KR102381591B1 - 탄화수소의 선택적 전환을 위한 촉매의 재생 방법 - Google Patents

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Abstract

탄화수소의 선택적 전환을 위한 촉매. 촉매는 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분을 포함한다. 촉매는 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 다공도가 75% 이상이고 겉보기 벌크 밀도(apparent bulk density)가 0.60 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자로서 형성된 지지체이다. 또한, 선택적 탄화수소 전환 반응을 위한 그러한 촉매의 사용 방법 및 그러한 촉매로부터 코크스를 제거함으로써 그러한 촉매를 재생하는 방법.

Description

탄화수소의 선택적 전환을 위한 촉매의 재생 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 11월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/580,768호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 새로운 촉매 재료, 새로운 촉매 재료를 사용한 탄화수소의 선택적 전환 방법, 및 새로운 촉매 재료를 재생하는 방법에 관한 것이다.
석유 정제 및 석유화학 공정은 종종 촉매를 이용한 탄화수소의 선택적 전환을 포함한다. 예를 들어, 탄화수소의 탈수소화는 세제, 고 옥탄가 가솔린, 약학적 제품, 플라스틱, 합성 고무, 및 당업자에게 잘 알려진 다른 제품과 같은 다양한 화학 제품의 제조를 위한 탈수소화된 탄화수소에 대한 큰 수요로 인해 중요한 상업적 공정이다. 이러한 공정의 일 예는 접착제용 점착부여제, 모터 오일용 점도-지수 첨가제, 플라스틱용 내충격성 및 산화방지성 첨가제 및 올리고머화 가솔린용 성분을 제공하기 위해 중합될 수 있는 아이소부틸렌을 생성하기 위한 아이소부탄의 탈수소화이다.
종래 기술은 VIII족 귀금속 성분, 알칼리 또는 알칼리 토금속 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 성분을 함유하는 다양한 촉매 복합재를 인지하고 있다. 둘 모두 본 출원에 양도되고 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2005/0033101호 및 미국 특허 제6,756,340호는 탄화수소의 선택적 전환에 유용하고 효율적이며 효과적인 다양한 촉매를 기재한다.
그러나, 선택적 탄화수소 전환 공정을 위한 새로운 촉매 재료, 특히 공지된 촉매 조성물의 하나 이상의 특성을 개선하는 것에 대한 진행 중이고 지속적인 필요성이 남아 있다.
본 발명은 새로운 촉매 재료, 새로운 촉매 재료를 사용한 탄화수소의 선택적 전환 방법, 및 새로운 촉매 재료를 재생하는 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명은, 적어도 일 태양에서, 탄화수소의 선택적 전환을 위한 촉매를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 촉매는 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과; 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 다공도가 75% 이상이고 겉보기 벌크 밀도(apparent bulk density)가 0.60 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함한다.
적어도 하나의 다른 태양에서, 본 발명은 탄화수소의 선택적 전환을 위해 사용되는 촉매를 재생하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 다공도가 80% 이상이고 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계를 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 탄화수소의 선택적 전환을 위한 방법을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 방법은 탄화수소를 선택적 전환 조건에서, VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 다공도가 80% 이상이고 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재와 접촉시키는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 일반적으로 탄화수소의 선택적 전환을 위한 촉매를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 촉매는 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과; 복수의 기공을 포함하는 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하며, 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 일반적으로 탄화수소의 선택적 전환을 위한 방법을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 방법은 탄화수소를 선택적 전환 조건에서, VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분, 및 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재와 접촉시키는 단계에 의한 것이고, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다.
추가의 태양에서, 본 발명은 일반적으로 탄화수소의 선택적 전환에 사용되는 촉매를 재생하는 것과 관련된 시간을 감소시키는 방법을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분을 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계에 의한 것이고, 촉매를 재생하는 것과 관련된 시간은, 촉매를 재생하기 위한 이론적 시간과 비교하여, 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 추가로 포함하는 촉매에 의해 10% 이상 감소되고, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다.
다른 추가의 태양에서, 본 발명은 일반적으로 탄화수소의 선택적 전환에 사용되는 촉매를 재생하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과, 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계에 의한 것이고, 촉매 입자는 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 촉매 입자는 0.60 내지 0.3 g/cc의 겉보기 벌크 밀도를 포함하고, 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 것과 관련된 시간은 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하기 위한 계산된 시간보다 짧다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 일반적으로 적어도 하나의 프로세서; 컴퓨터 실행가능 명령어를 저장하는 적어도 하나의 메모리; 및 탄화수소의 전환을 위한 방법의 장치 또는 스트림, 탄화수소의 전환과 유체 연통하며 그의 상류에 있는 장치 또는 스트림, 탄화수소의 전환과 유체 연통하며 그의 하류에 있는 장치 또는 스트림, 또는 이들의 임의의 조합의 데이터를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 수신기(receiver)를 포함하는 시스템을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 탄화수소의 전환 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분, 및 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재를 포함하고, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다.
다른 추가의 다른 태양에서, 본 발명은 일반적으로 탄화수소의 선택적 전환을 위한 방법의 데이터를 수신하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 방법은 탄화수소를 선택적 전환 조건에서, VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분, 및 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법의 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하며, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다.
모두가 임의의 방식으로 조합될 수 있는, 본 발명의 추가적인 태양, 실시 형태, 및 상세 사항이 본 발명의 하기의 상세한 설명에 기술된다.
본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시 형태가 하기의 도면과 관련하여 이하에 기재될 것이다.
도 1은 3가지 종래 기술 촉매와 비교하여 본 발명에 따른 촉매에 대해 프로판 전환율 대 스트림에서의 총 시간을 플롯한 그래프를 나타낸다.
도 2는 2가지 종래 기술 촉매와 비교하여 본 발명에 따른 촉매에 대해 측정된 이산화탄소 유효 확산도 대 평균 기공 직경을 플롯한 그래프를 나타낸다.
도 3은 도 2의 촉매에 대해 85% 탄소 연소까지의 시간 대 측정된 코크스 양을 플롯한 그래프를 나타낸다.
도 4는 2가지 종래 기술 촉매와 비교하여 본 발명에 따른 촉매에 대해 계산된 산소 유효 확산도 대 평균 기공 직경을 플롯한 그래프를 나타낸다.
상기에 언급된 바와 같이, 새로운 촉매 재료, 새로운 촉매 재료를 사용한 탄화수소의 선택적 전환 방법, 및 새로운 촉매 재료를 재생하는 방법이 발명되었다. 새로운 촉매 재료는 큰 기공 부피, 큰 다공도, 및 큰 기공 직경을 갖는 저밀도 지지체 재료를 포함한다. 더 낮은 밀도는, 특히 확산 제한 반응에서 몇몇 이점을 제공한다. 구체적으로, 특성들의 이러한 조합은 개선된 성능 및 재생(즉, 코크스 연소) 효과를 야기하는 높은 유효 확산도를 갖는 새로운 촉매 재료를 제공한다. 또한, 새로운 촉매 재료는 더 높은 단편 파쇄 강도(piece crush strength)를 가져서, 잠재적으로 반응기 내에서 더 적은 미분(fines)이 생성되게 한다. 또한, 새로운 촉매 재료는 반응기의 처리량을 증가시킬 수 있는 가능성을 제공한다. 이는 유닛을 통한 더 고도의 물질 유동을 가능하게 하는 것으로 여겨진다. 또한, 새로운 촉매 재료에 대해 층 델타 압력(bed delta pressure)은 더 낮아서, 스크린 세정들 사이에 연장된 실행 길이(더 작은 필(pill) 촉매층에서와 동일한 수준으로 압력이 상승될 때까지 더 긴 시간)를 가능하게 한다.
탄화수소의 선택적 전환을 위한 새로운 촉매 조성물의 사용과 관련된 이점과는 별도로, 신규 조성물은 또한 폐촉매의 재생과 관련된 우수하고 예상치 못한 결과를 제공한다. 상이한 직경을 고려하여, 현재의 촉매와 새로운 촉매 재료 사이의 계산된 예측 연소 속도 차이는 새로운 촉매 재료에 대해 통상적인 촉매에 비해 탄소가 연소하는 데 27% 더 오래 걸릴 것임을 시사한다. 그러나, 새로운 촉매 재료가 더 크더라도, 본 발명의 새로운 촉매 재료는 더 낮은 밀도 및 결과적으로 개선된 다공도, 기공 부피, 기공 직경으로 인해 통상적인 촉매에 비해 큰 필 직경 및 긴 확산 경로에도 불구하고 코크스 연소 시간이 가장 짧고 유효 확산도가 가장 높았다.
이러한 일반적인 원리를 염두에 두고, 본 발명의 하나 이상의 실시 형태는 하기의 설명이 제한하고자 하는 것이 아님을 이해하여 설명될 것이다.
상기에 언급된 바와 같이, 본 발명의 본질적인 특징은 본 촉매를 위한 지지체의 특성에 있다. 구체적으로, 본 발명의 다양한 태양에 따르면, 지지체가 200 내지 350 옹스트롬의 평균 기공 직경, 75% 이상의 다공도, 및 0.60 내지 0.3 g/cc의 ABD를 갖는 것이 중요하다. ABD는 추가로 0.6 내지 0.5 g/cc, 바람직하게는 0.57 내지 0.52 g/cc일 수 있으며, 예를 들어 ABD는 0.57 g/cc일 수 있다. 평균 기공 직경은 추가로 240 내지 300 옹스트롬 또는 240 내지 280 옹스트롬일 수 있으며, 이들 값 내에 임의의 더 작은 범위를 포함할 수 있다. 또한, 다공도는 75% 내지 85%일 수 있고, 이들 사이의 임의의 값일 수 있거나, 또는 임의의 범위들 사이에서 선택되는 값들로 이루어진 범위, 예를 들어 80% 이상일 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 지지체가 1.6 mm 내지 2.5 mm의 중위 직경 및 0.6 내지 0.3 g/cc의 겉보기 벌크 밀도(ABD)를 갖는 것이 중요하다. 중위 직경은 바람직하게는 1.8 내지 2.2 mm, 그리고 가장 바람직하게는 1.8 mm이다. ABD는 0.6 미만, 바람직하게는 0.6 내지 0.5 g/cc, 가장 바람직하게는 0.57 내지 0.52 g/cc이다. 어느 하나의 실시 형태에서, 저밀도 지지체는 종래 기술의 유사한 탈수소화 촉매와 비교하여, 확산 제한 반응 - 예를 들어, 프로판의 탈수소화 - 에 사용될 때 이점을 제공한다. 부가적으로, 더 저밀도 지지체를 갖는 촉매가 놀랍게도 개선된 코크스 연소 효과를 나타내었다.
캠사이저(CAMSIZER)(등록상표)를 사용하는 동적 이미지 분석(Dynamic Image Analysis)을 통해 입자의 중위 직경을 측정하였다. 입자가 LED 패널의 전방을 지나갈 때 2개의 카메라가 입자의 연속적인 일련의 이미지를 캡쳐한다. 이미지는 소프트웨어에 정의된 크기 및 형상 파라미터를 사용하여 실시간으로 처리된다.
ABD를 측정하기 위해, 기지의 치수 및 중량의 수용기에 물질을 넣는다. 국제 표준 ISO 697은 겉보기 벌크 밀도의 결정을 위한 2가지 유형을 구별한다. 기본적으로 사용되는 수용기의 크기가 상이하다. 겉보기 밀도의 결정을 위한 기기는 고정된 치수의 잠금식 깔때기, 수용기 및 규정된 위치에서 이들을 함께 유지하는 스탠드를 의미한다. 이어서, 깔때기를 분말 또는 과립의 샘플로 채우고, 이어서 개방한다. 이어서, 샘플을 기지의 부피로 수용기 내로 유동시키고, 수용기를 칭량하여 겉보기 밀도를 얻는다.
방법 UOP 578-11 수은 다공도 측정법에 의한 다공성 물질의 자동 기공 크기 분포(Automated Pore Size Distribution of Porous Substances by Mercury Porosimetry)를 사용하여 다공도, 기공 직경, 및 총 침입 부피(intrusion volume)를 측정하였다. 대기압 미만 내지 60,000 psi의 일정한 인가 압력을 받으면서 수은 컬럼에서의 부피 변화를 모니터링하였다. 침입 모드 및 압출 모드 둘 모두에서 측정을 수행하였다.
본 발명의 촉매 재료로 돌아가서, 지지체는 VIII족 귀금속 성분, 알칼리 또는 알칼리 토류 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 성분을 포함하는 다수의 촉매 성분을 포함한다.
VIII족 귀금속은 백금, 팔라듐, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 백금이 바람직한 VIII족 귀금속 성분이다. 바람직하게는, VIII족 귀금속 성분은 촉매 전반에 걸쳐 잘 분산된다. 이는 일반적으로 원소 기준으로 계산하여 최종 촉매 복합재의 약 0.01 내지 5 중량%로 포함될 것이다. 바람직하게는, 촉매는 약 0.1 내지 2.0 중량%의 VIII족 귀금속 성분, 특히 약 0.1 내지 약 2.0 중량%의 백금을 포함한다.
VIII족 귀금속 성분은 다른 촉매 성분이 혼입되기 전에, 혼입되는 동안에, 또는 혼입된 후에, 예를 들어 공침(coprecipitation) 또는 공겔화(cogelation), 이온 교환 또는 함침, 또는 증기상으로부터 또는 원자 공급원으로부터의 침착에 의한, 또는 유사한 절차에 의한 것과 같은 임의의 적합한 방식으로 촉매 복합재 내에 혼입될 수 있다. VIII족 귀금속 성분을 혼입하는 바람직한 방법은 알루미나 지지체를 VIII족 귀금속의 분해가능한 화합물의 용액 또는 현탁액으로 함침시키는 것이다. 예를 들어, 백금은 지지체를 염화백금산의 수용액과 섞음으로써 지지체에 첨가될 수 있다. 다른 산, 예를 들어 질산 또는 다른 선택적인 성분을 함침 용액에 첨가하여, 최종 촉매 복합재 내에 VIII족 귀금속 성분을 고르게 분산시키거나 고정하는 데 추가로 도움을 줄 수 있다.
본 발명의 알칼리 또는 알칼리 토류 성분은 세슘, 루비듐, 칼륨, 나트륨 및 리튬으로 이루어진 군으로부터, 또는 바륨, 스트론튬, 칼슘, 및 마그네슘으로 이루어진 군으로부터, 또는 이들 군 중 어느 하나 또는 둘 모두로부터의 금속들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 칼륨이 바람직한 제2 촉매 성분이다. 알칼리 및 알칼리 토류 성분은 원소 금속의 산화 상태 초과의 산화 상태로 최종 촉매 복합재에 존재하는 것으로 여겨진다. 알칼리 및 알칼리 토류 성분은, 예를 들어, 산화물과 같은 화합물로서 존재할 수 있거나, 또는 담체 재료 또는 다른 촉매 성분과 조합될 수 있다. 바람직하게는, 알칼리 및 알칼리 토류 성분은 촉매 복합재 전반에 걸쳐 잘 분산된다. 알칼리 또는 알칼리 토류 성분은 바람직하게는 원소 기준으로 계산하여 최종 촉매 복합재의 0.7 내지 1.5 중량%, 또는 0.85 내지 1.1 중량%로 포함될 것이다.
알칼리 또는 알칼리 토류 성분은 다른 촉매 성분이 혼입되기 전에, 혼입되는 동안에, 또는 혼입된 후에, 예를 들어 공침 또는 공겔화에 의한, 이온 교환 또는 함침에 의한, 또는 유사한 절차에 의한 것과 같은 임의의 적합한 방식으로 촉매 복합재 내에 혼입될 수 있다. 알칼리 성분을 혼입하는 바람직한 방법은 담체 재료를 수산화칼륨의 용액으로 함침시키는 것이다.
본 발명의 촉매의 제3 성분은 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 개질제 금속 성분이다. 제3 개질제 금속 성분의 유효량은 바람직하게는 균일하게 함침된다. 일반적으로, 촉매는 원소 기준으로 계산하여 최종 복합재의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 10 중량%의 제3 개질제 금속 성분을 포함할 것이다. 바람직하게는, 촉매는 약 0.1 내지 약 5 중량%의 제3 개질제 금속 성분을 포함할 것이다. 본 발명의 제3 개질제 금속 성분은 바람직하게는 주석이다. 주석 성분의 일부 또는 전부가 원소 금속의 산화 상태 초과의 산화 상태로 촉매에 존재할 수 있다. 이 성분은 옥사이드, 설파이드, 할라이드, 옥시클로라이드, 알루미네이트 등과 같은 화합물로서, 또는 복합재의 담체 재료 또는 다른 성분과 조합하여 복합재 내에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 주석 성분은 원소 기준으로 약 0.01 내지 약 10 중량%의 주석을 함유하는 최종 촉매 복합재를 생성하기에 충분한 양으로 사용되며, 이때 최상의 결과는 전형적으로 약 0.1 내지 약 5 중량%의 주석으로 얻어진다.
촉매의 제3 성분은 임의의 순서로 지지체와 복합될 수 있다. 따라서, 제1 성분 또는 제2 성분이 지지체 상에 함침된 후에 제3 성분의 순차적인 표면 함침 또는 균일한 함침이 뒤따를 수 있다. 대안적으로, 제3 성분이 지지체 상에 표면 함침되거나 균일하게 함침된 후에 다른 촉매 성분의 함침이 뒤따를 수 있다.
본 발명의 촉매 복합재는 할로겐 성분을 또한 함유할 수 있다. 할로겐 성분은 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 염소가 바람직한 할로겐 성분이다. 할로겐 성분은 일반적으로 다공성 담체 재료 및 알칼리 성분과 조합된 상태로 존재한다. 바람직하게는, 할로겐 성분은 촉매 복합재 전반에 걸쳐 잘 분산된다. 할로겐 성분은 원소 기준으로 계산하여 최종 촉매 복합재의 0.01 중량% 초과 내지 약 15 중량%로 포함될 수 있다.
할로겐 성분은 담체 재료의 제조 동안, 또는 다른 촉매 성분이 혼입되기 전에, 혼입되는 동안, 또는 혼입된 후에 임의의 적합한 방식으로 촉매 복합재 내에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 알루미늄 담체 재료를 형성하는 데 이용되는 알루미나 졸은 할로겐을 함유할 수 있으며, 따라서 최종 촉매 복합재 내의 할로겐 함량의 적어도 일부분에 기여할 수 있다. 또한, 할로겐 성분 또는 그의 일부분은 담체 재료에 다른 촉매 성분의 혼입 동안, 예를 들어, 염화백금산을 사용하여 백금 성분을 함침시킴으로써 촉매 복합재에 첨가될 수 있다. 할로겐 성분 또는 그의 일부분은 또한 담체 재료에 다른 촉매 성분이 혼입되기 전에 또는 혼입된 후에 촉매를 할로겐 또는 할로겐을 함유하는 화합물 또는 용액과 접촉시킴으로써 촉매 복합재에 첨가될 수 있다. 할로겐을 함유하는 적합한 화합물에는 할로겐을 함유하는 산, 예를 들어 염산이 포함된다. 또는, 할로겐 성분 또는 그의 일부분은 후속 촉매 재생에서 할로겐을 함유하는 화합물 또는 용액과 촉매를 접촉시킴으로써 혼입될 수 있다.
재생 시, 탄화수소 전환 공정에서 촉매의 사용 동안 코크스로서 촉매 상에 침착된 탄소가 연소되고, 촉매 및 촉매 상의 백금족 성분이 재분포되어 신선한 촉매와 매우 유사한 성능 특성을 갖는 재생 촉매를 제공한다. 할로겐 성분은 탄소 연소 단계 동안 또는 백금족 성분 재분포 단계 동안, 예를 들어 촉매를 염화수소 가스와 접촉시킴으로써 첨가될 수 있다. 또한, 할로겐 성분은, 할로겐 또는 할로겐을 함유하는 화합물 또는 용액, 예를 들어, 프로필렌 다이클로라이드를, 예를 들어, 탄화수소 공급물 스트림에 또는 탄화수소 전환 공정의 작동 동안 재순환 가스에 첨가함으로써 촉매 복합재에 첨가될 수 있다. 할로겐은 또한 염소 가스(Cl2)로서 첨가될 수 있다.
본 발명의 담체 재료는 상기에 논의된 특성을 갖는 알루미나이다. 알루미나 담체 재료는 합성 또는 천연 원료로부터 임의의 적합한 방식으로 제조될 수 있다. 담체는 임의의 원하는 형상, 예를 들어 구체, 필, 케이크, 압출물, 분말, 과립 등으로 형성될 수 있으며, 임의의 입자 크기로 이용될 수 있다. 알루미나의 바람직한 형상은 구체이다. 추가적으로, 담체 재료는 일봉(mono-modal), 이봉(bi-modal), 또는 이들의 조합일 수 있다.
알루미나 구체를 제조하기 위하여, 알루미늄 금속을 적합한 해교제(peptizing agent) 및 물과 반응시키고, 이어서 졸의 혼합물을 오일조 내로 낙하시켜 알루미나 겔의 구형 입자를 형성함으로써 알루미늄 금속을 알루미늄 졸로 전환한다. 또한, 본 발명의 일 태양은 제3 개질제 금속 성분을 해교제와 반응시키고 고온 오일조 내로 낙하시키기 전에 제3 개질제 금속 성분을 알루미나 졸에 첨가할 수 있다는 것이다. 다른 형상의 알루미나 담체 재료가 또한 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 공동-형성된 제3 성분을 선택적으로 함유하는 알루미나 입자를 형상화한 후에, 이들을 건조시키고 하소시킨다.
최종 하소 단계는 알루미나를 본 촉매의 알루미나 베이스의 원하는 특성에 부합하는 세타-알루미나로 전환하기에 충분한 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 그러한 조건은 950℃ 내지 1100℃, 바람직하게는 975° 내지 1050℃ 사이에서 면밀히 제어되는 하소 온도를 포함할 것이다.
알루미나 성분은 본질적으로 세타-알루미나인 것이 바람직하다. "본질적으로 세타-알루미나"란, 알루미나 결정자의 75% 이상이 세타-알루미나 결정자임을 의미한다. 알루미나의 나머지 결정자는 아마도 감마-알루미나의 형태일 것이다. 그러나, 당업계에 공지된 다른 형태의 알루미나 결정자가 또한 존재할 수 있다. 본질적으로 세타-알루미나 성분이 90% 이상의 세타-알루미나 결정자를 포함하는 경우가 가장 바람직하다.
설명된 바와 같이, 세타-알루미나 형태의 결정질 알루미나는 촉매 지지체가 겪게 되는 최대 하소 온도를 면밀히 제어함으로써 비정질 알루미나 전구체로부터 생성된다. 800℃ 내지 950℃ 범위의 하소 온도는 본질적으로 감마-알루미나 결정자를 포함하는 알루미나를 생성하는 것으로 알려져 있다. 1100℃ 이상의 하소 온도는 알파-알루미나 결정자의 형성을 촉진하는 반면, 950℃ 내지 1100℃ 및 특히 975℃ 내지 1050℃의 온도는 세타-알루미나 결정자의 형성을 촉진하는 것으로 알려져 있다.
촉매 성분이 원하는 알루미나 지지체와 조합된 후, 생성된 촉매 복합재는 일반적으로 약 100℃ 내지 약 320℃의 온도에서 약 1 내지 24시간 이상의 기간 동안 건조될 것이고, 그 후에 약 320℃ 내지 약 600℃의 온도에서 약 0.5 내지 약 10시간 이상의 기간 동안 하소될 것이다. 전형적으로, 촉매 금속 성분의 소결을 방지하기 위해 염소-함유 화합물이 공기에 첨가된다. 이러한 최종 하소는 전형적으로 알루미나 결정자 또는 ABD에 영향을 주지 않는다. 그러나, 원한다면, 지지체의 고온 하소가 이 시점에서 달성될 수 있다. 마지막으로, 하소된 촉매 복합재는 전형적으로 탄화수소 전환 공정에서 사용하기 전에 환원 단계를 거친다. 이러한 환원 단계는 환원 환경, 바람직하게는 건조 수소에서 약 230℃ 내지 약 650℃의 온도에서 약 0.5 내지 약 10시간 이상의 기간 동안 수행되며, 온도 및 시간은 백금족 성분의 실질적으로 전부를 원소 금속 상태로 환원시키기에 충분하도록 선택된다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 촉매 조성물은 탄화수소 전환 공정, 예를 들어 탈수소화에 사용된다. 바람직한 공정에서, 탈수소화 조건에서 유지되는 탈수소화 구역에서 탈수소화 가능한 탄화수소가 본 발명의 촉매 조성물과 접촉된다. 이러한 접촉은 고정 촉매층 시스템, 이동 촉매층 시스템, 유동층 시스템 등에서, 또는 배치식 작업에서 달성될 수 있다. 고정층 시스템이 바람직한 일 실시 형태에서 바람직하다. 이러한 고정층 시스템에서, 탄화수소 공급물 스트림은 원하는 반응 온도로 예열되고, 이어서 고정 촉매층을 함유하는 탈수소화 구역 내로 통과된다. 탈수소화 구역은 그 자체로 하나 이상의 별개의 반응 구역을 포함할 수 있으며, 각각의 반응 구역으로의 입구에서 원하는 반응 온도가 유지될 수 있도록 보장하기 위해 그들 사이에 가열 수단이 있다. 탄화수소는 상향, 하향, 또는 방사상 유동 방식으로 촉매층과 접촉될 수 있다. 촉매층을 통한 탄화수소의 방사상 유동이 상업적 규모의 반응기에서 바람직하다. 탄화수소는 촉매와 접촉할 때 액체상, 혼합 증기-액체상, 또는 증기상일 수 있다.
탈수소화될 수 있는 탄화수소에는 파라핀, 알킬방향족, 나프텐, 및 올레핀을 포함하는 2 내지 30개 이상의 탄소 원자를 갖는 탈수소화 가능한 탄화수소가 포함된다. 촉매로 탈수소화될 수 있는 탄화수소의 일 군은 2 내지 30개 이상의 탄소 원자를 갖는 노르말 파라핀의 군이다. 촉매는 2 내지 15개 이상의 탄소 원자를 갖는 파라핀을 상응하는 모노올레핀으로 탈수소화하거나 또는 3 내지 15개 이상의 탄소 원자를 갖는 모노올레핀을 상응하는 다이올레핀으로 탈수소화하는 데 특히 유용하다. 촉매는 C2-C6 파라핀, 주로 프로판 및 부탄의 모노올레핀으로의 탈수소화에 특히 유용하다.
탈수소화 조건은 약 400℃ 내지 약 900℃의 온도, 약 0.01 내지 10 기압(절대 압력), 및 약 0.1 내지 100 hr-1의 시간당 액체 공간 속도(LHSV)를 포함한다. 일반적으로, 노르말 파라핀의 경우, 분자량이 낮을수록, 비견되는 전환에 필요한 온도가 더 높다. 탈수소화 구역 내의 압력은 화학적 평형 이점을 최대화하기 위해 장비 제한과 일치하여 실행가능한 한 낮게 유지된다.
탈수소화 구역으로부터의 유출물 스트림은 일반적으로 전환되지 않은 탈수소화 가능한 탄화수소, 수소, 및 탈수소화 반응 생성물을 함유할 것이다. 이러한 유출물 스트림은 전형적으로 냉각되고, 수소 분리 구역에 통과되어, 탄화수소-풍부 액체상으로부터 수소-풍부 증기상이 분리된다. 일반적으로, 탄화수소-풍부 액체상은 적합한 선택적 흡착제, 선택적 용매, 선택적 반응 또는 반응들에 의해, 또는 적합한 분별 방식에 의해 추가로 분리된다. 전환되지 않은 탈수소화 가능한 탄화수소는 회수되고 탈수소화 구역으로 재순환될 수 있다. 탈수소화 반응 생성물은 최종 생성물로서 또는 다른 화합물의 제조에서의 중간체 생성물로서 회수된다.
탈수소화 가능한 탄화수소는 탈수소화 영역으로 통과되기 전에, 통과하면서, 또는 통과한 후에 희석제 재료와 혼합될 수 있다. 희석제 재료는 수소, 스팀, 메탄, 에탄, 이산화탄소, 질소, 아르곤 등 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 수소 및 스팀이 바람직한 희석제이다. 보통, 수소 또는 스팀이 희석제로서 이용될 때, 이는 약 0.1: 1 내지 약 40:1의 희석제 대 탄화수소 몰비를 보장하기에 충분한 양으로 이용되며, 몰비 범위가 약 0.4: 1 내지 약 10:1일 때 최상의 결과가 얻어진다. 탈수소화 구역에 통과된 희석제 스트림은 전형적으로 분리 구역에서 탈수소화 구역으로부터의 유출물로부터 분리된 재순환 희석제일 것이다.
스팀과 수소와 같이, 희석제들의 조합이 이용될 수 있다. 수소가 1차 희석제인 경우, 예를 들어, 물 또는 탈수소화 조건에서 분해되어 물을 형성하는 재료, 예를 들어 알코올, 알데하이드, 에테르, 또는 케톤이, 상당하는 물을 기준으로 계산하여, 약 1 내지 약 20,000 중량ppm의 탄화수소 공급물 스트림을 제공하는 양으로, 연속적으로 또는 단속적으로, 탈수소화 구역에 첨가될 수 있다. 약 1 내지 약 10,000 중량ppm의 물 첨가는 6 내지 30개 이상의 탄소 원자를 갖는 파라핀을 탈수소화할 때 최상의 결과를 제공한다.
상업적으로 성공적이기 위하여, 탈수소화 촉매는 3가지 특성, 즉, 높은 활성, 높은 선택도, 및 양호한 안정성을 나타내어야 한다. 활성은 특정 세트의 반응 조건에서, 즉, 특정 온도, 압력, 접촉 시간, 및 존재하는 경우 희석제, 예를 들어, 수소의 농도에서 반응물을 생성물로 전환하는 촉매의 능력의 척도이다. 탈수소화 촉매 활성의 경우, 공급원료 내의 파라핀의 양에 대한 파라핀의 전환 또는 소실이 퍼센트 단위로 측정된다. 선택도는 전환되는 반응물의 양에 대하여 반응물을 원하는 생성물 또는 생성물들로 전환시키는 촉매의 능력의 척도이다. 촉매 선택도의 경우, 전환되는 파라핀의 총 몰에 대한 생성물 내의 올레핀의 양을 몰% 단위로 측정한다. 안정성은 스트림에서의 시간에 따른 활성 및 선택도 파라미터의 변화 속도의 척도이다, 즉 속도가 작을수록 촉매가 더 안정함을 의미한다.
탄화수소의 탈수소화는 흡열 공정이다. 오직 탈수소화 촉매만을 이용하는 시스템에서, 전형적으로 공정의 다양한 지점에서 과열된 스팀을 첨가하는 것 또는 촉매층들 사이의 반응 스트림을 단속적으로 제거하고 재가열하는 것이 전형적으로 필요하다. 탈수소화 촉매 또는 선택적 산화 촉매의 별개의 층 또는 반응기를 갖는 2-촉매 시스템을 이용하는 일부 방법이 개발되어 있다. 선택적 산화 촉매의 목적은 공정 중에 내부적으로 열을 발생시키기 위해 산화 구역에 첨가된 산소와의 탈수소화 반응의 결과로서 생성된 수소를 선택적으로 산화시키는 것이다. 생성된 열은 전형적으로 반응 혼합물이 다음 탈수소화 단계에 요구되는 탈수소화 온도에 도달하게 하기에 충분하다. 본 방법은 앞서 언급된 시스템에서 달성될 수 있다. 그러한 방법이 이용되는 경우, 본 촉매는 적어도 탈수소화 촉매를 포함할 것이며, 다른 특정 촉매가 산화 반응을 달성하는 데 사용된다.
선택적 산화 단계는, 이용되는 경우, 공정의 탈수소화 단계에서 생성된 수소를 사용하여, 다음 탈수소화 반응 섹션에 열을 공급한다. 이를 달성하기 위하여, 먼저 산소-함유 가스가, 바람직하게는 선택적 산화 촉매 섹션에 인접한 지점에서 반응기 내로 도입된다. 산소-함유 가스 내의 산소는 반응 스트림 내에 함유된 수소를 산화시키는 데 필요하다. 존재하는 수소의 선택적 산화를 달성하는 데 이용될 수 있는 산소-함유 가스의 예는 공기, 산소, 또는 다른 가스, 예컨대 스팀, 이산화탄소 및 불활성 가스, 예컨대 질소, 아르곤, 헬륨 등으로 희석된 공기 또는 산소를 포함할 것이다. 공정 스트림과 접촉하도록 도입되는 산소의 양은, 산소가 공정 스트림에 첨가되는 지점에서 공정 스트림 내에 함유된 수소 1 몰당 약 0.01:1 내지 약 2:1 몰의 산소의 범위일 수 있다. 선택적 산화 반응에서, 미반응 탈수소화 가능한 탄화수소, 탈수소화된 탄화수소, 및 수소를 포함하는 공정 스트림은 선택적 스팀 산화/탈수소화 촉매의 존재 하에 산소와 반응되며, 이에 의해 산소는 탄화수소와 거의 반응하지 않고서 수소가 선택적으로 산화되어 물 및 열 에너지를 생성한다.
선택적 스팀 산화/탈수소화 촉매는 탄화수소의 존재 하에서 수소의 선택적 산화에 유용한 것일 수 있다. 그러한 촉매의 예가 미국 특허 제4,418,237호에 개시되어 있다. 대안적으로, 선택적 산화 단계에 사용되는 촉매는 탈수소화 단계를 위해 이용되는 촉매와 동일할 수 있다. 그러한 촉매 또는 그의 사용 방법이 미국 특허 제4,613,715호 및 제3,670,044호에 개시되어 있다.
산소-함유 반응물은 다양한 방식으로, 예를 들어 산소를 상대적으로 차가운 탄화수소 공급물 스트림과 또는 스팀 희석제와 혼합함으로써 본 공정에 첨가될 수 있거나, 또는 공급물 탄화수소 또는 증기 희석제와 독립적으로 반응기에 직접 첨가될 수 있다. 또한, 산소-함유 반응물을 수소에 비해 산소의 국소 농도를 최소화하는 것과 같은 방식으로 반응기 내의 하나 이상의 지점에서 첨가하여, 선택적 수소 산화에 의해 생성되는 유익한 온도 상승을 반응 구역의 전체 길이에 걸쳐 분포시킬 수 있다. 다수의 주입 지점의 사용은 수소의 양에 비해 산소 농도의 국소 축적의 기회를 최소화함으로써, 산소-함유 가스와 공급물 또는 생성물 탄화수소 중 어느 하나와의 원치 않는 반응에 대한 기회를 최소화한다.
하기 실시예는 본 발명의 촉매 및 방법을 추가로 설명하기 위해 도입된다. 본 실시예는 예시적인 실시 형태로서 의도되며, 본 명세서에 첨부된 청구범위에 기술된 바와 같은 본 발명의 다른 넓은 해석을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
실시예
프로판 탈수소화
본 발명에 의해 성취되는 이점을 입증하기 위하여, 본 발명의 촉매 및 3가지 최신 촉매를 제조하였다.
제1 종래 기술의 촉매(촉매 A)는 1.6 mm의 중위 기공 직경을 포함하였으며, 이때 ABD는 0.62 g/cc였다. 제2 종래 기술의 촉매(촉매 B)는 1.8 mm의 중위 기공 직경을 포함하였으며, 이때 ABD는 0.63 g/cc였다. 제3 종래 기술의 촉매(촉매 C)는 1.8 mm의 중위 기공 직경을 포함하였으며, 이때 ABD는 0.62 g/cc였다. 본 발명에 따른 촉매(촉매 D)는 1.8 mm의 중위 기공 직경 및 0.56 g/cc의 ABD를 포함하였다. 이들 촉매 모두는 부피 수준으로 (대략) 동일한 양의 백금, 주석, 및 칼륨을 가졌다. 비교를 위해 촉매들의 특성이 표 1에 제시되어 있으며, 시험의 결과가 도 1에 나타나 있다.
[표 1]
Figure 112020053509794-pct00001
확산도는 프로브 분자(probe molecule)로서 이산화탄소를 사용하여 동역학 시험 유닛(Kinetic Testing Unit, KTU)으로 10℃에서 측정하였다. KTU로부터 얻은 값이 도 2에 나타나 있다.
각각의 촉매(대략 15 cc)를 파일럿 플랜트에서 시험하여 스트림(HOS)에서 20시간 동안 프로판을 탈수소화하여 프로필렌을 생성하였다. 각각의 파일럿 플랜트 시험의 작동 조건은 (중량 기준으로) 77%의 프로판 및 23%의 프로필렌, 및 0.7의 수소 대 공급물 비, 30 hr-1 시간당 액체 공간 속도(LHSV), 135 ㎪(5 psig)의 압력, 650℃(1202℉)의 공급물 온도, 70 ppm의 황화수소를 포함하였다. 시험 결과는 도 1에 반영되어 있으며, 이는 스트림에서의 총 시간에 대해 플롯된 프로판 전환율을 나타낸다.
도 1로부터, 본 발명의 촉매(촉매 D)는 가장 높은 초기 최대 활성을 나타내며 동일한 작동 조건에서 종래 기술 촉매보다 스트림에서의 20시간까지 더 높은 프로판 전환율을 유지함을 알 수 있다.
폐촉매 재생(코크스 연소)
전술한 프로판 탈수소화로부터의 촉매 A, 촉매 C, 및 촉매 D를 스트림으로부터 취한 후에 분석하였다. 열중량 분석(TGA)을 통해 폐촉매 입자를 분석하였다.
TGA를 위해, 질소 가스 중에서 550℃에서 휘발성 물질을 탈착시키도록 50 mg(대략 14 내지 20개의 촉매 입자)을 전처리하였다. 전처리 후에, 2가지 온도 측정치를 사용하였다. 촉매 입자를 480℃로 냉각하거나 550℃ 에서 유지하고 1% 산소 가스를 유동하는 질소 가스에 첨가하여 촉매 상에 형성된 코크스를 연소시켰다. 쉘 점진적 확산 모델을 사용하여 TGA 데이터를 처리하여 코크스 연소 시간 및 산소 유효 확산도를 계산하였다. 480oC TGA 처리 데이터의 결과가 도 3에 나타나 있으며, 계산된 산소 확산도가 하기 표 2 및 도 4에 나타나 있다.
[표 2]
Figure 112020053509794-pct00002
도 3 및 도 4로부터, 본 발명의 촉매(촉매 D)가 가장 짧은 코크스 연소 시간 및 가장 큰 산소 유효 확산도를 나타냄을 알 수 있다. 이는 큰 입자 직경 및 긴 확산 경로를 고려하면 놀랍고 예상치 못한 것이다. 실제로, 초기 계산에서는 촉매 D가 27% 더 긴 연소 시간을 가질 것으로 나타났다. 그러나, 도 3에 나타난 바와 같이, 촉매 D는 실제로는 촉매 A에 비해 연소 시간이 18% 더 짧았으며, 촉매 C에 비해 연소 시간이 50% 이상 더 짧았다. 따라서, 본 발명의 촉매 조성물은 선택적 탄화수소 전환 공정에 대한 우수한 결과를 제공할 뿐만 아니라, 재생과 관련된 우수하고 예상치 못한 결과를 또한 갖는다.
상기 라인, 도관, 유닛, 장치, 용기, 주위 환경, 구역 또는 유사한 것 중 임의의 것이 센서, 측정 장치, 데이터 캡처 장치 또는 데이터 전송 장치를 포함하는 하나 이상의 모니터링 구성요소를 구비할 수 있다. 모니터링 구성요소로부터의 신호, 프로세스 또는 상태 측정치, 및 데이터는 공정 장비 내의, 그 주위의, 그리고 그 상의 상태를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 모니터링 구성요소에 의해 생성되거나 기록된 신호, 측정치 및/또는 데이터는, 비공개 또는 공개, 일반 또는 특정, 직접 또는 간접, 유선 또는 무선, 암호화 또는 비암호화 및/또는 이들의 조합(들)일 수 있는 하나 이상의 네트워크 또는 연결을 통해 수집, 처리 및/또는 전송될 수 있으며; 이와 관련하여 본 명세서를 제한하고자 하는 것은 아니다.
모니터링 구성요소에 의해 생성되거나 기록된 신호, 측정치 및/또는 데이터는 하나 이상의 컴퓨팅 장치 또는 시스템으로 전송될 수 있다. 컴퓨팅 장치 또는 시스템은 적어도 하나의 프로세서 및 컴퓨터 판독가능 명령어를 저장하는 메모리를 포함할 수 있는데, 컴퓨터 판독가능 명령어는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 하나 이상의 컴퓨팅 장치가 하나 이상의 단계를 포함할 수 있는 프로세스를 수행하게 한다. 예를 들어, 하나 이상의 컴퓨팅 장치는 하나 이상의 모니터링 구성요소로부터, 프로세스와 연관된 적어도 하나의 장비와 관련된 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨팅 장치 또는 시스템은 데이터를 분석하도록 구성될 수 있다. 데이터를 분석하는 데 기초하여, 하나 이상의 컴퓨팅 장치 또는 시스템은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 프로세스의 하나 이상의 파라미터에 대한 하나 이상의 권장 조정치를 결정하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨팅 장치 또는 시스템은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 공정의 하나 이상의 파라미터에 대한 하나 이상의 권장 조정치를 포함하는 암호화되거나 암호화되지 않은 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다.
구체적인 실시 형태
하기는 구체적인 실시 형태와 관련하여 설명되지만, 이러한 설명은 예시하고자 하는 것이지 전술한 설명 및 첨부된 청구범위의 범위를 제한하고자 하는 것은 아님이 이해될 것이다.
본 발명의 제1 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위한 촉매이며, 상기 촉매는 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과; 복수의 기공을 포함하는 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하며, 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 내지 0.52 g/cc인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 g/cc인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 15% 이상의 기공의 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매가 일봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매가 이봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제1 성분이 백금이고, 제2 성분이 칼륨이고, 제3 성분이 주석인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 제올라이트, 비-제올라이트 분자체, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 세타-알루미나, 감마-알루미나, 에타-알루미나, 델타-알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매는 산소 유효 확산도가 480℃에서 1.5 × 10-7 m2/s 이상인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 귀금속이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제2 성분이 총 중량을 기준으로 0.7 중량% 내지 1.5 중량%의 양인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제3 성분이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매는 중위 직경이 1.8 mm 내지 2.2 mm인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자가 구형인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자는 다공도가 75% 이상인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자는 유효 이산화탄소 확산도가 10℃에서 1.6 × 10-6 m2/sec 이상인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제2 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환 방법이며, 상기 방법은 탄화수소를 선택적 전환 조건에서, VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분, 및 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재와 접촉시키는 단계를 포함하며, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제2 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 15% 이상의 기공의 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 본 단락의 제2 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제3 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환에 사용되는 촉매를 재생하는 것과 관련된 시간을 감소시키는 방법이며, 상기 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분을 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계를 포함하고, 촉매를 재생하는 것과 관련된 시간은, 촉매를 재생하기 위한 이론적 시간과 비교하여, 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 추가로 포함하는 촉매에 의해 10% 이상 감소되고, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 내지 0.52 g/cc인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 g/cc인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 15% 이상의 기공의 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매가 일봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매가 이봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제1 성분이 백금이고, 제2 성분이 칼륨이고, 제3 성분이 주석인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 제올라이트, 비-제올라이트 분자체, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 세타-알루미나, 감마-알루미나, 에타-알루미나, 델타-알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매는 산소 유효 확산도가 480℃에서 1.5 × 10-7 m2/s 이상인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 귀금속이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제2 성분이 총 중량을 기준으로 0.7 중량% 내지 1.5 중량%의 양인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제3 성분이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매는 중위 직경이 1.8 mm 내지 2.2 mm인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자가 구형인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자는 다공도가 75% 이상인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자는 유효 이산화탄소 확산도가 10℃에서 1.6 × 10-6 m2/sec 이상인, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제4 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환에 사용되는 촉매를 재생하는 방법이며, 상기 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과, 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계를 포함하고, 촉매 입자는 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 촉매 입자는 0.60 내지 0.3 g/cc의 겉보기 벌크 밀도를 포함하고, 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 것과 관련된 시간은 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하기 위한 계산된 시간보다 짧다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 것과 관련된 시간은 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하기 위한 계산된 시간보다 10% 이상 더 짧은, 본 단락의 제4 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제5 실시 형태는 적어도 하나의 프로세서; 컴퓨터 실행가능 명령어를 저장하는 적어도 하나의 메모리; 및 탄화수소의 전환을 위한 방법의 장치 또는 스트림, 탄화수소의 전환과 유체 연통하며 그의 상류에 있는 장치 또는 스트림, 탄화수소의 전환과 유체 연통하며 그의 하류에 있는 장치 또는 스트림, 또는 이들의 임의의 조합의 데이터를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 수신기를 포함하는 시스템이며, 탄화수소의 전환 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분, 및 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재를 포함하고, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 데이터를 수집하기 위해 입력/출력 장치를 추가로 포함하는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 프로세서는 데이터를 평가하도록 구성되는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 프로세서는 데이터를 상관시키도록 구성되는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 전환 공정으로 신호를 전송하기 위해 송신기를 추가로 포함하는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 신호는 명령어를 포함하는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 신호는 파라미터에 대한 조정과 관련된 명령어를 포함하는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 다수의 시스템으로부터 데이터를 수집하는 단계를 추가로 포함하며, 하나의 시스템이 파라미터 데이터 시스템인, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 프로세서는 예측 정보를 생성하도록 구성되는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 프로세서는 정량적 정보를 생성하도록 구성되는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 15% 이상의 기공의 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자가 일봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자가 이봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제5 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제6 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위한 방법의 데이터를 수신하는 방법이며, 상기 방법은 탄화수소를 선택적 전환 조건에서, VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분, 및 복수의 기공을 포함하며 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법의 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하며, 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 수신된 데이터를 표시하는 단계 또는 전송하는 단계 또는 분석하는 단계 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 수신된 데이터를 분석하여 적어도 하나의 명령어를 생성하고 적어도 하나의 명령어를 전송하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 수신된 데이터를 분석하고 예측 정보를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 수신된 데이터를 분석하고 정량적 정보를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 15% 이상의 기공의 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자가 일봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매 입자가 이봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제6 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제7 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위한 방법이며, 촉매는 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과; 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 다공도가 75% 이상이고 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 내지 0.52 g/cc인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 g/cc인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 내지 0.52 g/cc인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매가 일봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제1 성분이 백금이고, 제2 성분이 칼륨이고, 제3 성분이 주석인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 제올라이트, 비-제올라이트 분자체, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 세타-알루미나, 감마-알루미나, 에타-알루미나, 델타-알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매는 산소 유효 확산도가 480℃에서 1.5 × 10-7 m2/s 이상인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 귀금속이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제2 성분이 총 중량을 기준으로 0.7 중량% 내지 1.5 중량%의 양인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제3 성분이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매는 중위 직경이 1.8 mm 내지 2.2 mm인, 본 단락의 제7 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제8 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위해 사용되는 촉매를 재생하는 방법이며, 상기 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 다공도가 80% 이상이고 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제8 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 본 단락의 제8 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제9 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위한 방법이며, 상기 방법은 탄화수소를 선택적 전환 조건에서, VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬이고 다공도가 80% 이상이고 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재와 접촉시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.60 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제9 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제10 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위한 촉매이며, 상기 촉매는 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과; 중위 직경이 1.6 mm 내지 2.5 mm이고 겉보기 벌크 밀도가 0.6 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.6 내지 0.5 g/cc인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 중위 직경이 1.8 mm 내지 2.2 mm인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 중위 직경이 1.8 mm 내지 2.2 mm인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 내지 0.52 g/cc인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 중위 직경이 1.8 mm인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 겉보기 벌크 밀도가 0.57 g/cc인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매가 일봉 다공성 분포를 갖는, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제1 성분이 백금이고, 제2 성분이 칼륨이고, 제3 성분이 주석인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 제올라이트, 비-제올라이트 분자체, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 지지체가 세타-알루미나, 감마-알루미나, 에타-알루미나, 델타-알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매는 유효 이산화탄소 확산도가 10℃에서 1.6 × 10-6 m2/sec 이상인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 귀금속이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제2 성분이 총 중량을 기준으로 0.7 중량% 내지 1.5 중량%의 양인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 제3 성분이 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양인, 본 단락의 제10 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제11 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위한 방법이며, 상기 방법은 탄화수소를 선택적 전환 조건에서, VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과, 중위 직경이 1.6 mm 내지 2.5 mm이고 겉보기 벌크 밀도가 0.6 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재와 접촉시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 탄화수소가 프로판을 포함하고 선택적 전환이 탈수소화를 포함하는, 본 단락의 제11 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매의 중위 직경이 1.8 mm이고 겉보기 벌크 밀도가 0.57 g/cc인, 본 단락의 제11 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제12 실시 형태는 탄화수소의 선택적 전환을 위해 사용되는 촉매를 재생하는 방법이며, 상기 방법은 VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분과; 중위 직경이 1.6 mm 내지 2.5 mm이고 겉보기 벌크 밀도가 0.6 내지 0.3 g/cc인 구형 촉매 입자를 형성하는 지지체를 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 촉매의 중위 직경이 1.8 mm이고 겉보기 벌크 밀도가 0.57 g/cc인, 본 단락의 제12 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
추가의 상술 없이도, 선행하는 설명을 사용하여, 당업자는, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이, 본 발명을 최대한으로 이용하고 본 발명의 본질적인 특징을 용이하게 확인하여 본 발명의 다양한 변경 및 수정을 이루고 이를 다양한 용도 및 조건에 적응시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 선행하는 바람직한 구체적인 실시 형태는 본 발명의 나머지를 어떠한 방식으로든 제한하지 않고 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 다양한 수정 및 등가의 배열을 포괄하고자 하는 것이다.
상기에서, 달리 지시되지 않는다면, 모든 온도는 섭씨 온도로 기술되며, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.
적어도 하나의 예시적인 실시 형태가 본 발명의 전술한 상세한 설명에서 제시되었지만, 방대한 수의 변형이 존재함이 이해되어야 한다. 예시적인 실시 형태 또는 예시적인 실시 형태들은 단지 예일 뿐이며, 본 발명의 범위, 적용가능성, 또는 구성을 어떠한 방식으로든 제한하고자 하는 것이 아님이 또한 이해되어야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 구현하기 위한 편리한 지침(road map)을 당업자에게 제공할 것이지만, 첨부된 청구범위 및 그의 법적 등가물에 기술된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 예시적인 실시 형태에 기재된 요소들의 기능 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 이해된다.

Claims (10)

  1. 탄화수소의 선택적 전환에 사용되는 촉매를 재생하는 것과 관련된 시간을 감소시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    VIII족 귀금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 성분과,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 성분과,
    주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 성분을 포함하는 촉매 복합재로부터 코크스를 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 촉매를 재생하는 것과 관련된 상기 시간은, 상기 촉매를 재생하기 위한 이론적 시간과 비교하여, 복수의 기공을 포함하며 상기 기공의 15% 이상은 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 촉매 입자를 형성하는 지지체를 추가로 포함하는 상기 촉매에 의해 10% 이상 감소되고, 상기 촉매 입자는 겉보기 벌크 밀도(apparent bulk density)가 0.60 내지 0.3 g/cc인, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 겉보기 벌크 밀도는 0.60 내지 0.5 g/cc인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 평균 기공 직경이 200 내지 350 옹스트롬인 상기 15% 이상의 기공은 평균 기공 직경이 240 내지 280 옹스트롬인, 방법.
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