となる。

本発明者らによる実験での観察は、上で指定した変換条件下で、Ｃ１−Ｃ４炭化水素を第１の反応器に共フィードして、または共フィードすることなしに、熱力学的変換への接近が達成できることを示した。このことは、この例示的な場合では、反応器の流出物のＣ５炭化水素フラクションに関して、（上の例１におけるものと）類似の反応の進行および正味の収率構造を実現することができることを示唆している。水素とメタンの共フィードストックのどちらも得ることができ、第１の分離サブシステム（圧縮トレイン）から得られた軽質成分が豊富なフラクションからリサイクルすることができる。

この例４に関与する入り口圧の要件および再循環体積がより高くなることにより、ガスブレンド（すなわち、水素、およびＣ１−Ｃ４共フィードストック）を移動させることに伴い、液状炭化水素フィードのポンプ操作コストがわずかに高くなり、かつ圧縮コストが高くなる恐れがある。反応剤、すなわちｎ−ペンタンの分圧は、例１では約６２ｐｓｉａ（絶対圧で４２７キロパスカル）であることに対比して、この例４では、入り口において、約２８ｐｓｉａ（絶対圧で１９３キロパスカル）というより低いレベルで始まることも観察することができる。熱力学的な推進力の観点から、このペンタン分圧は２．２分の１に減少するのが望ましい。

（例５）
この例では、第１の反応器の流出物は、純粋なｎ−ペンタンのフィードストック、１：１の水素／ｎ−ペンタンのモル比を有する純粋な水素共フィードストックから生成した。メタンは、軽質炭化水素として共フィードされるか、または下流のＣ５が豊富なフラクションから４：１のメタン／ｎ−ペンタンのモル比で、第１の反応器にリサイクルされる。反応器の入口における処理温度、圧力、毎時質量空間速度および分子量はそれぞれ、４７５℃、６２ｐｓｉａ（絶対圧で４０１．９キロパスカル）、より近い熱力学的平衡に到達するために例１より低い毎時質量空間速度、および４９．０１ｇ／ｍｏｌである。反応器の出口における温度および圧力は、それぞれ、５７５℃および２０ｐｓｉａ（絶対圧で１３７．８キロパスカル）である。この例では、この反応システムはまた、例１とは異なる触媒システムを用いる。この反応は、第１の反応器の流出物中に、入口における全フィード原料中の分子のモル数あたりさらに１．３４モルの分子を生成して、出口を出る。この１．３４倍のモル数の膨張は、それぞれ、ストリーム混合物の分子量および密度を、入口において２２．９７ｇ／ｍｏｌから出口において１７．１３ｇ／ｍｏｌに、および入口において１．５３ｋｇ／ｍ³から出口において０．３３ｋｇ／ｍ³に低下させる効果を有する。第１の反応器の入り口から出口までの圧力低下は、約４０ｐｓｉ（２７６キロパスカル）と算出される。出口の第１の反応器の流出物の組成は、以下の表ＩＩＩに示されている。
第３のＣ５が豊富なフラクション全体が、モーガスを製造するためのモーガスブレンドとして使用され、モーガスブレンドの組成は同様に以下の表ＩＩＩに提示されている。

この例では、ストリーム１１７中でＣＰＤを１００トン生成するために、総質量が２２３トンのｎ−ペンタンのフィードが、このシステム（ｎ−ペンタンのフィードの総質量に対して、ＣＰＤの全収率が４５．０質量％に相当する）にフィードされ、水素が総質量で２４．０トン生成され、９９．０質量％を超える純度レベルを有するＵＨＰ ＤＣＰＤが総質量で５４トン生成され（ストリーム１４７）、９０．０質量％を超える純度レベルを有するＤＣＰＤが総質量で４４トン生成され（ストリーム１５５）、モーガスブレンドが総質量で７７トン生成される。

この例では、この反応区域における燃料ガスの消費は、１９ｋｔａ（メタン共フィードを含まない）から２５ｋｔａ（メタン共フィードを含む）まで増加する。この増加は、さらなるメタン共フィードの顕熱が反応器を通過することによる。一方、メタンが、反応器の出口の全圧を１０ｐｓｉａ（メタン共フィードを含まない）から２０ｐｓｉａ（メタン共フィードを含む）まで高めるという有益性により、脱ブタン化区域に向かう同じ目標圧力を実現するために、１回少ない圧縮段階しか必要とされない。これは、資本コストの大きな節約をもたらすことができる。

（例６）
シミュレーションによって得られたこの予想的例では、表ＩＶ中の以下の組成を有する、モーガスブレンドおよび対応する部分水素化モーガス成分として使用される第３のＣ５が豊富なフラクションモデルを得ることができる：

（例７）
ＺＳＭ−５触媒組成物の合成
約２０．３％の固形分を有する合成混合物は、１０，０００ｇの脱イオン（ＤＩ）水、６００ｇの５０％ＮａＯＨ溶液、２５ｇの４５％アルミン酸ナトリウム溶液、７３０ｇのｎ−プロピルアミン（１００％溶液）、８０ｇのＺＳＭ−５の種結晶および３，１９０ｇのＵｌｔｒａｓｉｌ ＰＭ（商標）から調製した。修飾シリカは、５ガロンのペール容器中で混合し、次に、混合後、５ガロンのオートクレーブに投入した。この合成混合物は、以下のモル組成を有した：
ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃ 約４７０
Ｈ₂Ｏ／ＳｉＯ₂ 約１２．１
ＯＨ／ＳｉＯ₂ 約０．１６
Ｎａ／ＳｉＯ₂ 約０．１６
ｎ−ＰＡ／Ｓｉ 約０．２５。

この合成混合物を混合して、２３０°Ｆ（１１０°）、２５０ｒｐｍで７２時間、反応させた。得られた生成物をろ過してＤＩ水により洗浄し、次に、約２５０°Ｆ（１２１°）で一晩、オーブン内で乾燥した。硝酸アンモニウム溶液を用いて３回、室温でイオン交換することにより、合成したそのままの結晶の一部を水素に変換し（物性評価のため）、次いで２５０°Ｆ（１２１℃）で乾燥して、１０００°Ｆ（５４０℃）で６時間、焼成した。得られたＺＳＭ−５結晶は、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃が約４１４のモル比、全表面積（ＳＡ）／（マイクロ細孔ＳＡ＋メソ細孔ＳＡ）が４９０（４４０＋５１）ｍ²／ｇ、ヘキサン収着が１１７ｍｇ／ｇおよびアルファ値（プロトン体で測定した場合）が３１を有した。Ｐｔ含浸用に合成するので、材料の第２の部分を使用した。

ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が４１４およびナトリウム含有率が０．３８質量％を有するＺＳＭ−５を、窒素中、９００°Ｆ（４８２℃）で６時間、焼成した。冷却後、この試料を窒素中で９００°Ｆ（４８２℃）まで再加熱し、３時間、保持した。次に、１．１、２．１、４．２および８．４％の酸素まで、雰囲気を４段階で増加して徐々に変えた。各ステップを３０分間、保持した。温度を１０００°Ｆ（５４０℃）まで上昇させて、酸素含有率を１６．８％まで高め、この物質を１０００°Ｆ（５４０℃）で６時間、保持した。冷却後、水酸化テトラアミン白金水溶液を使用するインシピエントウェットネス含浸により０．５質量％のＰｔを加えた。この触媒組成物は、室温で２時間、次に、２５０°Ｆ（１２１℃）で４時間、空気中で乾燥し、最後に、空気中、６６０°Ｆ（３４９℃）で３時間、焼成した。触媒組成物の粉末を圧縮（１５トン）して、粉砕し、ふるいにかけて、２０〜４０メッシュの粒子サイズを得た。

（例８）
触媒組成物の性能評価
例７の上記の材料の性能を評価した。この触媒組成物（０．５ｇ）を石英（１．５ｇ、６０〜８０メッシュ）と物理的に混合して、反応器に搭載した。この触媒組成物をＨｅ（１００ｍＬ／分、３０ｐｓｉゲージ圧（２０７ｋＰａ）、２５０℃）下で１時間、乾燥し、次に、Ｈ₂（２００ｍＬ／分、３０ｐｓｉゲージ圧（２０７ｋＰａ）、５００℃）下で１時間、還元した。次に、この触媒組成物の性能を、ｎ−ペンタン、Ｈ₂および残りはＨｅからなるフィードを用いて、通常、５５０℃〜６００℃、５．０ｐｓｉａ（３５ｋＰａ−ａ）のＣ₅Ｈ₁₂、１．０モル Ｈ₂：Ｃ₅Ｈ₁₂、１４．７時^-1のＷＨＳＶおよび３０ｐｓｉの全ゲージ圧（２０７ｋＰａ）で試験した。触媒組成物の安定性および再生成性（ｒｅｇｅｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ）の試験は、５５０℃〜６００℃での初期試験後にＨ₂（２００ｍＬ／分、３０ｐｓｉゲージ圧（２０７ｋＰａ）、６５０℃）を用いて５時間、処理することによって行い、次に、６００℃で性能を再試験した。
シクロペンタジエンおよび３当量の水素が、脱水素化およびｎ−ペンタンの環化（式１）によって生成される。これは、固体状態のＰｔを含有する触媒組成物の上に高温でｎ−ペンタンを流すことにより実現される。例７のＺＳＭ−５（４１４：１）／０．５％Ｐｔの性能は、ｎ−ペンタンの変換率、環式Ｃ₅生成（ｃＣ₅）、クラッキング収率および安定性に基づいて評価した。これらの結果は、表Ｖ、表ＶＩ、表ＶＩＩおよび表ＶＩＩＩにまとめられている。

表Ｖおよび表ＶＩＩは、５．０ｐｓｉａ（３５ｋＰａ−ａ）のＣ₅Ｈ₁₂、１：１のモルのＨ２：Ｃ５、１４．７ＷＨＳＶ、全体で４５ｐｓｉａ（３１０ｋＰａ−ａ）の条件で、０．５ｇのＺＳＭ−５（Ｓｉ：Ａｌ₂のモル比４１４：１）／０．５質量％Ｐｔの触媒組成物の場合の、様々な温度（各温度において８時間を超える平均値）における、ｎ−ペンタンの変換率、ならびに環式Ｃ５、ＣＰＤ、イソ−Ｃ５、Ｃ１およびＣ２−４クラッキング生成物の選択性および収率を示している。表Ｖでは、選択性および収率は、形成した炭化水素のうちの環式Ｃ５、ＣＰＤ、イソ−Ｃ５、Ｃ１およびＣ２−４のそれぞれのモル比率基準で表されている。すなわち、モル選択性は、形成した環式Ｃ５、ＣＰＤ、Ｃ１およびＣ２−４のそれぞれのモル数を変換されたペンタンの総モル数により除算したものである。表ＶＩＩでは、選択性および収率は、形成した炭化水素のうちの環式Ｃ５、ＣＰＤ、イソ−Ｃ５、Ｃ１およびＣ２−４のそれぞれの炭素比率基準で表されている。すなわち、炭素選択性は、形成した環式Ｃ５、ＣＰＤ、イソ−Ｃ５、Ｃ１およびＣ２−４のそれぞれにおける炭素のモル数を変換されたペンタン中の炭素の総モル数により除算したものである。分かる通り、表Ｖおよび表ＶＩＩは、５９５℃では、高いＷＨＳＶにおいて８０％超のペンタンの変換率および環式Ｃ５種に４０％の選択性を示している。特定の最終生成物ではないが、シクロペンタンおよびシクロペンテンは、リサイクルされてＣＰＤを生成することができる。

表ＶＩおよびＶＩＩＩは、個々のｉＣ５成分をさらに指定しており、これらは、表ＶおよびＶＩＩに合計として示されている。ｉＣ５ｏは、２−メチルブタンおよび３−メチルブタンを含むイソペンタンである。ｉＣ５＝は、２−メチルブテンおよび３−メチルブテンを含むイソペンテンである。ｉＣ５＝＝は、２−メチルブタジエンおよび３−メチルブタジエンを含むイソ−ペンタジエンである。これらの結果は、例の触媒を用いて可能となる、イソ−ペンタジエンのレベルが低いことを示している。

本明細書に記載されている文献はすべて、それらが本分と一致しない程度に、任意の優先権書類および／または試験手順を含めて、参照により本明細書に組み込まれている。上述の一般説明および特定の実施形態から明白な通り、本発明の形態が、例示されて説明されているが、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく様々な改変を行うことができる。したがって、本発明は、それにより限定されることを意図するものではない。同様に、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」と同義語と見なされる。同様に、組成物、要素、または要素の群が、移行句「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の前に置かれる場合はいつも、本発明者らは、組成物、要素（単数または複数）の列挙の前に置かれる移行句「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、「からなる群から選択される（ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」または「である（ｉｓ）」を伴う同じ組成物または要素の群をやはり企図していること、またはその逆でもあることが理解される。
次に本発明の態様を示す。
1. シクロペンタジエン（ＣＰＤ）および／またはジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を製造する方法であって、
（Ｉ）少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を含むＣ５フィードストックおよび少なくとも１つのＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質炭化水素共フィードストックを第１の反応器にフィードするステップ、
（ＩＩ）変換条件下で、少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を触媒と接触させて、第１の反応器の出口から、ＣＰＤおよび非環式ジオレフィンを含むＣ５成分；水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分；単環芳香族化合物；および多環芳香族化合物を含む、第１の反応器の炭化水素流出物を得るステップ
を含み、
ステップ（Ｉ）において、
出口における第１の反応器の炭化水素流出物の全絶対圧が、Ｐ（ｆｒｅ）であり、
出口における第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５炭化水素の全分圧が、Ｐ（Ｃ５）であり、
出口における第１の反応器の炭化水素流出物中の水素分圧が、Ｐ（Ｈ２）であり、
［Ｐ（Ｃ５）＋Ｐ（Ｈ２）］÷Ｐ（ｆｒｅ）≦０．９０であり、
Ｐ（ｆｒｅ）が、絶対圧で１００キロパスカル超となるよう
十分な軽質炭化水素共フィードストックが与えられる、
方法。
2. Ｐ（Ｃ５）とＰ（Ｈ２）の合計が、絶対圧で９５キロパスカル以下であり、
Ｐ（ｆｒｅ）が、少なくとも絶対圧で１１０キロパスカルである
上記１に記載の方法。
3. Ｐ（Ｃ５）とＰ（Ｈ２）の合計が、絶対圧で５０キロパスカル以下であり、
Ｐ（ｆｒｅ）が、少なくとも絶対圧で１１０キロパスカルである
上記１または上記２に記載の方法。
4. 軽質炭化水素共フィードストックの少なくとも一部が、第１の反応器の炭化水素流出物から、直接または間接的に回収される、上記１から上記３のいずれかに記載の方法。
5. ステップ（Ｉ）において、水素も第１の反応器に供給される、上記１から上記４のいずれかに記載の方法。
6. 水素の少なくとも一部が、第１の反応器の炭化水素流出物から、直接または間接的に回収される、上記５に記載の方法。
7. 水素および軽質炭化水素共フィードストックの少なくとも一部が、第１の反応器の炭化水素流出物から、その混合物として回収されて、次に、その混合物として、第１の反応器にリサイクルされる、上記４から上記６のいずれかに記載の方法。
8. （ＩＩＩ）第１の反応器の炭化水素流出物を分離して、（ｉ）軽質成分が豊富なフラクションおよび（ｉｉ）ＣＰＤを含む第１のＣ５が豊富なフラクションを生成するステップ
をさらに含む、上記１から７のいずれかに記載の方法。
9. （ＩＶ）軽質成分が豊富なフラクションの少なくとも一部を分離して、水素が豊富なフラクションおよび少なくとも１つのＣ１−Ｃ４が豊富なフラクションを得るステップ
をさらに含む、上記８に記載の方法。
10. ステップ（ＩＶ）において、水素が豊富なフラクション、メタンが豊富なフラクションおよびＣ２−Ｃ４が豊富なフラクションが得られる
上記９に記載の方法。
11. 水素が豊富なフラクションの第１の部分が、第１の反応器に供給され、
水素が豊富なフラクションの第２の部分が、第１の反応器とは異なる処理装置に送られ、
メタンが豊富なフラクションの第１の部分が、第１の反応器に供給され、
メタンが豊富なフラクションの第２の部分が、第１の反応器とは異なる処理装置に送られ、
Ｃ２−Ｃ４が豊富なフラクションの一部が、第１の反応器とは異なる処理装置に送られる
上記１０に記載の方法。
12. （ｉ）水素が豊富なフラクションの第２の部分、（ｉｉ）メタンが豊富なフラクションの第２の部分、および（ｉｉｉ）Ｃ２−Ｃ４が豊富なフラクションの第１の部分中のメタンの総モル量が、ステップ（ＩＩ）において生成するメタンのモル量にほぼ等しい、
上記１１に記載の方法。
13. 第１の反応器の炭化水素流出物が、どちらも第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５炭化水素の総質量に対して、Ｃ（ＣＰＤ）１質量％の濃度のＣＰＤ、およびＣ（ＡＤＯ）１質量％の全濃度の非環式ジオレフィンを含み、
Ｃ（ＣＰＤ）１／Ｃ（ＡＤＯ）１≧１．５である、
上記１に記載の方法。
14. 軽質炭化水素共フィードストックが、メタン、エタン、エチレンおよびそれらの混合物を含む、上記１から１３のいずれかに記載の方法。
15. ステップ（Ｉ）において、水素が第１の反応器にフィードされ、第１の反応器にフィードされる水素とＣ５フィードストックとのモル比が、０．１〜３．０の範囲である、
上記１から１４のいずれかに記載の方法。
16. Ｃ５フィードストックが、Ｃ５フィードの総質量に対して、少なくとも５０質量％の飽和非環式Ｃ５炭化水素を含む、上記１から１５のいずれかに記載の方法。
17. ステップ（ＩＶ）が、圧力変動吸着法、急速サイクル圧力変動吸着法、低温法、熱変動吸着法および膜分離法のうちの１つまたは複数を使用することにより、軽質成分が豊富なフラクションを分離するステップを含む、
上記９から上記１６のいずれかに記載の方法。
18. （Ｖ）第１の一式の二量化条件下で稼働する第２の反応器に、第１のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部を供給するステップ、
（ＶＩ）第２の反応器から、ＣＰＤおよびジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を含む第２の反応器流出物を得るステップ、および
（ＶＩＩ）第２の反応器の流出物の少なくとも一部を分離して、ＤＣＰＤを含む第１のＤＣＰＤが豊富なフラクション、およびＣＰＤを含む第２のＣ５が豊富なフラクションを得るステップ
をさらに含む、上記８から上記１７のいずれかに記載の方法。
19. ステップ（ＩＩＩ）が、以下：
（ＩＩＩａ）第１の反応器の炭化水素流出物を冷却するステップ、
（ＩＩＩｂ）第１の反応の流出物の全圧を上昇させるステップ、
（ＩＩＩｃ）第１の反応器の炭化水素流出物の少なくとも一部を洗浄油により洗浄するステップ、
（ＩＩＩｄ）第１の反応器の炭化水素流出物から軽質成分を除去するステップ、および
（ＩＩＩｅ）第１の反応器の炭化水素流出物からＣ８＋成分を除去するステップ
の少なくとも１つを含む、上記８から上記１８のいずれかに記載の方法。
20. ステップ（ＩＩＩ）が、第１の反応器の炭化水素流出物を、少なくとも１つの：シクロヘキサン；モノアルキル、ジアルキルおよびトリアルキルシクロヘキサン；ベンゼン；モノアルキル、ジアルキルおよびトリアルキルベンゼン；モノアルキル、ジアルキル、トリアルキルおよびテトラアルキルナフタレン；他のアルキル化多環芳香族化合物；ならびにそれらの混合物および組合せを含む洗浄油により洗浄するステップを含む、上記８から上記１９のいずれかに記載の方法。
21. ステップ（ＩＩＩ）が、中間段階の冷却および蒸気／液体分離を含む圧縮トレインを使用して、第１の反応器の炭化水素流出物から軽質成分を除去するステップを含む、上記８から上記２０のいずれかに記載の方法。
22. （ＶＩＩＩ）第２の一式の二量化条件下で稼働する第３の反応器に、第２のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部をフィードするステップ、
（ＩＸ）第３の反応器から、ＣＰＤおよびＤＣＰＤを含む第３の反応器の流出物を得るステップ、および
（Ｘ）第３の反応器の流出物の少なくとも一部を分離して、第２のＤＣＰＤが豊富なフラクション、およびＣＰＤを含む第３のＣ５が豊富なフラクションを得るステップ
をさらに含む、上記１８から上記２１のいずれかに記載の方法。
23. （ＸＩ）第３の一式の二量化条件下で稼働する第４の反応器に、第３のＣ５が豊富なフラクションの少なくとも一部をフィードするステップ、
（ＸＩＩ）ＣＰＤおよびＤＣＰＤを含む第４の反応器の流出物を得るステップ、および
（ＸＩＩＩ）第４の反応器の流出物の少なくとも一部を分離して、第３のＤＣＰＤが豊富なフラクションおよび第４のＣ５が豊富なフラクションを得るステップ
をさらに含む、上記２２に記載の方法。
24. （ＸＩＶ）第１のＣ５が豊富なフラクション、第２のＣ５が豊富なフラクション、第３のＣ５が豊富なフラクションおよび第４のＣ５が豊富なフラクションのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を直接または間接的に、第１の反応器にリサイクルするステップ
をさらに含む、上記８から上記２３のいずれかに記載の方法。
25. （ＸＶ）（ｉ）シクロペンタンが豊富なフラクション；（ｉｉ）シクロペンテンが豊富なフラクション；（ｉｉｉ）１，３−ペンタジエンが豊富なフラクション；および（ｉｖ）第１のＣ５が豊富なフラクション、第２のＣ５が豊富なフラクション、第３のＣ５が豊富なフラクションおよび第４のＣ５が豊富なフラクションのうちの少なくとも１つからの２−メチル−１，３−ブタジエンフラクションのうちの少なくとも１つを得るステップ
を含む、上記２１から上記２４のいずれかに記載の方法。
26. シクロペンタジエン（ＣＰＤ）および／またはジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を製造するシステムであって、
（Ａ）少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を含むＣ５フィードストック、Ｃ１−Ｃ４炭化水素共フィードストックおよび任意選択の水素共フィードストックを受容するよう構成されている第１の反応器、
（Ｂ）変換条件下で、非環式Ｃ５炭化水素の変換を触媒して、ＣＰＤおよび非環式ジオレフィンを含むＣ５成分；水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分；単環芳香族化合物；および多環芳香族化合物を含む第１の反応器の炭化水素流出物を生成することができる、第１の反応器内に搭載されている触媒、
（Ｃ）第１の反応器の炭化水素流出物の少なくとも一部を受容するように、かつ（ｉ）ＣＰＤを含み、水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素が低減した第１のＣ５が豊富なフラクション、ならびに（ｉｉ）水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分が豊富なフラクションを生成するように構成されている第１の反応器と流体連通している第１の分離サブシステム、
（Ｋ）軽質成分が豊富なフラクションの少なくとも一部を分離して、
（ｉ）水素が豊富なフラクション、
（ｉｉ）メタンが豊富なフラクション、および
（ｉｉｉ）水素が低減されているＣ２−Ｃ４が豊富なフラクション
のうちの少なくとも１つを生成するよう構成されている、軽質成分が豊富なフラクションの分離サブシステム、ならびに
（Ｌ）（Ｋ）からメタンが豊富なフラクションが生成される場合、その少なくとも一部を第１の反応器にリサイクルするよう構成されているＣ１−Ｃ４リサイクル用チャネルを含み、さらに（Ｋ）から水素が豊富なフラクションが生成される場合、その少なくとも一部を第１の反応器にリサイクルするよう構成されている水素リサイクル用チャネルを含んでもよい、システム。
27. 上記１から２５のいずれか１項に記載の方法により生成される生成物に由来する物品。
28. 物品が、生成物と二重結合含有基質とのディールス−アルダー反応に由来する物質に由来する、上記２７に記載の物品。
29. 物品が、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロペンテン、シクロペンタン、ペンテン、ペンタジエン、ノルボルネン、テトラシクロドデセン、置換ノルボルネン、シクロペンタジエンのディールス−アルダー反応の誘導体、環式オレフィンコポリマー、環式オレフィンポリマー、ポリシクロペンテン、不飽和ポリエステル樹脂、炭化水素樹脂粘着付与剤、調合エポキシ樹脂、ポリジシクロペンタジエン、ノルボルネンまたは置換ノルボルネンまたはジシクロペンタジエンのメタセシスポリマーまたはそれらの任意の組合せ、風力タービン翼、ガラスまたは炭素繊維含有コンポジット、調合接着剤、エチリデンノルボルネン、ＥＰＤＭゴム、アルコール、可塑剤、発泡剤、溶媒、オクタン価向上剤、ガソリン、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される製品である、上記２７に記載の物品。

Claims (10)

1. シクロペンタジエン（ＣＰＤ）を製造する方法であって、
   （Ｉ）少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を含むＣ５フィードストックおよび少なくとも１つのＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質炭化水素共フィードストックを第１の反応器にフィードするステップ、
   （ＩＩ）変換条件下で、少なくとも１つの非環式Ｃ５炭化水素を触媒と接触させて、第１の反応器の出口から、ＣＰＤおよび非環式ジオレフィンを含むＣ５成分；水素およびＣ１−Ｃ４炭化水素を含む軽質成分；単環芳香族化合物；および多環芳香族化合物を含む、第１の反応器の炭化水素流出物を得るステップ
   を含み、
   ステップ（Ｉ）において、
   出口における第１の反応器の炭化水素流出物の全絶対圧が、Ｐ（ｆｒｅ）であり、
   出口における第１の反応器の炭化水素流出物中のＣ５炭化水素の全分圧が、Ｐ（Ｃ５）であり、
   出口における第１の反応器の炭化水素流出物中の水素分圧が、Ｐ（Ｈ２）であり、
   ［Ｐ（Ｃ５）＋Ｐ（Ｈ２）］÷Ｐ（ｆｒｅ）≦０．９０であり、
   Ｐ（ｆｒｅ）が、絶対圧で１００キロパスカル超となるよう
   十分な軽質炭化水素共フィードストックが与えられる、
   方法。
2. Ｐ（Ｃ５）とＰ（Ｈ２）の合計が、絶対圧で９５キロパスカル以下であり、
   Ｐ（ｆｒｅ）が、少なくとも絶対圧で１１０キロパスカルである
   請求項１に記載の方法。
3. Ｐ（Ｃ５）とＰ（Ｈ２）の合計が、絶対圧で５０キロパスカル以下であり、
   Ｐ（ｆｒｅ）が、少なくとも絶対圧で１１０キロパスカルである
   請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 軽質炭化水素共フィードストックの少なくとも一部が、第１の反応器の炭化水素流出物から、直接または間接的に回収される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
5. ステップ（Ｉ）において、水素も第１の反応器に供給される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 水素の少なくとも一部が、第１の反応器の炭化水素流出物から、直接または間接的に回収される、請求項５に記載の方法。
7. 水素および軽質炭化水素共フィードストックの少なくとも一部が、第１の反応器の炭化水素流出物から、その混合物として回収されて、次に、その混合物として、第１の反応器にリサイクルされる、請求項４から請求項６のいずれかに記載の方法。
8. （ＩＩＩ）第１の反応器の炭化水素流出物を分離して、（ｉ）軽質成分が豊富なフラクションおよび（ｉｉ）ＣＰＤを含む第１のＣ５が豊富なフラクションを生成するステップをさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. （ＩＶ）軽質成分が豊富なフラクションの少なくとも一部を分離して、水素が豊富なフラクションおよび少なくとも１つのＣ１−Ｃ４が豊富なフラクションを得るステップ
   をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. ステップ（ＩＶ）において、水素が豊富なフラクション、メタンが豊富なフラクションおよびＣ２−Ｃ４が豊富なフラクションが得られる
    請求項９に記載の方法。

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