触媒または吸着媒体用内部フィン支持体を備えるマイクロチャネル
本発明は、高さ、幅、および長さ（高さは約１０ｍｍ以下）を有し、プロセスマイクロチャネルの幅に沿う一方向とプロセスマイクロチャネルの長さに沿う他の方向に展延する基底壁を有する、少なくとも１個のプロセスマイクロチャネルと、基底壁からプロセスマイクロチャネル中に突出し、プロセスマイクロチャネルの長さの少なくとも一部に沿って展延する、少なくとも１個のフィンと、フィンに担持された触媒または吸着媒体とを含む装置に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒または吸着媒体を担持するための内部フィンを備えるマイクロチャネルに関する。これらのマイクロチャネルは、触媒活性化された反応の実施と、吸着媒体を用いる流体の分離に用いるのに適している。
【背景技術】
【０００２】
マイクロチャネル反応器は、反応物がマイクロチャネル内の触媒に接触して反応を行う様々な触媒方法に用いることができる。「マイクロチャネル」という用語は、本明細書では約１０ｍｍまでの内部幅と高さを有するチャネルを指す。これらのマイクロチャネル反応器に伴う問題は、多くの方法において方法を効率的に運転するのに十分な触媒表面積を提供するのが困難なことである。また、多くの方法において、反応物を触媒表面領域へ移動する質量移動距離を十分短くして、方法を効率的に運転するのが困難なことである。
【０００３】
これらの問題に対するひとつの解決策は、大きな表面積を与えるために、マイクロチャネルの内壁をウォッシュコートと呼ばれる無機酸化物の中間層でコーティングすることである。次いで、触媒がウォッシュコートの表面に堆積される。これらのウォッシュコートの使用に伴う問題は、提供された追加の表面積が多くの方法にとって不十分なことである。
【０００４】
この問題に対する他の解決策は、発泡体、フェルト、またはワッドなどの多孔質構造に触媒を堆積させ、次いでそれらをマイクロチャネル中に配置することである。「発泡体」という用語は、本明細書では構造全体の孔を画定する連続壁を備える構造を指すために用いられる。「フェルト」という用語は、本明細書ではその間に介在する空間を有する繊維の構造を指すために用いられる。「ワッド（ｗａｄ）」という用語は、本明細書では鋼ウールなどの絡み合った束の構造を指すために用いられる。これらの各々の担体構造に伴う問題は、これらの担体構造によって与えられる熱伝導率が多くの方法にとって不十分なことである。
【０００５】
本発明はこれらの問題に対する解決策を提供する。本発明では、触媒を担持するための１個または複数の内部フィンが提供され、フィンは触媒の表面積の拡大ならびに熱伝導率の向上を提供する。また、フィンは反応の起きる触媒表面までの反応物の短い質量移動距離を提供する。本発明の一実施形態において、内部フィンは構造安定性を向上させたマイクロチャネルを提供する。
【０００６】
隣接する熱交換器に結合されたマイクロチャネル反応器に伴う問題は、高い熱フラックスまたは高い処理量が望まれるとき、マイクロチャネルの小さな内部寸法の結果、発生する圧力降下がしばしば比較的大きいことである。質量移動制限を克服するためにマイクロチャネルの高さまたは幅を比較的小さく維持するならば、圧力降下はチャネルの高さまたは幅に反比例して増加する傾向があり、最大処理量が制限される可能性がある。
【０００７】
本発明は、質量移動制限の影響を最小化しまたは低減するために必要な最小の寸法から、マイクロチャネルを流れる流体が確保できる総断面積を増加させることによって、この問題に対する解決を提供する。フィンが隣の熱交換器から熱伝達表面から直角に外方へ突出するならば、隣接するフィンの間隔が質量移動制限を最小化するため十分小さく保たれる限り、フィンの高さは質量移動制限を最小化するために必要な間隙のサイズよりもかなり大きくすることができる。より高いフィンはマイクロチャネル反応器の単位長さ当たりの圧力降下をより低くすることができる。また、フィン材料の熱伝導率およびフィンの高さは、対象の反応器の熱伝達限界を避けるように微調節することができる。熱伝導量が限界に達する距離は多くの場合質量移動量が限界に達する距離よりも長いので、フィンの高さはしばしば望ましい質量移動特性を可能にする最大間隔を十分超えて展延することができる。したがって、本発明を用いることによって、反応性能を低下させることなく、マイクロチャネル毎のより小さな圧力降下および／またはより高い容量を実現することができる。
【０００８】
本明細書に提供されるフィンはマイクロチャネル反応器内で用いられる触媒の担体を提供するのに有用なだけではなく、マイクロチャネル中で実施される分離方法に用いるための吸着媒体の担体を提供するためにも有用である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高さ、幅、および長さ（高さは約１０ｍｍ以下）を有し、プロセスマイクロチャネルの幅に沿う一方向とプロセスマイクロチャネルの長さに沿う他の方向に展延する基底壁を有する、少なくとも１個のプロセスマイクロチャネルと、基底壁からプロセスマイクロチャネル中に突出し、プロセスマイクロチャネルの長さの少なくとも一部に沿って展延する、少なくとも１個のフィンと、フィンに担持された触媒または吸着媒体とを含む装置に関する。
【００１０】
付属の図面において、同様の部品および構造は同様の参照番号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
「マイクロチャネル」という用語は、約１０ミリメートル（ｍｍ）までの高さまたは幅の少なくとも１個の内部寸法を有するチャネルを指し、一実施形態において約５ｍｍまで、一実施形態において約２ｍｍまで、一実施形態において約１ｍｍまでである。一実施形態において、高さまたは幅は約０．０５〜約１０ｍｍの範囲であり、一実施形態において約０．０５〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１．５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約０．７５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約０．５ｍｍである。高さおよび幅は両方ともマイクロチャネルを通る流れ方向に垂直である。
【００１２】
１個のチャネルの位置を他のチャネルの位置に関して参照するときの用語「隣接する」は、壁が２個のチャネルを分離するように直接隣接することを意味する。この壁は厚さが変化してもよい。しかし、「隣接する」チャネルは、チャネル間の熱伝達を妨害するであろう介在流体含有チャネルによって分離されない。
【００１３】
「流体」という用語は、ガス、液体、または分散した固体を含むガスもしくは液体、またはその混合物を指す。流体は分散された液滴を含むガスの形とすることができる。
【００１４】
「接触時間」という用語は、マイクロチャネル反応器内の反応ゾーンの容積を温度０℃、１気圧の反応組成物の容積流量で除したものを指す。
【００１５】
「滞留時間」という用語は、空間を通って流れる流体によって占拠された空間の内部容積（例えばマイクロチャネル反応器内の反応ゾーン）を、使用される温度と圧力で空間を通って流れる流体の平均容積流量で除したものを指す。
【００１６】
「反応ゾーン」という用語は、反応物が触媒に接触するマイクロチャネル反応器内の空間を指す。
【００１７】
「炭化水素反応物の変換」という用語は、反応組成物と生成物間の炭化水素反応物のモル変化を反応組成物中の炭化水素反応物のモルで除したものを指す。
【００１８】
「所望の生成物への選択性」という用語は、生成された所望の酸素化またはニトリルのモルを、生成された所望の酸素化またはニトリルのモル＋他の生成された生成物のモル（例えばＣＯ、ＣＯ２）で除し、それらの各々の化学量論的因子を乗じたものを指す。例えば、望ましくない副生成物として二酸化炭素を含む、エチレンの酸化エチレンへの酸化では、１モルの酸化エチレンと１モルの二酸化炭素の生成は、選択性が１００×（１／（１＋１／２））＝６７％になる。
【００１９】
最初に、図１に関して本発明を説明する。図１を参照すれば、本発明の装置１００はプロセスマイクロチャネル１１０と、プロセスマイクロチャネル１１０内に配置された複数の平行に間隔を置くフィン１４０を備えるフィン組立体１４１と、プロセスマイクロチャネルに隣接して配置された熱交換器１７０とを含む。
【００２０】
プロセスマイクロチャネル１１０は、図１において点１１２から点１１４に伸びる縦線で示す高さ、点１１４から点１１６に伸びる水平線で示す幅、点１１４から点１１８に伸びる線で示す長さを有する。プロセスマイクロチャネル１１０は、基底壁１２０と、対向する基底壁１２０に平行な上部壁１２２とを有する。また、プロセスマイクロチャネルは壁１２０および１２２を連結する縦壁１２４および１２６も有する。
【００２１】
フィン１４０は基底壁１２０を覆うフィン担体１４２上に搭載される。フィン１４０はフィン支持体１４２からプロセスマイクロチャネル１１０の内部へ突出する。フィン１４０は上部壁１２２の内部表面まで展延してこれに接触する。フィン１４０の間のフィンチャネル１４４は、方向矢印１４６で示すように、流体がプロセスマイクロチャネル１１０にその長さと平行に流れる流路を提供する。フィン１４０の各々は、その各側部に外部表面１４８を有し、この外部表面は触媒または吸着媒体の担体基板を提供する。触媒反応で、１種または複数種の流体反応物はフィンチャネル１４４を方向矢印１４６で示す方向に流れ、フィン１４０の外部表面１４８上に担持触媒と接触し、反応して生成物を形成する。流体分離方法で、流体はフィンチャネル１４４を方向矢印１４６で示す方向に流れ、フィン１４０の外部表面１４８上に担持された吸着媒体と接触し、流体の１種または複数種の成分が吸着媒体に吸着される。
【００２２】
フィン１４０の各々は約０．０２ｍｍからプロセスマイクロチャネル１１０の高さまでの範囲の高さを有することができ、一実施形態において約０．０２〜約１０ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約２ｍｍである。各フィンの幅は約０．０２〜約５ｍｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．０２〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約１ｍｍである。各フィンの長さはプロセスマイクロチャネル１１０の長さまでの任意の長さとすることができ、一実施形態において約５ｍｍ〜約５００ｃｍ、一実施形態において約１ｃｍ〜約２５０ｃｍ、一実施形態において約１ｃｍ〜約１００ｃｍ、一実施形態において約２ｃｍ〜約２５ｃｍである。各フィン１４０間の間隔は任意の値とすることができ、約０．０２〜約５ｍｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．０２〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約１ｍｍである。プロセスマイクロチャネル１１０中のフィン１４０の数は、プロセスマイクロチャネル１１０の幅のセンチメートル当たり約１〜約５０フィンの範囲とすることができ、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約３０フィン、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約１０フィン、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約５フィン、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約３フィンである。フィンの各々は図１〜図５に示すように矩形もしくは正方形の形状、または図６および図１２に示すように台形の形状の断面を有することができる。その長さに沿って見るとき、各フィン１４０は直線、テーパー付きとすることができ、または蛇行形態を有することができる。フィン１４０は、プロセスマイクロチャネル１１０が意図された運転を可能にするための十分な強度、寸法安定性、および熱伝達特性を提供する任意の材料から作製することができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼等）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の前記金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミック、ガラス、１種または複数種のポリマー（例えば熱硬化樹脂）およびファイバーガラスを含む複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せを含む。フィン１４０は、酸化されたとき皮膜がアルミナを形成するように、ＦｅＣｒＡｌＹなどのアルミナ形成材料から作製することができる。アルミナ皮膜は触媒または吸着材料用の担体コーティングを受容するのに特に適している。
【００２３】
熱交換器１７０はプロセスマイクロチャネル１１０に隣接して配置され、熱交換チャネル１７２および１７４を含む。熱交換チャネル１７２および１７４は、方向矢印１７６で示すように、熱交換流体がプロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体と平行に長手方向にチャネルを流れるようにされる。熱交換流体が図１に示す方向に流れるとき、それはプロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体と同方向に流れる。代りに、熱交換流体は熱交換チャネル１７２および１７４を図１に示す方向と反対方向に流れ、したがってプロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体とは対向流で流れることができよう。代りに熱交換チャネル１７２および１７４は、プロセスマイクロチャネル１１０に関して９０度の角度に配向することができ、プロセスマイクロチャネル１１０を通る流体に関して対向流の方向の熱交換流体の流れを提供することができよう。
【００２４】
図１には、装置１００に使用するための単一方法チャネル１１０および２個の熱交換チャネル１７２と１７４のみを示したが、装置１００に使用することのできるプロセスマイクロチャネル１１０、および熱交換チャネル１７２と１７４の数には特別の上限はない。例えば、装置１００は、２個、４個、６個、８個、１０個、２０個、５０個、１００個、数百個、千個、数千個、一万個、数万個、十万個、数十万個、百万個等のプロセスマイクロチャネルと熱交換チャネルを含むことができる。
【００２５】
プロセスマイクロチャネル１１０は、並列に、例えば平面マイクロチャネルのアレイに配置することができる。マイクロチャネルは、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，２００，５３６Ｂ１号に開示されているように、マイクロ部品（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）シート構造体の変形とすることができる。プロセスマイクロチャネル１１０の各々は、約１０ｍｍまでの高さを有することができ、一実施形態において約０．０５〜約１０ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１．５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約０．５ｍｍである。幅は任意の値とすることができ、例えば、約０．１ｃｍ〜約１００ｃｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．１ｃｍ〜約７５ｃｍ、一実施形態において約０．１ｃｍ〜約５０ｃｍ、一実施形態において約０．２ｃｍ〜約２５ｃｍである。プロセスマイクロチャネル１１０の各々の長さは任意の値とすることができ、例えば、長さは約１ｃｍ〜約５００ｃｍの範囲とすることができ、一実施形態において１ｃｍ〜約２５０ｃｍ、一実施形態において１ｃｍ〜約１００ｃｍ、一実施形態において１ｃｍ〜約５０ｃｍ、一実施形態において約２ｃｍ〜約２５ｃｍである。
【００２６】
プロセスマイクロチャネル１１０は、それらの意図された方法の運転を可能にする十分な強度、寸法安定性、および熱伝達特性を提供する任意の材料から作製することができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼等）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の前記金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミック、ガラス、１種または複数種のポリマー（例えば熱硬化樹脂）およびファイバーガラスを含む複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せを含む。
【００２７】
熱交換チャネル１７２および１７４の各々は、約１０ｍｍまでの高さまたは幅の少なくとも１個の内部寸法を有することができ、一実施形態において約０．０５〜約１０ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１ｍｍである。他の内部寸法は、約１ｍｍ〜約１ｍの範囲とすることができ、一実施形態において約１ｍｍ〜約０．５ｍ、一実施形態において約２ｍｍ〜約１０ｃｍである。熱交換チャネルの長さは、約１ｍｍ〜約１ｍの範囲とすることができ、一実施形態において約１ｃｍ〜約０．５ｍである。各プロセスマイクロチャネル１１０と次の隣接する熱交換チャネル１７２または１７４間の分離は、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．２ｍｍ〜約２ｍｍである。
【００２８】
熱交換器１７０は、それが意図する運転を可能にするのに十分な強度、寸法安定性、および熱伝達特性を提供する任意の材料から作製することができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼等）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の前記金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミック、ガラス、１種もしくは複数種のポリマー（例えば熱硬化性樹脂）およびファイバーグラスを含む複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せを含む。
【００２９】
装置１００は適切なヘッダ、フッタ、弁、導管ライン、制御機構等を有し、方法流体および熱交換流体の流入と流出を制御する。これらは図１に示されていないが、当業者であれば提供することができる。
【００３０】
図２に示した装置１００Ａは、フィン１４０が部分フィン１４０ａに置き換えられていることを除いて図１に示した装置１００と同一である。図２の部分フィン１４０ａは、フィン担体１４２から上部壁１２２の途中まで展延する。部分フィン１４０ａの高さは、フィン担体１４２と上部壁１２２の間隔の約１％〜約９９％の範囲とすることができ、一実施例において約５％〜約９５％、一実施例において約１０％〜約９０％、一実施例において約２０〜約８０％である。部分フィン１４０ａを使用する利点は、マイクロチャネル１１０中に提供される追加の空間１４５が段階的な酸素または空気の添加を容易にすることであり、燃焼または選択的酸化反応などのある種の方法に有用である。部分フィン１４０ａは、酸素または空気がフィンチャネル１４４に流入することを可能にする。部分フィン１４０ａの追加の利点は、流れるための追加の空間１４５を提供する結果、プロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体の圧力降下が小さくなることである。
【００３１】
フィン１４０は外部表面１４８の一部またはすべてを覆う多孔質材料を有することができる。これは図３に示されており、多孔質材料１４７がフィン１４０の外部表面１４８を覆う。多孔質材料はコーティング、繊維、フェルト、発泡体、または他の低密度基材の形とすることができる。孔サイズは約３オングストローム〜約１００ミクロンの範囲とすることができる。触媒または吸着媒体は多孔質材料の上に堆積することができる。
【００３２】
フィン１４０の外部表面１４８は、図４に示すように外部表面１４８から展延する不規則繊維１４７ａ、または図５に示すように外部表面１４８から展延する突起１４７ｂなどの表面増強物（ｅｎｈａｎｃｅｒ）を含むことができる。繊維１４７ａおよび突起１４７ｂは約０．００１〜約０．３ｍｍの範囲の長さを有することができ、一実施形態において約０．０１〜約０．１ｍｍである。触媒または吸着媒体は繊維１４７ａまたは突起１４７ｂ上に堆積することができる。
【００３３】
フィン１４０は図７〜図１０に示すように流れ方向に沿って連続的または不連続的のいずれかとすることができる。不連続フィンの利点は、軸方向の伝導率の寄与を低減する熱的遮断を提供できることを含む。他の利点は、チャネルの長さに沿う段階的酸化剤添加を用いて、フィン構造をプロセスマイクロチャネル中に一体化することのできることである。フィンのない部分１５１（図７および図８）は、酸化剤入口、ジェット、ノズル、または酸化剤をプロセスマイクロチャネル中に導入するための他の機構の次に配置することができる。次いで、酸化剤は、次のフィン領域に入る前にプロセスマイクロチャネルを流れる流体と完全にまたは部分的に混合することができる。
【００３４】
一実施形態において、フィン１４０は図９に示すようにすべて同じ長さである必要はない。いくつかのフィン１４０はプロセスマイクロチャネル１１０の長さ全体にわたって展延することができるが、他のフィンは途中まで展延することができる。この実施形態は、質量移動抵抗が反応ゾーンの先端で最も高いいくつかの反応にとって有利である。より近接して間隔を置くフィンは反応物の触媒または吸着壁への移動距離を短縮する。質量移動時間は、拡散距離の２乗を質量拡散率で除した値にほぼ一致する。反応または吸着が進むと、この近接して間隔を置くフィンをゾーンの長さにわたって継続して配置する必要はないであろう。これは全体の圧力降下を低減する利点を有する。追加の利点は、フィンがより近接して間隔を置くところに存在する熱伝達の向上である。反応物の濃度が最大である反応ゾーンの前端近くにより多くの熱を伝達することは有利であろう。追加のフィンは余剰の熱伝達表面積を加え、液体力学的に低減された直径は局部的な対流熱伝達係数を増加させる。
【００３５】
代替実施形態は、図１０に示すように異なる高さのフィン１４０を使用することである。いくつかのフィンは相対的に高く、他は相対的に低い。相対的に高いフィンは、上部壁１２２に接触することができ、他はプロセスマイクロチャネル１１０の間隔または高さの一部（例えば約１０％〜約９０％）だけを満たす。この構成の利点は、流れの閉塞を低減することによって全体的な圧力降下を低減することである。この構成は、熱または質量移動のための表面積の増加をわずかしか必要としないいくつかの方法に用いることができる。
【００３６】
フィン１４０は、プロセスマイクロチャネル１００内に挿入するのではなく、基底壁１２０の上に直接形成することができる。これらのフィンは溝切り鋸、光化学的機械加工、または電気化学的機械加工を用いて形成することができる。図１１に示すように、方法用の流路は、一区画は閉塞されていないチャネルを含むことができ、次いでフィンを含む反応または吸着ゾーンに流入する。フィンは基底壁１２０の一端部から他の端部へ展延することができ、あるいは、それらは代りに基底壁１２０内に短く終端することができる。
【００３７】
外部（ｅｘ ｓｉｔｕ）で形成され、次いでプロセスマイクロチャネル１１０内に配置されるフィンは、一度に１個のマイクロチャネルを満たすのに十分な広さで作製することができ、あるいは複数のマイクロチャネルを同時に満たすようにより広く作製することができる。図１２は、４個のプロセスマイクロチャネルにまたがるフィン組立体の例を示す。これらのフィンは、積層シートを積み重ねる間に挿入し、次いで拡散結合を行って一体化された要素を形成することができる。これらのフィンの利点は、それらが、結合の間にマイクロチャネル壁の追加の担体を提供することである。代りに、フィンを拡散結合の後に挿入し、プロセスマイクロチャネルの運転の後に取り外して刷新または交換することができる。
【００３８】
触媒または吸着媒体は、従来の技術を用いて、図４および図５に示すように、外部表面１４８、外部表面を覆う多孔質材料、または表面増強剤上に堆積することができる。これらは、フィン表面へ触媒または吸着媒体をウォッシュコートすること、フィン表面へ触媒または吸着媒体を溶液から成長させること、あるいはフィン表面へ蒸着を用いて触媒または吸着媒体を堆積させることを含む。蒸着は化学的気相成長法または物理的蒸着とすることができる。
【００３９】
触媒は、流体反応物を使用する化学的反応器に用いるのが適切な、任意の触媒を含むことができる。触媒は、アセチル化付加反応、アルキル化、脱アルキル化、水素脱アルキル化、還元アルキル化、アミノ化、アンモニア合成、芳香族化、アリール化、オートサーマル改質、カルボニル化、脱カルボニル化、還元カルボニル化、カルボキシル化、還元カルボキシル化、還元結合、縮合、分解、水素分解、環化、環オリゴマー化、アンモ酸化、水−ガス転移、脱ハロゲン化、二量化、エポキシ化、エステル化、フィッシャー−トロプシュ反応、ハロゲン化、ヒドロハロゲン化、同族体化、水和、脱水、水素化、脱水素化、ヒドロカルボキシル化、ヒドロホルミル化、水素化分解、ヒドロメタル化、ヒドロシリル化、加水分解、水素化処理、異性化、メチル化、脱メチル化、複分解、メタノール合成、窒化、酸化、部分酸化、重合、還元、改質、逆水ガス転移、スルホン化、テロメリゼーション、エステル交換反応、三量化、サバティエ反応、二酸化炭素改質、優先酸化（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）または優先メタン化の１種または複数種の化学反応を実施するのに有用な触媒とすることができる。
【００４０】
触媒は、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、またはその２種以上の混合物から選択される金属、金属酸化物または金属酸化物の混合物とすることができる。また、これらの触媒は、１種または複数のアルカリ金属またはアルカリ土類金属または他の遷移金属、希土類金属、またはランタニドを含むことができる。さらにＰおよびＢｉなどの元素も存在することができる。
【００４１】
触媒は、貴金属、遷移金属およびその組合せを含む触媒金属、アルカリ金属の酸化物を含む金属酸化物、アルカリ土類金属、ホウ素、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、テルリウム、タリウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、ランタン類元素、およびその混合物、複合材、窒化物、炭化物、硫化物、ハロゲン化物、リン酸塩の１種または複数種および任意の上記の組合せを含むことができる。
【００４２】
触媒は、式
Ｍｏ１２ＷａＢｉｂＦｅｃＣｏｄＮｉｅＳｉｆＫｇＳｎｈＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ａは０〜５であり、ｂは０．５〜５であり、ｃは０．１〜１０であり、ｄは０．５〜１０であり、ｅは０〜１０であり、ｆは０〜１５であり、ｇは０〜１であり、ｈは０〜２であり、ｘは他の元素に結合している酸素の量でありそれらの酸化状態に依存する。これらの触媒は、酸化によってプロピレンからアクロレインを作製するのに有用であることが米国特許第６，２５１，８２１Ｂ１号に記述されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。触媒は、式
ＭｏａＢｉｂＰｃＸ１ｄＸ２ｅＸ３ｆＸ４ｇＯｈ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｘ１はＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ｇａ、Ｃｅ、および／またはＬａであり、Ｘ２はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、および／またはＰｔであり、Ｘ３はＳｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、および／またはＮｉであり、Ｘ４はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、および／またはＺｒであり、ａは０〜２であり、ｄは、ａとｄの和が少なくとも０．２０であるならば０〜２であり、ｂは０〜１．５であり、ｃは、ｂとｃの和が少なくとも０．１であるならば０〜１０であり、ｅは０〜０．５であり、ｆは０〜０．５であり、ｇは０〜２０であり、ｈは酸素と異なる元素の原子価および頻度によって決定される０以外の数字である。この触媒は、プロピレンをアクロレインに変換するのに有用であることが米国特許第６，２５２，１２２Ｂ１号に記述されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４３】
触媒は、式
Ｍｏ１２ＢｉａＦｅｂＸ１ｃＸ２ｄＸ３ｅＸ４ｆＯｎ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｘ１はＮｉおよび／またはＣｏであり、Ｘ２はＴｌ、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属であり、Ｘ３はＺｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｐｂ、および／またはＷであり、Ｘ４はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、および／またはＺｒであり、ａは０．５〜５であり、ｂは０．０１〜５であり、一実施形態において２〜４であり、ｃは０〜１０であり、一実施形態において３〜１０であり、ｄは０〜２であり、一実施形態において０．０２〜２であり、ｅは０〜８であり、一実施形態において０〜５であり、ｆは０〜１０であり、ｎは酸素以外の元素の原子価および頻度によって決定される数字である。これらの触媒は、プロピレンをアクロレインに酸化するのに有用であることが米国特許第６，３９５，９３６Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４４】
触媒は、式
［ＢｉｎＡａＯｘ］［（１００−ｚ）％ＥｅＦｅｆＮｉｇＭｏｍＯｙ＋ｚ％ＳｉＯ２］
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＢ、Ｐ、およびＭｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｅは原子価２を有する少なくとも１種の元素であり、ｍが１であるとき、ｎは０．００１〜３であり、ａは０〜３であり、ｅは０〜３であり、ｆは０．０１〜５であり、ｇは０．１〜５であり、ｚは０〜９０であり、ｘおよびｙは、それぞれ触媒相のコアおよびシェル中の酸素に対して要求される他の元素の原子価となるような数字である。この触媒は、プロピレンをアクロレインに酸化するのに有用であることが米国特許第６，４１０，８００Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４５】
触媒は、式
Ｍｏ１２Ｃｏ３．５Ｂｉ１．１Ｆｅ０．８Ｗ０．５Ｓｏ１．４Ｋ０．０５Ｏｘ、または
Ｎｉ２．１Ｃｏ３．５Ｆｅ２．６Ｐ０．４３Ｂｉ１．０Ｍｏ９．３Ｍｎ０．１５Ｃｒ０．０９Ｂａ０．０７Ｚｒ０．００１２Ｋ０．０７Ｏｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ｘは他の元素に結合している酸素の量であり、それらの酸化状態に依存する。これらの触媒は、プロピレンをアクロレインに酸化するのに有用であることが米国特許第６，４３７，１９３Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４６】
触媒は、式
ＢｉｂＭｏｃＶｖＡａＤｄＥｅＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＫ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｔｌの１種または複数種であり、ＤはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｅ、またはＬａの１種または複数種であり、ＥはＷ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｂ、Ｍｇ、Ｃａ、またはＳｒの１種または複数種であり、ａ、ｄ、ｅはそれぞれ０〜１０であり、ｂは０．１〜１０であり、ｃは０．１〜２０であり、ｖは０．１〜１０であり、ｃ：ｂは２：１〜３０：１であり、ｖ：ｂは１．５〜８：１であり、ｘは上記式中の酸素以外の元素の頻度と原子価によって決定される。これらの触媒は、プロパンをアクリル酸、プロピレン、アクロレイン、酢酸に変換するのに有用であることが米国特許第５，１９８，５８０号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４７】
触媒は、式
Ｍ１ａＭｏ１−ｂＭ２ｂＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｍ１はＣｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、および／またはＣｕであり、Ｍ２はＷ、Ｖ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｐ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｓｎ、および／またはＬａであり、ａは０．５〜１．５であり、ｂは０〜０．５であり、ｘは酸素以外の元素の頻度と原子価によって決定される数字である。これらの触媒は、プロパンをアクロレインおよび／またはアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３８８，１２９Ｂ１号、第６，４２３，８７５Ｂ１号、第６，４２６，４３３Ｂ１号に開示されている。これらの特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４８】
触媒は、式
ＡａＢｂＣｃＣａｄＦｅｅＢｉｆＭｏ１２Ｏｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、またはＣｓの１種または複数種であり、ＢはＭｇ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、またはＺｎの１種または複数種であり、ＣはＣｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｐ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｖ、またはＷの１種または複数種であり、ａは０．０１〜１．０であり、ｂおよびｅは１．０〜１０であり、ｃは０〜５．０であり、一実施形態において０．０５〜５．０であり、一実施形態において０．０５〜４．０であり、ｄおよびｆは０．０５〜５．０であり、ｘは存在する他の元素に要求される原子価によって決定される数字である。これらの触媒は、プロパンをアクロレインおよびアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，２６８，５２９Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４９】
触媒は、式
Ｍｏ１２Ｖ４．８Ｓｒ０．５Ｗ２．４Ｃｕ２．２Ｏｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ｘは他の元素に結合している酸素の量であり、それらの酸化状態に依存する。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３１０，２４０Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５０】
触媒は、式
ＭｏａＷｂＶｃＡｄＢｅＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＦｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｅ、またはＴｌであり、Ｂはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ＸはそれぞれＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ａ、Ｂ、Ｏの原子比率を示す。ａが１０であるとき、ｂは１．５〜４であり、ｃは１〜５であり、ｄは１〜４であり、ｅは０〜２であり、ｘは他の元素の酸化状態によって決定される。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３８４，２７５、Ｂ２号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５１】
触媒は、式
Ｍｏ１２ＶａＸ１ｂＸ２ｃＸ３ｄＸ４ｅＸ５ｆＸ６ｇＯｎ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｘ１はＷ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、および／またはＣｅであり、Ｘ２はＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、および／またはＺｎであり、Ｘ３はＳｂおよび／またはＢｉであり、Ｘ４は１種または複数種のアルカリ金属であり、Ｘ５は１種または複数種のアルカリ土類金属であり、Ｘ６はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、および／またはＺｒであり、ａは１〜６であり、ｂは０．２〜４であり、ｃは０．５〜１８であり、ｄは０〜４０であり、ｅは０〜２であり、ｆは０〜４であり、ｇは０〜４０であり、ｎは酸素以外の元素の原子価および頻度によって決定される数字である。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，４０３，８２９Ｂ２号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５２】
触媒は、式
ＭｏａＶｂＷｃＣｕｄＸｅＯｇ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＸはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｇは、それぞれＭｏ、Ｖ、Ｗ、Ｃｕ、Ｘ、Ｏの原子比率であり、ａが１２であるとき、ｂは２〜１４の範囲であり、ｃは０〜１２の範囲であり、ｄは０を除く（例えば０．１〜６）０〜６の範囲であり、ｅは０〜３の範囲であり、ｇは元素の酸化状態によって決定される数字である。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，４２９，３３２Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５３】
触媒は、式
ＭｏａＷｂＢｉｃＦｅｄＡｅＢｆＣｇＤｈＥｉＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＮｉまたはＣｏであり、ＢはＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、またはＴｌであり、Ｃはアルカリ土類金属であり、ＤはＰ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ａｓ、Ｂ、またはＺｎであり、ＥはＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、またはＺｒである。ａが１２であるとき、ｂは０〜１０であり、ｃは０〜１０であり、ｄは０〜１０であり、ｅは２〜１５であり、ｆは０〜１０であり、ｇは０〜１０であり、ｈは０〜４であり、ｉは０〜３０であり、ｘは各元素の酸化の程度によって決定される。この触媒は、プロピレン、イソブチレン、ｔ−ブタノールまたはメチル−ｔ−ブチルエーテルを（メタ）アクロレインまたは（メタ）アクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３８３，９７３Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５４】
触媒は、式
ＭｏａＰｂＡｃＢａＣｅＤｆＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＡｓ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｓｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＢはＣｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｔｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＣはＶ、Ｗ、Ｎｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｄはアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｔｌからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｘは、それぞれＭｏ、Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｏの原子比率であり、ａが１２であるとき、ｂは０．５〜４の範囲の数字であり、一実施形態において０．５〜３であり、ｃは０〜５の範囲であり、一実施形態において０．０１〜３であり、ｄは０〜３の範囲であり、一実施形態において０．０１〜２であり、ｅは０〜４の範囲であり、一実施形態において０．０１〜３であり、ｆは０．０１〜４の範囲であり、一実施形態において０．０１〜３であり、ｘは元素の酸化状態によって決定される数字である。この触媒は、メタクロレイン、イソブチルアルデヒド、またはイソブチル酸をメタクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第５，６１８，９７４号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５５】
触媒は、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐｄ、またはＭｏ、Ｌａ、Ｖ、Ｐｄを含む酸化触媒を含むことができる。特定の例は、
ＭｏＶ０．３９６Ｎｂ０．１２８Ｐｄ０．０００３８４、および、
ＭｏＶ０．６２８Ｐｄ０．０００２８８Ｌａ０．００００１
を含む。これらの触媒は米国特許第６，２７４，７６４Ｂ１号に開示されており、参照により本明細書に組み込まれている。
【００５６】
参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，１４３，９２１号は、３種類の酸化触媒を開示しており、いずれも本発明の方法に使用することができる。第１の触媒は、式、ＭｏａＶｂＮｂｃＰｄｄで表され、式中、ａは１〜５であり、ｂは０〜０．５であり、ｃは０．０１〜０．５であり、ｄは０〜０．２である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの数字は、それぞれ触媒中の元素Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐｄの相対的原子グラム割合を表す。元素は様々な酸化物の形で酸素と結合して存在する。第２の触媒は元素Ｍｏ、Ｖ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｘを含む組成物を有し、ＸはＭｏａＶｂＬａｃＰｄｄＮｂｅＸｆの割合の酸化物の形のＡｌ、Ｇａ、Ｓｉ、またはＧｅであり、ａは１であり、ｂは０．０１〜０．９であり、ｃは＞０〜０．２であり、ｄは＞０〜０．２であり、ｅは＞０〜０．２であり、ｆは＞０〜０．３である。第３の触媒は、式ＭｏａＶｂＮｂｃＸｄによって表される焼成した組成物から形成され、ＸはＰ、Ｂ、Ｈｆ、Ｔｅ、Ａｓからなる群から選択される少なくとも１種の助触媒であり、ａは約１〜５であり、ｂは１であり、ｃは約０．０１〜０．５であり、ｄは約０〜０．１である。
【００５７】
触媒は、式
ＭｏａＷｂＡｕｃＶｄＮｂｅＹｆ
による酸素と結合したモリブデン、バナジウム、ニオブ、金を含む酸化触媒とすることができ、式中、
Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｕ、Ｒｅ、Ｔｅ、Ｌａ、Ｐｄからなる群から選択された１種または複数種の元素であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、０＜ａ≦１、０≦ｂ＜１、ａ＋ｂ＝１、１０−５＜ｃ≦０．０２、０＜ｄ≦２、０＜ｅ≦１、０＜ｆ≦２であるような原子グラム割合を表す。この触媒は、エタンまたはエチレンを酢酸に酸化するのに有用であることが米国特許第６，３３３，４４４Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５８】
触媒は、式ＭｏａＶｂＮｂｃＰｄｄによって表される焼成した組成物を有する酸化触媒とすることができ、ａは１〜５であり、ｂは０〜０．５であり、ｃは０．０１〜０．５であり、ｄは０〜０．２である。この触媒は、エタンを酢酸に変換することが米国特許第６，３８３，９７７Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５９】
参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，４４１２２７Ｂ１号は、本発明に独立でまたは互いに組み合わせて用いることのできる２種類の酸化触媒を開示している。第１の触媒は、式
ＭｏａＰｄｂＢｉｃＦｅｄＸ１ｅＸ２ｆＸ３ｇＯｚ
によって表される混合された金属酸化物を開示しており、式中、
Ｘ１はＣｏ、Ｎｉ、Ｖ、Ｐｔ、またはＲｈの少なくとも１種または複数種であり、Ｘ２はＡｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐ、Ｓｉ、またはＷの少なくとも１種または複数種であり、Ｘ３はＫ、Ｍｇ、Ｒｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、またはＩｎの少なくとも１種または複数種であり、Ｏは酸素であり、ａは１であり、０＜ｂ≦０．３、０＜ｃ≦０．９、０＜ｄ≦０．９、０＜ｅ≦０．９、０＜ｆ≦０．９、０＜ｇ＜０．３であり、ｚは式中の他の元素の原子価を満足する数字である。この触媒は、オレフィンをα−β不飽和アルデヒドに変換するのに有用であると記述されている。第２の触媒は、式
Ｍｏａ１Ｖｂ１Ａｌｃ１Ｘｄ１Ｙｅ１Ｏｚ１
で表される金属酸化物であり、式中、
ＸはＷまたはＭｎ、あるいは両方であり、ＹはＰｄ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｂ、またはＫの少なくとも１種または複数種であり、Ｏは酸素であり、ａ１は１であり、ｂ１は０．０１〜０．９であり、０＜ｃ１≦０．２、０＜ｄ１≦０．５、０＜ｅ１≦０．５であり、ｚ１は式中の他の元素の原子価を満足する数字である。この触媒は、α−β不飽和アルデヒドをα−β不飽和カルボン酸に変換するのに有用であると記述されている。
【００６０】
触媒は、式
ＡａＫｂＣｓｃＭｇｄＮｉｅＦｅｆＢｉｇＭｏ１２Ｏｘ
で表されるアンモ酸化触媒を含むことができ、式中、
Ａは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｎａ、Ｃｅ、またはＷから選択される１種または複数種の元素であり、ａは０〜５の数字であり、ｂとｃの和が０．１〜０．４であるならば、ｂは０〜０．４の数字であり、ｃは０〜０．４の数字であり、ｄ、ｅ、ｆ、ｇは約０．２〜１０の数字であり、ｘは他の元素に要求される原子価によって決定される数字である。この触媒は、オレフィン、アンモニア、および酸素を前述の触媒の存在下で反応させることによって、オレフィン（例えばプロピレンまたはイソブチレン）を対応する不飽和ニトリル（例えばアクリロニトリルまたはメタクリロニトリル）に酸化するのに有用であることが米国特許第５，０９３，２９９号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００６１】
触媒は、式
ＶＳｂａＭｍＮｎＯｘ
で表されるアンモ酸化触媒を含むことができ、式中、
ａは０．５〜２であり、ＭはＳｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、またはＧａの１種または複数種であり、ｍは０．０５〜３であり、ＮはＷ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｐ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｅ、またはＢの１種または複数種であり、ｎは０．０〜０．５であり、ｘは他の元素の互いの酸化程度によって決定される数字である。この触媒は、Ｃ３〜Ｃ５モノオレフィンを３〜５個の炭素原子を有するα、βモノ不飽和アクリル酸ニトリル（例えばアクリロニトリル）にアンモ酸化するのに有用であることが米国特許第５，２５８，５４３号に開示されている。
【００６２】
参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，４８６，０９１Ｂ１号は、式
ＢｉａＭｏｂＶｃＳｂｄＮｂｅＡｆＢｇＯｘ
によって表されるアンモ酸化触媒を開示しており、式中、
Ａは周期律表のＶＢ（例えばＶ、Ｎｂ、Ｔａ）、ＶＩＢ（例えばＣｒ、Ｍｏ、Ｗ）、ＶＩＩＢ（例えばＭｎ、Ｔｃ、Ｒｅ）、またはＶＩＩＩ（例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）類から選択される１種または複数種の元素であり、Ｂは周期律表のＩＡ（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ）、またはＩＩＡ（例えばＭｇ、Ｃａ、）類から選択される少なくとも１種のアルカリ助触媒であり、ａは０．０１〜１２であり、ｂは０．０１〜１２であり、ｃは０．０１〜２であり、ｄは０．０１〜１０であり、ｅは０．０１〜１であり、ｆは０〜２であり、ｇは０〜１であり、ｘは存在する元素の原子価要求を満たすために必要な酸素原子の数である。この触媒は、オレフィンを不飽和ニトリルに変換するのに有用であると記述されている。
【００６３】
吸着媒体は配位子で錯化された金属イオン（例えばキレート化）を含むことができる。金属イオンはＯ２、または分離すべき他の流体成分と錯化することができる。使用することのできる金属イオンは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｃｕ（Ｉ）、Ｖ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩ）、Ａｇ（Ｉ）、Ｒｈ（Ｉ）、Ｒｈ（ＩＩ）、Ｒｈ（ＩＩＩ）、Ｕ（ＩＶ）、Ｖ（ＩＶ）、Ｒｕ（ＩＩ）、Ｒｕ（ＩＶ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＶ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｗ（Ｖ）、Ｗ（ＩＶ）、Ｍｏ（ＩＩ）、Ｍｏ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＩＶ）、Ｍｏ（Ｖ）、Ｍｏ（ＶＩ）、またはその２種以上の組合せを含む。前述のローマ数字はイオンの酸化状態または原子価数を示す。
【００６４】
金属イオンと錯化するのに使用できる配位子は、ジピリジル、２，６−［１−（２−イミダゾール−４−イルエチルイミノ）エチルピリジン］、シクレン、シクラム、Ｓｃｈｉｆｆ塩基配位子、アセチルアセトネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、カルボキシレート、ビピリジルまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポルフィリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、コリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポリアミド、プロテイン、８−ヒドロキシキノリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、エチルシステネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、Ｎ−アルキルアルカノヒドロキシアミック酸、ジメチルグリオキシム、ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン、またはその２種以上の組合せを含む。配位子はフッ素−炭素結合を含むことができる。配位子はフッ素化（例えば過フッ素化）することができる。
【００６５】
一実施形態において、金属イオン配位錯体は軸配位子とすることができる。それらはアダクト形成を可能にする酸素との適切な結合を提供するが金属は酸化しないので、これらの配位子は酸素精製に適している。例には、イミダゾール、ヒスチジンアミノ酸、ピリジン、ピペリジン、４−メチルアミノピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、硝酸塩、チオシアネート、ハロゲン化物、またはその２種以上の組合せが含まれる。
【００６６】
使用することのできる吸着媒体は、ヘモグロビン、ヘモエリチリン、ヘモシアニン、ミオグロビン、Ｃｏ（ＩＩ）（ａｃａｃｅｎ）、Ｃｏ（ＩＩ）（ドライケーブ（ｄｒｙ ｃａｖｅ））（Ｎ−メチルイミダゾール）、Ｆｅ（ＩＩ）（Ｈ２ＴｐｉｖＰＰ）Ｂ、Ｆｅ（ＩＩ）（末端ポルフィリン）Ｂ、Ｆｅ（オフェン）２２＋、ビス（エチルシステネート）オキソバナジウム（ＩＶ）、Ｃｕ（Ｉ）（ｂｉｍｐ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、［ｍ−テトラ（ａ，ａ，ａ，ａ−ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ−ビス（サリチリデン）ジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、［２，３，１０，１１，１３，１９−ヘキサメチル−３，１０，１４，１８，２１，２５−ヘキサアザビシクロ［１０．７．７］ヘキサコサ−１，１１，１３，１８，２０，２５−ヘキセン−Ｋ４Ｎ］コバルト（ＩＩ）ヘキサフルオロホスフェート、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−イソプロポキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−エトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−ｎ−ブトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ポルフィリン錯体、ゼオライト中に封入された金属−シアニド錯体、シアノコバルト酸塩、ヘモグロビン、二鉄（ＩＩＩ、ＩＶ）を含むヘモエリチリンまたはヘモシアニン、二銅（ＩＩ）または二マンガンコア、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデンエチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（３−メトキシサリチラルｔｅｒｔブチルアミン）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）ｎ−プロピルジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−ジメチルアミノピリジン、シアノピリジン、エチレン−ジアミン−四酢酸、メチルメタクリレート、およびブチルアクリレートから誘導したコバルトキレート化コポリマー、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、［ａ−モノ（ｏ−メタクリルアミドフェニル）−ａ，ａ，ａ−トリス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］コバルト、［ｍｅｓｏ−ａ，ａ，ａ，ａ−テトラキス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］−鉄（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラ−フェニル−ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２−クロロフェニル）プロフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−クロロフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−メトキシフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２，４−ジメトキシフェニル）ポルフィリン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）ジエチレントリイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）−ｏ−フェニレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）ジエチレントリイミン、ビス（ジメチルグリオキシメート）ニッケル（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）銅（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジチオシアナト−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（サリチラル）−３，３’−ジイミノ−ジ−ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチクリデン、エチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス（５−ニトロ−サリチリデン−イミナト）コバルト（ＩＩ）、またはその２種以上の組合せとすることができる。
【００６７】
吸着媒体は無機とすることができる。使用することのできる無機吸着媒体の例は、Ｓｂ２Ｏ５、ＡｇＯ、ＰｔＯ、ＣｒＯ２、ＰｂＯ、ＨｇＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、ＮｉＯ、ＮｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｗ２Ｏ５、過フッ素化フィルム、Ｐｔ／ｇ−アルミナ、Ｆｅ／ｇ−アルミナ、Ｃｕ／ｇ−アルミナ、Ｚｎ／ｇ−アルミナ、Ｃｏ／ｇ−アルミナ、ゼオライト、またはその２種以上の組合せを含む。この群に含まれるのは金属シアン化物オリゴマーおよびポリマーである。これらは式［Ｃｕ（Ｉ）（ＣＮ）ｘ］ｎ、［Ｆｅ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎ、または［Ｃｏ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎで表されるオリゴマーおよびポリマーを含み、式中、ｘは３であり、ｙは５であり、ｎは少なくとも２の数字であり、一実施形態において約２〜約１６，５００の範囲であり、一実施形態において約１０００〜約１０，０００である。
【００６８】
吸着媒体は銀、金、白金銅、亜鉛、パラジウム、ニッケル、ゼオライト、シリカゲル、カーボンモルキュラシーブ、ポリマー材料、アルミナ、無機錯体（例えば金属中心ポルフィリン環）またはその２種以上の組合せを含むことができる。
【００６９】
一実施形態において、吸着媒体は、流体成分と比較的高い温度で可逆的化学錯体を形成する反応性錯形成吸着剤を含み、流体成分は吸着媒体の表面に吸着される。より低い温度では化学反応が逆転され、錯化した流体はより純度の高い形で回収される。
【００７０】
吸着媒体は酸化防止剤を含むことができる。例には、第二アミン、フェノール性リン酸塩、亜リン酸塩、フェノール樹脂、ビスフェノール樹脂、ヒドロキシルアミン、オレフィン性カルボン酸塩、アミノカルボン酸塩（例えばエチレンジアミン四酢酸とその塩）トコフェロール、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、第一スズ塩、酸化スズ、ソルベート、ポリソルベート、またはその２種以上の組合せが含まれる。
【００７１】
本発明の利点は、活性吸着媒体を担持するフィン構造を使用することによって比較的迅速な熱振動が可能になることである。金属フィン構造は約１０〜約２０Ｗ／ｍ／Ｋの熱伝導率、または選択される材料に応じてさらに高い伝導率を有することができる。アルミニウムは１００Ｗ／ｍ／Ｋを超えることができる。一方、ペレットまたは粉状吸着剤床などの多孔質媒体の熱伝導率は、典型的に約０．２〜約２Ｗ／ｍ／Ｋである。その結果、多孔質媒体に対してフィンを通る熱伝達が高められるため、フィンに担持された吸着媒体を使用することによって、より迅速なサイクル時間が可能になる。サイクル時間の差は、吸着媒体の熱伝導率の差にほぼ比例する。フィンに担持された吸着媒体は、多孔質吸着媒体に比べて各サイクル時間を顕著に低減することを可能にする。このサイクル時間の向上はガス相および液体の相吸着分離方法両方を容易にする。
【実施例１】
【００７２】
熱伝達面の両側での一体的燃焼による蒸気／メタン生成（ＳＭＲ）方法は、ＦｅＣｒＡｌＹフィンに担持されたＳＭＲ触媒を用いてマイクロチャネル反応器中で行われる。プロセスマイクロチャネル中に挿入されたフィン上のＳＭＲ触媒を使用すると、驚くべき高い熱フラックス（１０〜１４１Ｗ／ｃｍ２）、低いＳＭＲ接触時間（１０〜０．７ｍｓ）、および低いＳＭＲ圧力降下を示す。
【００７３】
ＳＭＲ触媒を担持するＦｅＣｒＡｌＹフィンを除き、マイクロチャネル反応器を様々な厚さのインコネル６１７プレートから作製し、積み重ね、互いに締め付け、周縁を溶接して底面積０．５×３．３６インチ（１２．７×９２ｍｍ）、高さ０．６７インチ（１７１．１ｍｍ）の反応器を形成する。ガス流用のすべてのチャネルは、電極放電加工（ＥＤＭ）によって形成される空気ジェットオリフィスを除き、従来の技術を用いて機械加工される。空気ヘッダプレート（厚さ６．３５ｍｍで底面積１２．７×５６．５ｍｍ）を、空気ジェットオリフィスの上の燃焼プレート中に機械加工された深さ２．５４ｍｍの窪み中に溶接する。燃焼プレートに隣接する面に、深さ０．１２５インチ（３．１８ｍｍ）×幅０．０８０インチ（２．０３ｍｍ）×長さ１．８４インチ（４６．８ｍｍ）の寸法の空気ヘッダチャネルが機械加工される。燃焼プレートはウェブプレートに隣接して積み重ねられ、これはＳＭＲプレートに隣接して積み重ねられる。ＳＭＲプレートは同一面で３区画に分割され、積み重ねた後、互いに、およびウェブプレートに溶接される。中心ＳＭＲ区画（長さ１７．７ｍｍのヘッダとフッタ間の中心）の全体の長さ５６．７ｍｍにフィンを含むマイクロチャネルが機械加工される。隣接するＳＭＲプレート区画は各々その中に断面２．０３×０．６６ｍｍで長さ１２．６ｍｍのヘッダまたはフッタチャネルが形成してある。燃焼プレートがウェブプレートに隣接する面に機械加工されて長さ１．７８インチ（４．５２ｃｍ）の燃焼チャネルを形成し、熱を吸熱ＳＭＲ反応へ提供する。燃焼チャネルは０．０８０×０．０３６インチ（２．０３×０．９１ｍｍ）の断面を有する。また、燃焼プレートは流れ方向に沿った燃焼チャネル中心線上の中心にジェットオリフィスも含み、厚さ０．１５０インチ（３．８１ｍｍ）のプレートに電極放電加工（ＥＤＭ）によって機械加工され、それによって空気ヘッダチャネルを燃焼チャネルに連結する。燃焼流はＳＭＲガスに対して並流で供給される。燃焼チャネルは燃焼チャネルの入口で水素を供給され、予備過熱された空気は、長さ４５．２ｃｍの燃焼ゾーンに、特に燃焼ゾーン入口から１．０、２．７，４．８，７．４、１４．７、２４．４、３４．０ｍｍ下流に分配された前述の空気ジェットオリフィスに導入される。軸方配置１．０ｍｍと４．８ｍｍの空気ジェットオリフィスの断面は流れの軸に沿って楕円であり、寸法は０．０２４×０．０１２インチ（０．６１×０．３０ｍｍ）で両端は全円である。軸方配置２．７ｍｍのジェット孔の断面は正三角形であり、０．０２４インチ（０．６１ｍｍ）の両辺と半径０．０５ｍｍの円の角を有し、下流を「指す」。他のすべての空気ジェットオリフィスの断面は直径０．０１２インチ（０．３０ｍｍ）の円である。水素燃料は、断面２．０３×０．４１ｍｍで長さ２３．４ｍｍのヘッダ領域を燃焼ゾーンへ導かれる。燃焼燃料ヘッダの端部で、０．４１ｍｍの寸法はウェブからジェット孔へ向かって突然拡大して０．９１ｍｍに広がる。燃焼チャネルとＳＭＲ反応プロセスマイクロチャネルの分離は、０．０６０インチ（１．５２ｍｍ）ウェブであり、ウェブプレートの中心（マイクロチャネル幅の中心でもある）から周縁へ深さ０．２５インチ（６．３５ｍｍ）に穿孔された直径０．０２３インチ（０．５８ｍｍ）のサーモウェル（ｔｈｅｒｍｏｗｅｌｌ）を除いて均質な固体である。ウェブに反応ゾーンの長さに沿って６箇所に配置されたこれらのサーモウェルは、０．５０ｍｍのＫ型非接地インコネルのコーティング熱電対を介してＳＭＲと燃焼チャネル間の金属の温度測定を可能にし、燃焼またはＳＭＲチャネルのいずれかに気密シールを施す煩わしさがない。ガスは空気、水素、およびＳＭＲ反応物入口に導入され、各プレートの面に直交して展延する内径１．７５ｍｍ（外径３．１８）の管を経て燃焼排気およびＳＭＲ生成物出口から除かれる。追加で設けられた４個の内径１．７５ｍｍ管は、フィンの両端でＳＭＲチャネルに接し、燃焼ゾーンの始めと終わりに一致するレベルで燃焼チャネルに接する。
【００７４】
マイクロチャネルに挿入されたＦｅＣｒＡｌＹフィンは基底部で長さ１．７８インチ（４．５２ｃｍ）、幅０．１００インチすなわち２．５４ｍｍである。基底部は０．００６インチすなわち０．１５２ｍｍの高さを有する。各フィンは高さ０．０１４インチであり、０．００６インチの基底部の上に着座する。各フィンは隣接するフィンから０．０１０インチの間隔を置いて離れ、０．０１０インチの流れ間隙を形成する。フィン担体から突出する４個のフィンがある。フィン担体は、ＳＭＲ反応プロセスマイクロチャネルと隣接する熱交換燃焼反応室とを分離する熱伝達面の上部に着座する。
【００７５】
フィン挿入部を含むマイクロチャネルの断面は、０．０８０インチ（２．０３ｍｍ）（フィン基底部から０．１００インチ（２．５４ｍｍ）展延する）×０．０２６インチ（０．６６ｍｍ）である。マイクロチャネル反応器フィンは１．７８インチ（４．５２ｍｍ）の長さを有し、ＦｅＣｒＡｌＹフィン挿入部上にウォッシュコートされたＳＭＲ触媒を含む。フィンは反応器を溶接する前にフィンのいずれかの端部の２個の小さなインコネル片（０．１８×２．５４×５．７４ｍｍ）と一緒にマイクロチャネル反応器に挿入され、フィンは片をチャネルの長さ方向中心に保持し、フィン基底部面でフィンの上流および下流の間近での流れを防止する。
【００７６】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをプロセスマイクロチャネルに挿入する前に、フィンは２−プロパノール、ＨＮＯ３（２０重量％）、および脱イオン水を用いて超音波洗浄器によって各々１０分間洗浄される。次いで、プロセスマイクロチャネルに配置し、周縁でデバイスを溶接する前に、それを昇温および冷却速度３．５℃／分で空気中１０００℃で８時間熱処理する。
【００７７】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンに触媒をコーティングする前に、２００標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）の窒素を導入管の各々（空気、燃料、ＳＭＲ反応物）に３．５℃／分で１０００℃まで加熱しながら流すことによって、酸化物層がＦｅＣｒＡｌＹフィン上に堆積される。次いで窒素流を停止し、２００ｓｃｃｍの炭化水素を含まない空気を３個の入口を経て１０００℃で２４時間供給する。次いで、デバイスを３．５℃／分で２５℃まで（連続的な空気流を維持しながら）冷却し、プロセスマイクロチャネルに配置する。デバイスは周縁部で溶接される。
【００７８】
ＳＭＲおよび燃焼反応物チャネルは、外部のウォッシュコート孔を用いてＳＭＲフィンの基材に対応する領域のみ安定剤と活性金属でウォッシュコートされる。入口と出口を含んで反応器全体にアルミナゾルコーティングを塗工し、背景（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）活性を防止する。
【００７９】
アルミナゾル（Ｓａｓｏｌから供給される１４Ｎ４−２５）を燃焼およびＳＭＲチャネルに注射器を用いて導入し、底部から垂直に配向されたチャネルを備えるチャネルおよび入口／出口配管を充填する。ゾルをチャネルから除去する前にデバイスに２分間吸収させる。窒素を毎分５標準リットル（ＳＬＰＭ、０℃、１気圧で定義される標準）供給して過剰のゾルを除去する。デバイスは１００℃炉中で１時間１５０ｃｃ／分で流れる炭化水素を含まない空気で乾燥し、続いて１０℃／分の昇温および冷却速度で４５０℃４時間焼成する。次いで、ゾルの第２層を第１ゾルコーティング層で説明した同じ方法で燃焼およびＳＭＲチャネルに塗工する。Ｌａ（ＮＯ３）・６Ｈ２Ｏの１０重量％水性溶液を、６０ｍｌ／時間の速度で注射筒ポンプを用いて連続的に燃焼チャネルに導入する。このステップおよび後続のステップでは、溶液は連続的に反応ゾーンの一端部のウォッシュコート管を経由して導入され、水平に配向されたチャネルを有する方法ゾーンの他端部のウォッシュコート管を経由して除去される。このコーティングステップの間、２０ｓｃｃｍの窒素を入口および出口配管を経由して導入し、入口および出口領域の浸透を防止する。その後、溶液をチャネルから除去し、デバイスを窒素でフラッシュして過剰溶液を除去する。同じ手順を繰り返してＳＭＲチャネルをＬａ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏの水性溶液でコーティングする。ＳＭＲチャネルを窒素でフラッシュした後、炭化水素のない空気中で１５０ｃｃ／分で１００℃１時間乾燥する。次いで、それを昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間焼成する。
【００８０】
燃焼チャネルは、硝酸塩の形の前躯体を使用して、プラセオジムとパラジウムの原子比率４対１からなる活性金属の第１層でコーティングされる。溶液はＬａのステップで前に説明した同じ方法で燃焼チャネルに導入され、次いで除去される。デバイスは１５０ｃｃ／分で流れる炭化水素を含まない空気中で１００℃１時間乾燥し、続いて、昇温および冷却速度１０℃／分で１０００℃１時間焼成される。
【００８１】
白金からなる活性金属の第２層が、注射筒ポンプを用いて燃焼チャネル中に１０重量％のＰｔ（ＮＨ３）４（ＮＯ３）２でコーティングされる。溶液はＬａのステップで前に説明した同じ方法で燃焼チャネルに導入され、次いで除去される。次いで、ＳＭＲチャネルは注射筒ポンプを用いて、硝酸塩溶液中１０重量％のロジウムからなる第２活性層でコーティングされる。溶液はＬａのステップで前に説明した同じ方法でＳＭＲチャネルに導入され、次いで除去される。デバイスは１５０ｃｃ／分で流れる炭化水素を含まない空気中で１００℃で１時間乾燥し、続いて、昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃で１時間焼成される。
【００８２】
反応器全体は１５ｃｍのクラムシェル（ｃｌａｍｓｈｅｌｌ）Ｎｉ−Ｃｒセラミックヒーター内部で運転され、熱損失の影響を相殺するために最大燃焼ウェブ温度より約２５〜５０℃低い温度に保たれる。反応物と空気流には外部ヒーターによって予備加熱が提供される。
【００８３】
各反応物ガスはＢｒｏｏｋｓ５８５０ｅおよび５８５１ｅシリーズの質量流量制御装置を経て供給される。圧力はＮｏＳｈｏｋ圧力トランスジューサモデル１００１５０１１２７および１００３００１１２７を用いて測定される。ガス組成物は熱伝導率検出器ガスクロマトグラフによって分析される。すべての機器を較正し適切な動作を検証する。流量は、ＢＩＯＳ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌによって較正され証明された主要標準較正器、Ｄｒｙ−Ｃａｌ ＤＣ−２Ｍ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒに対して較正する。圧力トランスジューサは、Ｆｌｕｋｅによって較正され証明されたＦｌｕｋｅ７００Ｐ０７または７００Ｐ０６圧力モジュールを備えるＦｌｕｋｅ圧力較正器モデル７１８ １００６を用いて較正する。ガスクロマトグラフは、Ｐｒａｘａｉｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｉｎｃ．によって混合され証明された較正ガスに対して較正する。純粋な水素を燃焼燃料として用い、５〜２７％の過剰空気を用いる。燃焼排気分析は常に１００％の水素変換を示す。
【００８４】
「平均面積熱フラックス」は、発熱反応熱効率をフィンの基底部に隣接する熱伝達表面の面積で除したもので定義される。この面積は熱交換チャネルからフィンの基底部に伝達される熱伝達通路である。
【００８５】
「ウェブ」は吸熱反応プロセスマイクロチャネル（フィンを含む）と熱交換燃焼反応室を分離する壁であると定義される。
【００８６】
「平衡変換温度」（表１）は、所与の入口組成物が、測定された方法出口の圧力で、測定されたメタン変換に等しい平衡メタン変換を得るために必要な温度である。同様に、「平衡選択性温度」（表１）は、所与の入口組成物が、測定された方法出口の圧力で、測定されたＣＯに等しいＣＯ値に対する平衡選択性を得るために必要な温度である。平衡ガス組成物は、ＮＡＳＡ ＬＥＷＩＳ熱力学平衡コーダーまたはＣｈｅｍＣＡＤを用いて計算される。一酸化炭素へのメタン変換および選択性は、ガスクロマトグラフによって測定した乾燥生成物ガス組成物から、式１および２にしたがって計算される。
ＣＨ４変換＝１−（ＹＣＨ４／ＹＣＨ４＋ＹＣＯ＋ＹＣＯ２） （１）
ＣＯへの選択性＝ＹＣＯ／（ＹＣＯ＋ＹＣＯ２） （２）
式中、Ｙは示した各成分のモル割合である。
【００８７】
接触時間（ＣＴ）は気体時間空間速度（ＧＨＳＶ）の逆数に、時間の逆数をミリ秒に変換する変換因子を乗じたものである。
ＣＴ＝（１／ＧＨＳＶ）（３６０００００ｍｓ／ｈｒ）
式中、ＧＨＳＶは時間逆数の空間速度である。反応器に供給される容積流量は、接触時間またはＧＨＳＶのいずれかを計算するための０℃および圧力１気圧の標準条件で定義される。したがって、接触時間およびＧＨＳＶは入口のモル流量および反応室容積にのみ依存する。
【００８８】
反応器の性能データは表１および図１３と図１４に示される。金属ウェブが最高温度９５０℃および９００℃であるとき、平衡ＳＭＲ変換および選択性はそれぞれ明らかなＳＭＲ温度９２５℃および８７５℃で達成され、５ミリ秒（ＭＳ）未満の接触時間で熱フラックス＞２５Ｗ／ｃｍ２が達成される。より短い接触時間で、９０〜１４０Ｗ／ｃｍ２のフラックスが達成され、触媒の上流区画におけるＳＭＲフィン担持触媒のより高い熱要求に追随する能力を示す。燃焼金属ウェブ温度８７５℃１４気圧で得たデータは、約８００℃の当量変換を示すが、２５気圧での同じ温度条件は約８４０℃の当量変換を示す。
【００８９】
フィン担持ＳＭＲプロセスマイクロチャネルを用いて、ＳＭＲ反応器の上流端で達成可能な最大熱フラックスを試験する。総流量毎分７．４標準リットル（ＳＬＰＭ）の反応物（１．７８インチ触媒床中で接触時間０．５ｍｓ）、２５ａｔｍおよび９５０℃に保った最大燃焼ウェブ温度で、１４０Ｗ／ｃｍ２を超える平均熱フラックスが得られ、変換と選択性の値はそれぞれ約７００℃と８００℃の平衡値を与える（表１参照）。
【表１】
【実施例２】
【００９０】
部分酸化反応方法に使用するためのフィンを設計し、以下の特性に焦点を合わせてメタンの合成ガスへの部分酸化を試験する。
１．高いＣＨ４変換：フィンの使用は高いＣＨ４変換を提供するはずである。
２．高いＨ２選択性：フィンの使用は高いＨ２選択性を提供するはずである。
３．高いＣＯ選択性：フィンの使用は高いＣＯ選択性を提供するはずである。
４．低い圧力降下：フィンの使用は低い流動抵抗を提供するはずである。
５．機械的および熱的強度：フィンはデバイスの作製の間（接合など）およびその運転中にチャネル内部の大きな応力条件に耐える高い機械的強度を有するはずである。良好な熱伝達特性を有する設計は熱点と材料劣化を防止する。
【００９１】
図６は、燃焼マイクロチャネル中でＰＯＸ反応方法を行うために有用なフィンの幾何形状を示す。フィンの台形形状はフィンの基底に機械的な剛性を与える。フィンのすべては矩形の基底上に支持され、フィンの熱伝達特性を高める。フィンはワイヤＥＤＭ法を用いてＦｅＣｒＡｌＹから作製される。次の表はフィンの寸法をまとめたものである。
【表２】
【００９２】
Ａｌ２Ｏ３スラリーは７．２ｇのγ−Ａｌ２Ｏ３粉、１２ｇの脱イオンＨ２Ｏ、および４２ｇの直径３ｍｍのＡｌ２Ｏ３ビーズを混合することによって調製される。ｐＨ値は硝酸を用いて３．５〜４に調節する。Ａｌ２Ｏ３は酸性γＡｌ２Ｏ３であり、１５０マイクロメートルより小さな粉に粉砕する。混合物を８時間ボールミルで粉砕する。０．８ｇの２５重量％Ａｌ２Ｏ３ゾル（Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）を４．２ｇのスラリーに攪拌しながら加える。
【００９３】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温に冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液で２０分間超音波をかけて洗浄する。次いでフィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。焼成の後、高密度Ａｌ２Ｏ３層が形成される。Ａｌ２Ｏ３層は保護皮膜として機能し、コーティングとフィンの間の接着も高める。Ａｌ２Ｏ３スラリーは浸漬によってフィン上にウォッシュコートされる。過剰のスラリーはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってフィンに含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥され、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。表面のＬａ２Ｏ３はＡｌ２Ｏ３を安定化する。スラリーの装填はフィン当たり２５．４ｍｇである。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンに担持された、得られる触媒は１２０℃で１時間乾燥し、次いで１０００℃で１時間空気中で焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり４．８ｍｇである。
【００９４】
フィンに担持された触媒は、ペレットで、メタンの１気圧での合成ガスへの部分酸化について試験する。ペレットは直径０．５インチ、長さ２インチの円筒状の金属棒である。ペレットは、中心に矩形のマイクロチャネル切断部を有する。切断部はその内部軸に沿って棒の長さ全体を展延する。切断部は０．０５インチの高さおよび０．１８インチの幅を有する。担持触媒を試験のため切断部に置く。切断部の両側に気密性接続を設ける。反応物は配管から切断部へ流入し、切断部を通ってフィンに担持された触媒と接触する。ペレットは炉中に置かれる。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８５０℃に保つように昇温される。炉の入口の供給流の温度は室温であり、ペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下はＣａｐｓｕｈｅｌｉｃ差動圧力計で測定される。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンに担持された触媒の性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。
ＣＨ４変換（％）＝（ＶＣＨ４，ｉｎ−ＶＣＨ４，ｏｕｔ）／（ＶＣＨ４，ｉｎ）×１００
Ｈ２選択性（％）＝（ＶＨ２，ｏｕｔ測定値）／（ＶＨ２，ｏｕｔ理論値）×１００
ＣＯ選択性（％）＝（ＶＣＯ，ｏｕｔ）／（ＶＣＯ２，ｏｕｔ＋ＶＣＯ２，ｏｕｔ）×１００
【００９５】
触媒を使用する前にＨ２で４００℃３０分間還元する。供給ガス組成物は２９．６％のＣＨ４と７０．４％の空気（ＣＨ４／Ｏ２＝２／１）であり、総流量２０３０ｍｌ／分である（標準条件）。接触時間は３．３ｍｓである。接触時間は容積流量に対するフィンのないペレット中の流れ容積の比として定義される。以下の表はフィンに担持された触媒の１５７時間運転後の性能を示す。
【表３】
【実施例３】
【００９６】
ＰＯＸ反応方法に使用する代替のフィンは圧力降下を少なくする利点を提供する。流動面積はフィンの数を低減することによって増加する。フィン支持体から突出する５個のフィンがある。フィンは図６に示すように台形断面を有する。フィンの台形形状と共にフィンの厚さはフィンの基底で機械的な剛性を提供する。フィンは矩形の担体または基底部に支持されフィンの熱伝達特性を高める。フィンはＦｅＣｒＡｌＹから作られる。フィンはワイヤＥＤＭ法によって作製される。以下の表にフィンの寸法をまとめる。
【表４】
【００９７】
Ａｌ２Ｏ３スラリーは７．２ｇのγ−Ａｌ２Ｏ３粉、１２ｇの脱イオンＨ２Ｏ、および４２ｇの直径３ｍｍのＡｌ２Ｏ３ビーズを混合することによって調製される。ｐＨ値は硝酸を用いて３．５〜４に調節する。Ａｌ２Ｏ３は酸性γＡｌ２Ｏ３であり、１５０マイクロメートルより小さな粉に粉砕される。混合物を８時間ボールミルで粉砕する。０．８ｇの２５重量％Ａｌ２Ｏ３ゾル（Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）を４．２ｇのスラリーに攪拌しながら加える。
【００９８】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温に冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液で２０分間超音波をかけて洗浄する。フィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。Ａｌ２Ｏ３スラリーが浸漬によってフィン上にウォッシュコートされる。過剰のスラリーはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってスラリーをコーティングしたフィンに含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。スラリーの装填はフィン当たり６．０ｍｇである。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで１０００℃で１時間空気中で焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり１．０ｍｇである。
【００９９】
得られるフィンに担持された触媒を、実施例２に述べたペレットで、メタンの１気圧での合成ガスへの部分酸化について試験する。ペレットは炉中に置かれる。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８０５℃に保つように調節される。炉の入口の供給流の温度は室温である。供給流はペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下は、入口と出口の圧力の間の差である。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンの性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。以下の表に１１５時間の運転後のフィンの触媒性能をまとめる。
【表５】
【実施例４】
【０１００】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンは鋸切断法によって作製され、ペレット中で触媒性能が試験される。以下の表にフィンの寸法をまとめる。
【表６】
【０１０１】
Ａｌ２Ｏ３スラリーは７．２ｇのγ−Ａｌ２Ｏ３粉、１２ｇの脱イオンＨ２Ｏ、および４２ｇの直径３ｍｍのＡｌ２Ｏ３ビーズを混合することによって調製される。ｐＨ値は硝酸を用いて３．５〜４に調節する。Ａｌ２Ｏ３は酸性γＡｌ２Ｏ３であり、１５０マイクロメートルより小さな粉に粉砕される。次いで、混合物を８時間ボールミルで粉砕する。０．８ｇの２５重量％Ａｌ２Ｏ３ゾル（Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）を４．２ｇのスラリーに攪拌しながら加える。
【０１０２】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温に冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液で２０分間超音波をかけて洗浄する。次いで、フィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。Ａｌ２Ｏ３スラリーが浸漬によってフィン上にウォッシュコートされる。過剰のスラリーはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってスラリーをコーティングしたフィン上に含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。スラリーの装填はフィン当たり１８．７ｍｇである。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで１０００℃で４時間空気中で焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり３．２ｍｇである。
【０１０３】
得られるフィンに担持された触媒を、実施例２に述べたペレットで、メタンの１気圧での部分酸化について試験する。ペレットは炉中に置かれる。触媒は使用する前にＨ２で４００℃３０分間還元する。供給ガス組成物は２９．６％のＣＨ４と７０．４％の空気（ＣＨ４／Ｏ２＝２／１）であり、総流量（標準条件）２３７２ｍｌ／分である。接触時間は３．３である。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８５０℃に保つように調節される。炉の入口の供給流の温度は室温である。供給流はペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下はＣａｐｓｕｈｅｌｉｃ差動圧力計で測定される。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンの性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。以下の表に、担持触媒の４００時間運転後の性能をまとめる。
【表７】
【実施例５】
【０１０４】
実施例４のフィンと同じ寸法を有するフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温まで冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液中で２０分間超音波をかけて洗浄する。フィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。焼成後、高密度のＡｌ２Ｏ３層が形成される。Ａｌ２Ｏ３層は保護皮膜として機能し、コーティングとフィンの間の接着も高める。Ａｌ２Ｏ３ゾル（２５重量％、Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）が浸漬によってフィン上にコーティングされる。過剰のゾルはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。ゾルコーティング方法はフィン当たり１７ｍｇのＡｌ２Ｏ３装填が達成されるまで３〜４回繰り返す。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってフィンに含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥され、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで５００℃で１時間空気中で焼成する。Ｒｈ（ＮＯ３）３溶液コーティングは１回繰り返し、フィンを１０００℃で４時間焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり５．２ｍｇである。
【０１０５】
得られるフィンに担持された触媒を、実施例２に述べたペレットを用いて、メタンの１気圧での合成ガスへの部分酸化について試験する。ペレットは炉中に置かれる。触媒は使用する前にＨ２で４５０℃３０分間還元する。供給ガス組成物は２９．６％のＣＨ４と７０．４％の空気（ＣＨ４／Ｏ２＝２／１）であり、総流量（標準条件）２３６１ｍｌ／分であった。接触時間は３．３ｍｓである。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８００℃に保つように調節される。炉の入口の供給流の温度は室温である。供給流はペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下はＣａｐｓｕｈｅｌｉｃ差動圧力計で測定される。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンの性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。以下に、フィンに担持された触媒の６００時間定常運転後の性能を示す。
【表８】
【０１０６】
前述のフィンに担持された触媒をｎ―ブタンとＣＨ４の燃料混合物で試験する。供給ガスは、７．２％のＣＨ４、７．２％のｎ−ブタン、および８５．６％の空気を含み、総流量２０９１ｍｌ／分である。４カラムガスクロマトグラフを用いて出口ガス組成物の分析を行う。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８００℃に保つように調節される。フィンに担持された触媒の３００時間運転後の性能を以下にまとめる。
【表９】
【実施例６】
【０１０７】
図１に示す設計の吸着分離ユニットを作製する。選択性吸着媒体吸着剤をフィンの壁にコーティングする。フィンはアルミニウムから作られ、高さ１ｍｍ、幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍで離れる。フィンの基底部は０．５ｍｍである。フィンは高さ１．０５ｍｍ、幅５ｃｍのプロセスマイクロチャネルに挿入される。マイクロチャネル内には５０個のフィンがある。プロセスマイクロチャネルは熱伝達チャネルに隣接する。熱伝達流体として水が使用され、吸着のためのユニットを冷却し、脱着のためのユニットを暖める。脱着の間、６５℃の水流が熱交換チャネルを流れる。吸着の間、１５℃の水流が熱交換チャネルを流れる。
【０１０８】
メタンと窒素の混合原料を吸着ユニットに供給する。メタンは窒素よりも吸着媒体に優先的に吸着する。吸着は３５℃で起きる。吸着媒体が能力を満たされると、暖かな流体を熱交換チャネルに流すことによって、吸着媒体の温度は５５℃に増加する。メタンはメタンまたは天然ガスである脱着流体を脱着する。メタンの脱着の後、吸着媒体の温度は第２吸着サイクルのために３５℃に冷却される。加熱と冷却の間のサイクル時間は０．１秒である。
【０１０９】
本発明を様々な詳細な実施形態について説明したが、当業者であれば、本明細書を読めばその様々な変更が明らかになることを理解すべきである。したがって、本明細書に開示した本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるそれらの変更を包含することを意図していると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】プロセスマイクロチャネルと、マイクロチャネル内に配置された複数のフィンを含むフィン組立体と、プロセスマイクロチャネルに隣接する熱交換器とを含む本発明の装置の概要図である。
【図２】図１に示す装置の代替実施形態を示す図である。
【図３】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図４】図１に示す１種のフィンの代替実施形態を示す図である。
【図５】図１に示す１種のフィンの他の代替実施形態を示す図である。
【図６】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図７】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図８】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図９】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図１０】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図１１】図１に示すプロセスマイクロチャネルの基底壁に形成された複数のフィンを示す図である。
【図１２】図１に示す種類の複数の隣接するプロセスマイクロチャネルを作製するのに使用される挿入可能なフィン組立体を示す図である。
【図１３】実施例１で得られた結果を開示するグラフである。
【図１４】実施例１で得られた結果を開示するグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒または吸着媒体を担持するための内部フィンを備えるマイクロチャネルに関する。これらのマイクロチャネルは、触媒活性化された反応の実施と、吸着媒体を用いる流体の分離に用いるのに適している。
【背景技術】
【０００２】
マイクロチャネル反応器は、反応物がマイクロチャネル内の触媒に接触して反応を行う様々な触媒方法に用いることができる。「マイクロチャネル」という用語は、本明細書では約１０ｍｍまでの内部幅と高さを有するチャネルを指す。これらのマイクロチャネル反応器に伴う問題は、多くの方法において方法を効率的に運転するのに十分な触媒表面積を提供するのが困難なことである。また、多くの方法において、反応物を触媒表面領域へ移動する質量移動距離を十分短くして、方法を効率的に運転するのが困難なことである。
【０００３】
これらの問題に対するひとつの解決策は、大きな表面積を与えるために、マイクロチャネルの内壁をウォッシュコートと呼ばれる無機酸化物の中間層でコーティングすることである。次いで、触媒がウォッシュコートの表面に堆積される。これらのウォッシュコートの使用に伴う問題は、提供された追加の表面積が多くの方法にとって不十分なことである。
【０００４】
この問題に対する他の解決策は、発泡体、フェルト、またはワッドなどの多孔質構造に触媒を堆積させ、次いでそれらをマイクロチャネル中に配置することである。「発泡体」という用語は、本明細書では構造全体の孔を画定する連続壁を備える構造を指すために用いられる。「フェルト」という用語は、本明細書ではその間に介在する空間を有する繊維の構造を指すために用いられる。「ワッド（ｗａｄ）」という用語は、本明細書では鋼ウールなどの絡み合った束の構造を指すために用いられる。これらの各々の担体構造に伴う問題は、これらの担体構造によって与えられる熱伝導率が多くの方法にとって不十分なことである。
【０００５】
本発明はこれらの問題に対する解決策を提供する。本発明では、触媒を担持するための１個または複数の内部フィンが提供され、フィンは触媒の表面積の拡大ならびに熱伝導率の向上を提供する。また、フィンは反応の起きる触媒表面までの反応物の短い質量移動距離を提供する。本発明の一実施形態において、内部フィンは構造安定性を向上させたマイクロチャネルを提供する。
【０００６】
隣接する熱交換器に結合されたマイクロチャネル反応器に伴う問題は、高い熱フラックスまたは高い処理量が望まれるとき、マイクロチャネルの小さな内部寸法の結果、発生する圧力降下がしばしば比較的大きいことである。質量移動制限を克服するためにマイクロチャネルの高さまたは幅を比較的小さく維持するならば、圧力降下はチャネルの高さまたは幅に反比例して増加する傾向があり、最大処理量が制限される可能性がある。
【０００７】
本発明は、質量移動制限の影響を最小化しまたは低減するために必要な最小の寸法から、マイクロチャネルを流れる流体が確保できる総断面積を増加させることによって、この問題に対する解決を提供する。フィンが隣の熱交換器から熱伝達表面から直角に外方へ突出するならば、隣接するフィンの間隔が質量移動制限を最小化するため十分小さく保たれる限り、フィンの高さは質量移動制限を最小化するために必要な間隙のサイズよりもかなり大きくすることができる。より高いフィンはマイクロチャネル反応器の単位長さ当たりの圧力降下をより低くすることができる。また、フィン材料の熱伝導率およびフィンの高さは、対象の反応器の熱伝達限界を避けるように微調節することができる。熱伝導量が限界に達する距離は多くの場合質量移動量が限界に達する距離よりも長いので、フィンの高さはしばしば望ましい質量移動特性を可能にする最大間隔を十分超えて展延することができる。したがって、本発明を用いることによって、反応性能を低下させることなく、マイクロチャネル毎のより小さな圧力降下および／またはより高い容量を実現することができる。
【０００８】
本明細書に提供されるフィンはマイクロチャネル反応器内で用いられる触媒の担体を提供するのに有用なだけではなく、マイクロチャネル中で実施される分離方法に用いるための吸着媒体の担体を提供するためにも有用である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高さ、幅、および長さ（高さは約１０ｍｍ以下）を有し、プロセスマイクロチャネルの幅に沿う一方向とプロセスマイクロチャネルの長さに沿う他の方向に展延する基底壁を有する、少なくとも１個のプロセスマイクロチャネルと、基底壁からプロセスマイクロチャネル中に突出し、プロセスマイクロチャネルの長さの少なくとも一部に沿って展延する、少なくとも１個のフィンと、フィンに担持された触媒または吸着媒体とを含む装置に関する。
【００１０】
付属の図面において、同様の部品および構造は同様の参照番号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
「マイクロチャネル」という用語は、約１０ミリメートル（ｍｍ）までの高さまたは幅の少なくとも１個の内部寸法を有するチャネルを指し、一実施形態において約５ｍｍまで、一実施形態において約２ｍｍまで、一実施形態において約１ｍｍまでである。一実施形態において、高さまたは幅は約０．０５〜約１０ｍｍの範囲であり、一実施形態において約０．０５〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１．５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約０．７５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約０．５ｍｍである。高さおよび幅は両方ともマイクロチャネルを通る流れ方向に垂直である。
【００１２】
１個のチャネルの位置を他のチャネルの位置に関して参照するときの用語「隣接する」は、壁が２個のチャネルを分離するように直接隣接することを意味する。この壁は厚さが変化してもよい。しかし、「隣接する」チャネルは、チャネル間の熱伝達を妨害するであろう介在流体含有チャネルによって分離されない。
【００１３】
「流体」という用語は、ガス、液体、または分散した固体を含むガスもしくは液体、またはその混合物を指す。流体は分散された液滴を含むガスの形とすることができる。
【００１４】
「接触時間」という用語は、マイクロチャネル反応器内の反応ゾーンの容積を温度０℃、１気圧の反応組成物の容積流量で除したものを指す。
【００１５】
「滞留時間」という用語は、空間を通って流れる流体によって占拠された空間の内部容積（例えばマイクロチャネル反応器内の反応ゾーン）を、使用される温度と圧力で空間を通って流れる流体の平均容積流量で除したものを指す。
【００１６】
「反応ゾーン」という用語は、反応物が触媒に接触するマイクロチャネル反応器内の空間を指す。
【００１７】
「炭化水素反応物の変換」という用語は、反応組成物と生成物間の炭化水素反応物のモル変化を反応組成物中の炭化水素反応物のモルで除したものを指す。
【００１８】
「所望の生成物への選択性」という用語は、生成された所望の酸素化またはニトリルのモルを、生成された所望の酸素化またはニトリルのモル＋他の生成された生成物のモル（例えばＣＯ、ＣＯ２）で除し、それらの各々の化学量論的因子を乗じたものを指す。例えば、望ましくない副生成物として二酸化炭素を含む、エチレンの酸化エチレンへの酸化では、１モルの酸化エチレンと１モルの二酸化炭素の生成は、選択性が１００×（１／（１＋１／２））＝６７％になる。
【００１９】
最初に、図１に関して本発明を説明する。図１を参照すれば、本発明の装置１００はプロセスマイクロチャネル１１０と、プロセスマイクロチャネル１１０内に配置された複数の平行に間隔を置くフィン１４０を備えるフィン組立体１４１と、プロセスマイクロチャネルに隣接して配置された熱交換器１７０とを含む。
【００２０】
プロセスマイクロチャネル１１０は、図１において点１１２から点１１４に伸びる縦線で示す高さ、点１１４から点１１６に伸びる水平線で示す幅、点１１４から点１１８に伸びる線で示す長さを有する。プロセスマイクロチャネル１１０は、基底壁１２０と、対向する基底壁１２０に平行な上部壁１２２とを有する。また、プロセスマイクロチャネルは壁１２０および１２２を連結する縦壁１２４および１２６も有する。
【００２１】
フィン１４０は基底壁１２０を覆うフィン担体１４２上に搭載される。フィン１４０はフィン支持体１４２からプロセスマイクロチャネル１１０の内部へ突出する。フィン１４０は上部壁１２２の内部表面まで展延してこれに接触する。フィン１４０の間のフィンチャネル１４４は、方向矢印１４６で示すように、流体がプロセスマイクロチャネル１１０にその長さと平行に流れる流路を提供する。フィン１４０の各々は、その各側部に外部表面１４８を有し、この外部表面は触媒または吸着媒体の担体基板を提供する。触媒反応で、１種または複数種の流体反応物はフィンチャネル１４４を方向矢印１４６で示す方向に流れ、フィン１４０の外部表面１４８上に担持触媒と接触し、反応して生成物を形成する。流体分離方法で、流体はフィンチャネル１４４を方向矢印１４６で示す方向に流れ、フィン１４０の外部表面１４８上に担持された吸着媒体と接触し、流体の１種または複数種の成分が吸着媒体に吸着される。
【００２２】
フィン１４０の各々は約０．０２ｍｍからプロセスマイクロチャネル１１０の高さまでの範囲の高さを有することができ、一実施形態において約０．０２〜約１０ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約２ｍｍである。各フィンの幅は約０．０２〜約５ｍｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．０２〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約１ｍｍである。各フィンの長さはプロセスマイクロチャネル１１０の長さまでの任意の長さとすることができ、一実施形態において約５ｍｍ〜約５００ｃｍ、一実施形態において約１ｃｍ〜約２５０ｃｍ、一実施形態において約１ｃｍ〜約１００ｃｍ、一実施形態において約２ｃｍ〜約２５ｃｍである。各フィン１４０間の間隔は任意の値とすることができ、約０．０２〜約５ｍｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．０２〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０２〜約１ｍｍである。プロセスマイクロチャネル１１０中のフィン１４０の数は、プロセスマイクロチャネル１１０の幅のセンチメートル当たり約１〜約５０フィンの範囲とすることができ、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約３０フィン、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約１０フィン、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約５フィン、一実施形態においてセンチメートル当たり約１〜約３フィンである。フィンの各々は図１〜図５に示すように矩形もしくは正方形の形状、または図６および図１２に示すように台形の形状の断面を有することができる。その長さに沿って見るとき、各フィン１４０は直線、テーパー付きとすることができ、または蛇行形態を有することができる。フィン１４０は、プロセスマイクロチャネル１１０が意図された運転を可能にするための十分な強度、寸法安定性、および熱伝達特性を提供する任意の材料から作製することができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼等）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の前記金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミック、ガラス、１種または複数種のポリマー（例えば熱硬化樹脂）およびファイバーガラスを含む複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せを含む。フィン１４０は、酸化されたとき皮膜がアルミナを形成するように、ＦｅＣｒＡｌＹなどのアルミナ形成材料から作製することができる。アルミナ皮膜は触媒または吸着材料用の担体コーティングを受容するのに特に適している。
【００２３】
熱交換器１７０はプロセスマイクロチャネル１１０に隣接して配置され、熱交換チャネル１７２および１７４を含む。熱交換チャネル１７２および１７４は、方向矢印１７６で示すように、熱交換流体がプロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体と平行に長手方向にチャネルを流れるようにされる。熱交換流体が図１に示す方向に流れるとき、それはプロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体と同方向に流れる。代りに、熱交換流体は熱交換チャネル１７２および１７４を図１に示す方向と反対方向に流れ、したがってプロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体とは対向流で流れることができよう。代りに熱交換チャネル１７２および１７４は、プロセスマイクロチャネル１１０に関して９０度の角度に配向することができ、プロセスマイクロチャネル１１０を通る流体に関して対向流の方向の熱交換流体の流れを提供することができよう。
【００２４】
図１には、装置１００に使用するための単一方法チャネル１１０および２個の熱交換チャネル１７２と１７４のみを示したが、装置１００に使用することのできるプロセスマイクロチャネル１１０、および熱交換チャネル１７２と１７４の数には特別の上限はない。例えば、装置１００は、２個、４個、６個、８個、１０個、２０個、５０個、１００個、数百個、千個、数千個、一万個、数万個、十万個、数十万個、百万個等のプロセスマイクロチャネルと熱交換チャネルを含むことができる。
【００２５】
プロセスマイクロチャネル１１０は、並列に、例えば平面マイクロチャネルのアレイに配置することができる。マイクロチャネルは、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，２００，５３６Ｂ１号に開示されているように、マイクロ部品（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）シート構造体の変形とすることができる。プロセスマイクロチャネル１１０の各々は、約１０ｍｍまでの高さを有することができ、一実施形態において約０．０５〜約１０ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１．５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約０．５ｍｍである。幅は任意の値とすることができ、例えば、約０．１ｃｍ〜約１００ｃｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．１ｃｍ〜約７５ｃｍ、一実施形態において約０．１ｃｍ〜約５０ｃｍ、一実施形態において約０．２ｃｍ〜約２５ｃｍである。プロセスマイクロチャネル１１０の各々の長さは任意の値とすることができ、例えば、長さは約１ｃｍ〜約５００ｃｍの範囲とすることができ、一実施形態において１ｃｍ〜約２５０ｃｍ、一実施形態において１ｃｍ〜約１００ｃｍ、一実施形態において１ｃｍ〜約５０ｃｍ、一実施形態において約２ｃｍ〜約２５ｃｍである。
【００２６】
プロセスマイクロチャネル１１０は、それらの意図された方法の運転を可能にする十分な強度、寸法安定性、および熱伝達特性を提供する任意の材料から作製することができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼等）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の前記金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミック、ガラス、１種または複数種のポリマー（例えば熱硬化樹脂）およびファイバーガラスを含む複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せを含む。
【００２７】
熱交換チャネル１７２および１７４の各々は、約１０ｍｍまでの高さまたは幅の少なくとも１個の内部寸法を有することができ、一実施形態において約０．０５〜約１０ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約５ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約２ｍｍ、一実施形態において約０．０５〜約１ｍｍである。他の内部寸法は、約１ｍｍ〜約１ｍの範囲とすることができ、一実施形態において約１ｍｍ〜約０．５ｍ、一実施形態において約２ｍｍ〜約１０ｃｍである。熱交換チャネルの長さは、約１ｍｍ〜約１ｍの範囲とすることができ、一実施形態において約１ｃｍ〜約０．５ｍである。各プロセスマイクロチャネル１１０と次の隣接する熱交換チャネル１７２または１７４間の分離は、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲とすることができ、一実施形態において約０．２ｍｍ〜約２ｍｍである。
【００２８】
熱交換器１７０は、それが意図する運転を可能にするのに十分な強度、寸法安定性、および熱伝達特性を提供する任意の材料から作製することができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼等）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の前記金属の合金、ポリマー（例えば熱硬化性樹脂）、セラミック、ガラス、１種もしくは複数種のポリマー（例えば熱硬化性樹脂）およびファイバーグラスを含む複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せを含む。
【００２９】
装置１００は適切なヘッダ、フッタ、弁、導管ライン、制御機構等を有し、方法流体および熱交換流体の流入と流出を制御する。これらは図１に示されていないが、当業者であれば提供することができる。
【００３０】
図２に示した装置１００Ａは、フィン１４０が部分フィン１４０ａに置き換えられていることを除いて図１に示した装置１００と同一である。図２の部分フィン１４０ａは、フィン担体１４２から上部壁１２２の途中まで展延する。部分フィン１４０ａの高さは、フィン担体１４２と上部壁１２２の間隔の約１％〜約９９％の範囲とすることができ、一実施例において約５％〜約９５％、一実施例において約１０％〜約９０％、一実施例において約２０〜約８０％である。部分フィン１４０ａを使用する利点は、マイクロチャネル１１０中に提供される追加の空間１４５が段階的な酸素または空気の添加を容易にすることであり、燃焼または選択的酸化反応などのある種の方法に有用である。部分フィン１４０ａは、酸素または空気がフィンチャネル１４４に流入することを可能にする。部分フィン１４０ａの追加の利点は、流れるための追加の空間１４５を提供する結果、プロセスマイクロチャネル１１０を流れる流体の圧力降下が小さくなることである。
【００３１】
フィン１４０は外部表面１４８の一部またはすべてを覆う多孔質材料を有することができる。これは図３に示されており、多孔質材料１４７がフィン１４０の外部表面１４８を覆う。多孔質材料はコーティング、繊維、フェルト、発泡体、または他の低密度基材の形とすることができる。孔サイズは約３オングストローム〜約１００ミクロンの範囲とすることができる。触媒または吸着媒体は多孔質材料の上に堆積することができる。
【００３２】
フィン１４０の外部表面１４８は、図４に示すように外部表面１４８から展延する不規則繊維１４７ａ、または図５に示すように外部表面１４８から展延する突起１４７ｂなどの表面増強物（ｅｎｈａｎｃｅｒ）を含むことができる。繊維１４７ａおよび突起１４７ｂは約０．００１〜約０．３ｍｍの範囲の長さを有することができ、一実施形態において約０．０１〜約０．１ｍｍである。触媒または吸着媒体は繊維１４７ａまたは突起１４７ｂ上に堆積することができる。
【００３３】
フィン１４０は図７〜図１０に示すように流れ方向に沿って連続的または不連続的のいずれかとすることができる。不連続フィンの利点は、軸方向の伝導率の寄与を低減する熱的遮断を提供できることを含む。他の利点は、チャネルの長さに沿う段階的酸化剤添加を用いて、フィン構造をプロセスマイクロチャネル中に一体化することのできることである。フィンのない部分１５１（図７および図８）は、酸化剤入口、ジェット、ノズル、または酸化剤をプロセスマイクロチャネル中に導入するための他の機構の次に配置することができる。次いで、酸化剤は、次のフィン領域に入る前にプロセスマイクロチャネルを流れる流体と完全にまたは部分的に混合することができる。
【００３４】
一実施形態において、フィン１４０は図９に示すようにすべて同じ長さである必要はない。いくつかのフィン１４０はプロセスマイクロチャネル１１０の長さ全体にわたって展延することができるが、他のフィンは途中まで展延することができる。この実施形態は、質量移動抵抗が反応ゾーンの先端で最も高いいくつかの反応にとって有利である。より近接して間隔を置くフィンは反応物の触媒または吸着壁への移動距離を短縮する。質量移動時間は、拡散距離の２乗を質量拡散率で除した値にほぼ一致する。反応または吸着が進むと、この近接して間隔を置くフィンをゾーンの長さにわたって継続して配置する必要はないであろう。これは全体の圧力降下を低減する利点を有する。追加の利点は、フィンがより近接して間隔を置くところに存在する熱伝達の向上である。反応物の濃度が最大である反応ゾーンの前端近くにより多くの熱を伝達することは有利であろう。追加のフィンは余剰の熱伝達表面積を加え、液体力学的に低減された直径は局部的な対流熱伝達係数を増加させる。
【００３５】
代替実施形態は、図１０に示すように異なる高さのフィン１４０を使用することである。いくつかのフィンは相対的に高く、他は相対的に低い。相対的に高いフィンは、上部壁１２２に接触することができ、他はプロセスマイクロチャネル１１０の間隔または高さの一部（例えば約１０％〜約９０％）だけを満たす。この構成の利点は、流れの閉塞を低減することによって全体的な圧力降下を低減することである。この構成は、熱または質量移動のための表面積の増加をわずかしか必要としないいくつかの方法に用いることができる。
【００３６】
フィン１４０は、プロセスマイクロチャネル１００内に挿入するのではなく、基底壁１２０の上に直接形成することができる。これらのフィンは溝切り鋸、光化学的機械加工、または電気化学的機械加工を用いて形成することができる。図１１に示すように、方法用の流路は、一区画は閉塞されていないチャネルを含むことができ、次いでフィンを含む反応または吸着ゾーンに流入する。フィンは基底壁１２０の一端部から他の端部へ展延することができ、あるいは、それらは代りに基底壁１２０内に短く終端することができる。
【００３７】
外部（ｅｘ ｓｉｔｕ）で形成され、次いでプロセスマイクロチャネル１１０内に配置されるフィンは、一度に１個のマイクロチャネルを満たすのに十分な広さで作製することができ、あるいは複数のマイクロチャネルを同時に満たすようにより広く作製することができる。図１２は、４個のプロセスマイクロチャネルにまたがるフィン組立体の例を示す。これらのフィンは、積層シートを積み重ねる間に挿入し、次いで拡散結合を行って一体化された要素を形成することができる。これらのフィンの利点は、それらが、結合の間にマイクロチャネル壁の追加の担体を提供することである。代りに、フィンを拡散結合の後に挿入し、プロセスマイクロチャネルの運転の後に取り外して刷新または交換することができる。
【００３８】
触媒または吸着媒体は、従来の技術を用いて、図４および図５に示すように、外部表面１４８、外部表面を覆う多孔質材料、または表面増強剤上に堆積することができる。これらは、フィン表面へ触媒または吸着媒体をウォッシュコートすること、フィン表面へ触媒または吸着媒体を溶液から成長させること、あるいはフィン表面へ蒸着を用いて触媒または吸着媒体を堆積させることを含む。蒸着は化学的気相成長法または物理的蒸着とすることができる。
【００３９】
触媒は、流体反応物を使用する化学的反応器に用いるのが適切な、任意の触媒を含むことができる。触媒は、アセチル化付加反応、アルキル化、脱アルキル化、水素脱アルキル化、還元アルキル化、アミノ化、アンモニア合成、芳香族化、アリール化、オートサーマル改質、カルボニル化、脱カルボニル化、還元カルボニル化、カルボキシル化、還元カルボキシル化、還元結合、縮合、分解、水素分解、環化、環オリゴマー化、アンモ酸化、水−ガス転移、脱ハロゲン化、二量化、エポキシ化、エステル化、フィッシャー−トロプシュ反応、ハロゲン化、ヒドロハロゲン化、同族体化、水和、脱水、水素化、脱水素化、ヒドロカルボキシル化、ヒドロホルミル化、水素化分解、ヒドロメタル化、ヒドロシリル化、加水分解、水素化処理、異性化、メチル化、脱メチル化、複分解、メタノール合成、窒化、酸化、部分酸化、重合、還元、改質、逆水ガス転移、スルホン化、テロメリゼーション、エステル交換反応、三量化、サバティエ反応、二酸化炭素改質、優先酸化（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）または優先メタン化の１種または複数種の化学反応を実施するのに有用な触媒とすることができる。
【００４０】
触媒は、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、またはその２種以上の混合物から選択される金属、金属酸化物または金属酸化物の混合物とすることができる。また、これらの触媒は、１種または複数のアルカリ金属またはアルカリ土類金属または他の遷移金属、希土類金属、またはランタニドを含むことができる。さらにＰおよびＢｉなどの元素も存在することができる。
【００４１】
触媒は、貴金属、遷移金属およびその組合せを含む触媒金属、アルカリ金属の酸化物を含む金属酸化物、アルカリ土類金属、ホウ素、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、テルリウム、タリウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、ランタン類元素、およびその混合物、複合材、窒化物、炭化物、硫化物、ハロゲン化物、リン酸塩の１種または複数種および任意の上記の組合せを含むことができる。
【００４２】
触媒は、式
Ｍｏ１２ＷａＢｉｂＦｅｃＣｏｄＮｉｅＳｉｆＫｇＳｎｈＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ａは０〜５であり、ｂは０．５〜５であり、ｃは０．１〜１０であり、ｄは０．５〜１０であり、ｅは０〜１０であり、ｆは０〜１５であり、ｇは０〜１であり、ｈは０〜２であり、ｘは他の元素に結合している酸素の量でありそれらの酸化状態に依存する。これらの触媒は、酸化によってプロピレンからアクロレインを作製するのに有用であることが米国特許第６，２５１，８２１Ｂ１号に記述されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。触媒は、式
ＭｏａＢｉｂＰｃＸ１ｄＸ２ｅＸ３ｆＸ４ｇＯｈ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｘ１はＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ｇａ、Ｃｅ、および／またはＬａであり、Ｘ２はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、および／またはＰｔであり、Ｘ３はＳｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、および／またはＮｉであり、Ｘ４はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、および／またはＺｒであり、ａは０〜２であり、ｄは、ａとｄの和が少なくとも０．２０であるならば０〜２であり、ｂは０〜１．５であり、ｃは、ｂとｃの和が少なくとも０．１であるならば０〜１０であり、ｅは０〜０．５であり、ｆは０〜０．５であり、ｇは０〜２０であり、ｈは酸素と異なる元素の原子価および頻度によって決定される０以外の数字である。この触媒は、プロピレンをアクロレインに変換するのに有用であることが米国特許第６，２５２，１２２Ｂ１号に記述されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４３】
触媒は、式
Ｍｏ１２ＢｉａＦｅｂＸ１ｃＸ２ｄＸ３ｅＸ４ｆＯｎ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｘ１はＮｉおよび／またはＣｏであり、Ｘ２はＴｌ、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属であり、Ｘ３はＺｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｐｂ、および／またはＷであり、Ｘ４はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、および／またはＺｒであり、ａは０．５〜５であり、ｂは０．０１〜５であり、一実施形態において２〜４であり、ｃは０〜１０であり、一実施形態において３〜１０であり、ｄは０〜２であり、一実施形態において０．０２〜２であり、ｅは０〜８であり、一実施形態において０〜５であり、ｆは０〜１０であり、ｎは酸素以外の元素の原子価および頻度によって決定される数字である。これらの触媒は、プロピレンをアクロレインに酸化するのに有用であることが米国特許第６，３９５，９３６Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４４】
触媒は、式
［ＢｉｎＡａＯｘ］［（１００−ｚ）％ＥｅＦｅｆＮｉｇＭｏｍＯｙ＋ｚ％ＳｉＯ２］
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＢ、Ｐ、およびＭｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｅは原子価２を有する少なくとも１種の元素であり、ｍが１であるとき、ｎは０．００１〜３であり、ａは０〜３であり、ｅは０〜３であり、ｆは０．０１〜５であり、ｇは０．１〜５であり、ｚは０〜９０であり、ｘおよびｙは、それぞれ触媒相のコアおよびシェル中の酸素に対して要求される他の元素の原子価となるような数字である。この触媒は、プロピレンをアクロレインに酸化するのに有用であることが米国特許第６，４１０，８００Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４５】
触媒は、式
Ｍｏ１２Ｃｏ３．５Ｂｉ１．１Ｆｅ０．８Ｗ０．５Ｓｏ１．４Ｋ０．０５Ｏｘ、または
Ｎｉ２．１Ｃｏ３．５Ｆｅ２．６Ｐ０．４３Ｂｉ１．０Ｍｏ９．３Ｍｎ０．１５Ｃｒ０．０９Ｂａ０．０７Ｚｒ０．００１２Ｋ０．０７Ｏｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ｘは他の元素に結合している酸素の量であり、それらの酸化状態に依存する。これらの触媒は、プロピレンをアクロレインに酸化するのに有用であることが米国特許第６，４３７，１９３Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４６】
触媒は、式
ＢｉｂＭｏｃＶｖＡａＤｄＥｅＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＫ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｔｌの１種または複数種であり、ＤはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｅ、またはＬａの１種または複数種であり、ＥはＷ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｂ、Ｍｇ、Ｃａ、またはＳｒの１種または複数種であり、ａ、ｄ、ｅはそれぞれ０〜１０であり、ｂは０．１〜１０であり、ｃは０．１〜２０であり、ｖは０．１〜１０であり、ｃ：ｂは２：１〜３０：１であり、ｖ：ｂは１．５〜８：１であり、ｘは上記式中の酸素以外の元素の頻度と原子価によって決定される。これらの触媒は、プロパンをアクリル酸、プロピレン、アクロレイン、酢酸に変換するのに有用であることが米国特許第５，１９８，５８０号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４７】
触媒は、式
Ｍ１ａＭｏ１−ｂＭ２ｂＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｍ１はＣｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、および／またはＣｕであり、Ｍ２はＷ、Ｖ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｐ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｓｎ、および／またはＬａであり、ａは０．５〜１．５であり、ｂは０〜０．５であり、ｘは酸素以外の元素の頻度と原子価によって決定される数字である。これらの触媒は、プロパンをアクロレインおよび／またはアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３８８，１２９Ｂ１号、第６，４２３，８７５Ｂ１号、第６，４２６，４３３Ｂ１号に開示されている。これらの特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４８】
触媒は、式
ＡａＢｂＣｃＣａｄＦｅｅＢｉｆＭｏ１２Ｏｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、またはＣｓの１種または複数種であり、ＢはＭｇ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、またはＺｎの１種または複数種であり、ＣはＣｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｐ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｖ、またはＷの１種または複数種であり、ａは０．０１〜１．０であり、ｂおよびｅは１．０〜１０であり、ｃは０〜５．０であり、一実施形態において０．０５〜５．０であり、一実施形態において０．０５〜４．０であり、ｄおよびｆは０．０５〜５．０であり、ｘは存在する他の元素に要求される原子価によって決定される数字である。これらの触媒は、プロパンをアクロレインおよびアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，２６８，５２９Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４９】
触媒は、式
Ｍｏ１２Ｖ４．８Ｓｒ０．５Ｗ２．４Ｃｕ２．２Ｏｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ｘは他の元素に結合している酸素の量であり、それらの酸化状態に依存する。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３１０，２４０Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５０】
触媒は、式
ＭｏａＷｂＶｃＡｄＢｅＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＦｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｅ、またはＴｌであり、Ｂはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ＸはそれぞれＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ａ、Ｂ、Ｏの原子比率を示す。ａが１０であるとき、ｂは１．５〜４であり、ｃは１〜５であり、ｄは１〜４であり、ｅは０〜２であり、ｘは他の元素の酸化状態によって決定される。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３８４，２７５、Ｂ２号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５１】
触媒は、式
Ｍｏ１２ＶａＸ１ｂＸ２ｃＸ３ｄＸ４ｅＸ５ｆＸ６ｇＯｎ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
Ｘ１はＷ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、および／またはＣｅであり、Ｘ２はＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、および／またはＺｎであり、Ｘ３はＳｂおよび／またはＢｉであり、Ｘ４は１種または複数種のアルカリ金属であり、Ｘ５は１種または複数種のアルカリ土類金属であり、Ｘ６はＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、および／またはＺｒであり、ａは１〜６であり、ｂは０．２〜４であり、ｃは０．５〜１８であり、ｄは０〜４０であり、ｅは０〜２であり、ｆは０〜４であり、ｇは０〜４０であり、ｎは酸素以外の元素の原子価および頻度によって決定される数字である。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，４０３，８２９Ｂ２号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５２】
触媒は、式
ＭｏａＶｂＷｃＣｕｄＸｅＯｇ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＸはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｇは、それぞれＭｏ、Ｖ、Ｗ、Ｃｕ、Ｘ、Ｏの原子比率であり、ａが１２であるとき、ｂは２〜１４の範囲であり、ｃは０〜１２の範囲であり、ｄは０を除く（例えば０．１〜６）０〜６の範囲であり、ｅは０〜３の範囲であり、ｇは元素の酸化状態によって決定される数字である。この触媒は、アクロレインをアクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，４２９，３３２Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５３】
触媒は、式
ＭｏａＷｂＢｉｃＦｅｄＡｅＢｆＣｇＤｈＥｉＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＮｉまたはＣｏであり、ＢはＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、またはＴｌであり、Ｃはアルカリ土類金属であり、ＤはＰ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ａｓ、Ｂ、またはＺｎであり、ＥはＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、またはＺｒである。ａが１２であるとき、ｂは０〜１０であり、ｃは０〜１０であり、ｄは０〜１０であり、ｅは２〜１５であり、ｆは０〜１０であり、ｇは０〜１０であり、ｈは０〜４であり、ｉは０〜３０であり、ｘは各元素の酸化の程度によって決定される。この触媒は、プロピレン、イソブチレン、ｔ−ブタノールまたはメチル−ｔ−ブチルエーテルを（メタ）アクロレインまたは（メタ）アクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第６，３８３，９７３Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５４】
触媒は、式
ＭｏａＰｂＡｃＢａＣｅＤｆＯｘ
で表される酸化触媒を含むことができ、式中、
ＡはＡｓ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｓｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＢはＣｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｔｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ＣはＶ、Ｗ、Ｎｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｄはアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｔｌからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｘは、それぞれＭｏ、Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｏの原子比率であり、ａが１２であるとき、ｂは０．５〜４の範囲の数字であり、一実施形態において０．５〜３であり、ｃは０〜５の範囲であり、一実施形態において０．０１〜３であり、ｄは０〜３の範囲であり、一実施形態において０．０１〜２であり、ｅは０〜４の範囲であり、一実施形態において０．０１〜３であり、ｆは０．０１〜４の範囲であり、一実施形態において０．０１〜３であり、ｘは元素の酸化状態によって決定される数字である。この触媒は、メタクロレイン、イソブチルアルデヒド、またはイソブチル酸をメタクリル酸に変換するのに有用であることが米国特許第５，６１８，９７４号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５５】
触媒は、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐｄ、またはＭｏ、Ｌａ、Ｖ、Ｐｄを含む酸化触媒を含むことができる。特定の例は、
ＭｏＶ０．３９６Ｎｂ０．１２８Ｐｄ０．０００３８４、および、
ＭｏＶ０．６２８Ｐｄ０．０００２８８Ｌａ０．００００１
を含む。これらの触媒は米国特許第６，２７４，７６４Ｂ１号に開示されており、参照により本明細書に組み込まれている。
【００５６】
参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，１４３，９２１号は、３種類の酸化触媒を開示しており、いずれも本発明の方法に使用することができる。第１の触媒は、式、ＭｏａＶｂＮｂｃＰｄｄで表され、式中、ａは１〜５であり、ｂは０〜０．５であり、ｃは０．０１〜０．５であり、ｄは０〜０．２である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの数字は、それぞれ触媒中の元素Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐｄの相対的原子グラム割合を表す。元素は様々な酸化物の形で酸素と結合して存在する。第２の触媒は元素Ｍｏ、Ｖ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｘを含む組成物を有し、ＸはＭｏａＶｂＬａｃＰｄｄＮｂｅＸｆの割合の酸化物の形のＡｌ、Ｇａ、Ｓｉ、またはＧｅであり、ａは１であり、ｂは０．０１〜０．９であり、ｃは＞０〜０．２であり、ｄは＞０〜０．２であり、ｅは＞０〜０．２であり、ｆは＞０〜０．３である。第３の触媒は、式ＭｏａＶｂＮｂｃＸｄによって表される焼成した組成物から形成され、ＸはＰ、Ｂ、Ｈｆ、Ｔｅ、Ａｓからなる群から選択される少なくとも１種の助触媒であり、ａは約１〜５であり、ｂは１であり、ｃは約０．０１〜０．５であり、ｄは約０〜０．１である。
【００５７】
触媒は、式
ＭｏａＷｂＡｕｃＶｄＮｂｅＹｆ
による酸素と結合したモリブデン、バナジウム、ニオブ、金を含む酸化触媒とすることができ、式中、
Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｕ、Ｒｅ、Ｔｅ、Ｌａ、Ｐｄからなる群から選択された１種または複数種の元素であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、０＜ａ≦１、０≦ｂ＜１、ａ＋ｂ＝１、１０−５＜ｃ≦０．０２、０＜ｄ≦２、０＜ｅ≦１、０＜ｆ≦２であるような原子グラム割合を表す。この触媒は、エタンまたはエチレンを酢酸に酸化するのに有用であることが米国特許第６，３３３，４４４Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５８】
触媒は、式ＭｏａＶｂＮｂｃＰｄｄによって表される焼成した組成物を有する酸化触媒とすることができ、ａは１〜５であり、ｂは０〜０．５であり、ｃは０．０１〜０．５であり、ｄは０〜０．２である。この触媒は、エタンを酢酸に変換することが米国特許第６，３８３，９７７Ｂ１号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５９】
参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，４４１２２７Ｂ１号は、本発明に独立でまたは互いに組み合わせて用いることのできる２種類の酸化触媒を開示している。第１の触媒は、式
ＭｏａＰｄｂＢｉｃＦｅｄＸ１ｅＸ２ｆＸ３ｇＯｚ
によって表される混合された金属酸化物を開示しており、式中、
Ｘ１はＣｏ、Ｎｉ、Ｖ、Ｐｔ、またはＲｈの少なくとも１種または複数種であり、Ｘ２はＡｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐ、Ｓｉ、またはＷの少なくとも１種または複数種であり、Ｘ３はＫ、Ｍｇ、Ｒｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、またはＩｎの少なくとも１種または複数種であり、Ｏは酸素であり、ａは１であり、０＜ｂ≦０．３、０＜ｃ≦０．９、０＜ｄ≦０．９、０＜ｅ≦０．９、０＜ｆ≦０．９、０＜ｇ＜０．３であり、ｚは式中の他の元素の原子価を満足する数字である。この触媒は、オレフィンをα−β不飽和アルデヒドに変換するのに有用であると記述されている。第２の触媒は、式
Ｍｏａ１Ｖｂ１Ａｌｃ１Ｘｄ１Ｙｅ１Ｏｚ１
で表される金属酸化物であり、式中、
ＸはＷまたはＭｎ、あるいは両方であり、ＹはＰｄ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｂ、またはＫの少なくとも１種または複数種であり、Ｏは酸素であり、ａ１は１であり、ｂ１は０．０１〜０．９であり、０＜ｃ１≦０．２、０＜ｄ１≦０．５、０＜ｅ１≦０．５であり、ｚ１は式中の他の元素の原子価を満足する数字である。この触媒は、α−β不飽和アルデヒドをα−β不飽和カルボン酸に変換するのに有用であると記述されている。
【００６０】
触媒は、式
ＡａＫｂＣｓｃＭｇｄＮｉｅＦｅｆＢｉｇＭｏ１２Ｏｘ
で表されるアンモ酸化触媒を含むことができ、式中、
Ａは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｎａ、Ｃｅ、またはＷから選択される１種または複数種の元素であり、ａは０〜５の数字であり、ｂとｃの和が０．１〜０．４であるならば、ｂは０〜０．４の数字であり、ｃは０〜０．４の数字であり、ｄ、ｅ、ｆ、ｇは約０．２〜１０の数字であり、ｘは他の元素に要求される原子価によって決定される数字である。この触媒は、オレフィン、アンモニア、および酸素を前述の触媒の存在下で反応させることによって、オレフィン（例えばプロピレンまたはイソブチレン）を対応する不飽和ニトリル（例えばアクリロニトリルまたはメタクリロニトリル）に酸化するのに有用であることが米国特許第５，０９３，２９９号に開示されている。この特許は参照により本明細書に組み込まれている。
【００６１】
触媒は、式
ＶＳｂａＭｍＮｎＯｘ
で表されるアンモ酸化触媒を含むことができ、式中、
ａは０．５〜２であり、ＭはＳｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、またはＧａの１種または複数種であり、ｍは０．０５〜３であり、ＮはＷ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｐ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｅ、またはＢの１種または複数種であり、ｎは０．０〜０．５であり、ｘは他の元素の互いの酸化程度によって決定される数字である。この触媒は、Ｃ３〜Ｃ５モノオレフィンを３〜５個の炭素原子を有するα、βモノ不飽和アクリル酸ニトリル（例えばアクリロニトリル）にアンモ酸化するのに有用であることが米国特許第５，２５８，５４３号に開示されている。
【００６２】
参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，４８６，０９１Ｂ１号は、式
ＢｉａＭｏｂＶｃＳｂｄＮｂｅＡｆＢｇＯｘ
によって表されるアンモ酸化触媒を開示しており、式中、
Ａは周期律表のＶＢ（例えばＶ、Ｎｂ、Ｔａ）、ＶＩＢ（例えばＣｒ、Ｍｏ、Ｗ）、ＶＩＩＢ（例えばＭｎ、Ｔｃ、Ｒｅ）、またはＶＩＩＩ（例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）類から選択される１種または複数種の元素であり、Ｂは周期律表のＩＡ（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ）、またはＩＩＡ（例えばＭｇ、Ｃａ、）類から選択される少なくとも１種のアルカリ助触媒であり、ａは０．０１〜１２であり、ｂは０．０１〜１２であり、ｃは０．０１〜２であり、ｄは０．０１〜１０であり、ｅは０．０１〜１であり、ｆは０〜２であり、ｇは０〜１であり、ｘは存在する元素の原子価要求を満たすために必要な酸素原子の数である。この触媒は、オレフィンを不飽和ニトリルに変換するのに有用であると記述されている。
【００６３】
吸着媒体は配位子で錯化された金属イオン（例えばキレート化）を含むことができる。金属イオンはＯ２、または分離すべき他の流体成分と錯化することができる。使用することのできる金属イオンは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｃｕ（Ｉ）、Ｖ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩ）、Ａｇ（Ｉ）、Ｒｈ（Ｉ）、Ｒｈ（ＩＩ）、Ｒｈ（ＩＩＩ）、Ｕ（ＩＶ）、Ｖ（ＩＶ）、Ｒｕ（ＩＩ）、Ｒｕ（ＩＶ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＶ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｗ（Ｖ）、Ｗ（ＩＶ）、Ｍｏ（ＩＩ）、Ｍｏ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＩＶ）、Ｍｏ（Ｖ）、Ｍｏ（ＶＩ）、またはその２種以上の組合せを含む。前述のローマ数字はイオンの酸化状態または原子価数を示す。
【００６４】
金属イオンと錯化するのに使用できる配位子は、ジピリジル、２，６−［１−（２−イミダゾール−４−イルエチルイミノ）エチルピリジン］、シクレン、シクラム、Ｓｃｈｉｆｆ塩基配位子、アセチルアセトネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、カルボキシレート、ビピリジルまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポルフィリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、コリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポリアミド、プロテイン、８−ヒドロキシキノリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、エチルシステネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、Ｎ−アルキルアルカノヒドロキシアミック酸、ジメチルグリオキシム、ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン、またはその２種以上の組合せを含む。配位子はフッ素−炭素結合を含むことができる。配位子はフッ素化（例えば過フッ素化）することができる。
【００６５】
一実施形態において、金属イオン配位錯体は軸配位子とすることができる。それらはアダクト形成を可能にする酸素との適切な結合を提供するが金属は酸化しないので、これらの配位子は酸素精製に適している。例には、イミダゾール、ヒスチジンアミノ酸、ピリジン、ピペリジン、４−メチルアミノピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、硝酸塩、チオシアネート、ハロゲン化物、またはその２種以上の組合せが含まれる。
【００６６】
使用することのできる吸着媒体は、ヘモグロビン、ヘモエリチリン、ヘモシアニン、ミオグロビン、Ｃｏ（ＩＩ）（ａｃａｃｅｎ）、Ｃｏ（ＩＩ）（ドライケーブ（ｄｒｙ ｃａｖｅ））（Ｎ−メチルイミダゾール）、Ｆｅ（ＩＩ）（Ｈ２ＴｐｉｖＰＰ）Ｂ、Ｆｅ（ＩＩ）（末端ポルフィリン）Ｂ、Ｆｅ（オフェン）２２＋、ビス（エチルシステネート）オキソバナジウム（ＩＶ）、Ｃｕ（Ｉ）（ｂｉｍｐ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、［ｍ−テトラ（ａ，ａ，ａ，ａ−ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ−ビス（サリチリデン）ジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、［２，３，１０，１１，１３，１９−ヘキサメチル−３，１０，１４，１８，２１，２５−ヘキサアザビシクロ［１０．７．７］ヘキサコサ−１，１１，１３，１８，２０，２５−ヘキセン−Ｋ４Ｎ］コバルト（ＩＩ）ヘキサフルオロホスフェート、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−イソプロポキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−エトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−ｎ−ブトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ポルフィリン錯体、ゼオライト中に封入された金属−シアニド錯体、シアノコバルト酸塩、ヘモグロビン、二鉄（ＩＩＩ、ＩＶ）を含むヘモエリチリンまたはヘモシアニン、二銅（ＩＩ）または二マンガンコア、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデンエチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（３−メトキシサリチラルｔｅｒｔブチルアミン）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）ｎ−プロピルジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−ジメチルアミノピリジン、シアノピリジン、エチレン−ジアミン−四酢酸、メチルメタクリレート、およびブチルアクリレートから誘導したコバルトキレート化コポリマー、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、［ａ−モノ（ｏ−メタクリルアミドフェニル）−ａ，ａ，ａ−トリス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］コバルト、［ｍｅｓｏ−ａ，ａ，ａ，ａ−テトラキス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］−鉄（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラ−フェニル−ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２−クロロフェニル）プロフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−クロロフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−メトキシフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２，４−ジメトキシフェニル）ポルフィリン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）ジエチレントリイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）−ｏ−フェニレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）ジエチレントリイミン、ビス（ジメチルグリオキシメート）ニッケル（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）銅（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジチオシアナト−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（サリチラル）−３，３’−ジイミノ−ジ−ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチクリデン、エチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス（５−ニトロ−サリチリデン−イミナト）コバルト（ＩＩ）、またはその２種以上の組合せとすることができる。
【００６７】
吸着媒体は無機とすることができる。使用することのできる無機吸着媒体の例は、Ｓｂ２Ｏ５、ＡｇＯ、ＰｔＯ、ＣｒＯ２、ＰｂＯ、ＨｇＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、ＮｉＯ、ＮｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｗ２Ｏ５、過フッ素化フィルム、Ｐｔ／ｇ−アルミナ、Ｆｅ／ｇ−アルミナ、Ｃｕ／ｇ−アルミナ、Ｚｎ／ｇ−アルミナ、Ｃｏ／ｇ−アルミナ、ゼオライト、またはその２種以上の組合せを含む。この群に含まれるのは金属シアン化物オリゴマーおよびポリマーである。これらは式［Ｃｕ（Ｉ）（ＣＮ）ｘ］ｎ、［Ｆｅ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎ、または［Ｃｏ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎで表されるオリゴマーおよびポリマーを含み、式中、ｘは３であり、ｙは５であり、ｎは少なくとも２の数字であり、一実施形態において約２〜約１６，５００の範囲であり、一実施形態において約１０００〜約１０，０００である。
【００６８】
吸着媒体は銀、金、白金銅、亜鉛、パラジウム、ニッケル、ゼオライト、シリカゲル、カーボンモルキュラシーブ、ポリマー材料、アルミナ、無機錯体（例えば金属中心ポルフィリン環）またはその２種以上の組合せを含むことができる。
【００６９】
一実施形態において、吸着媒体は、流体成分と比較的高い温度で可逆的化学錯体を形成する反応性錯形成吸着剤を含み、流体成分は吸着媒体の表面に吸着される。より低い温度では化学反応が逆転され、錯化した流体はより純度の高い形で回収される。
【００７０】
吸着媒体は酸化防止剤を含むことができる。例には、第二アミン、フェノール性リン酸塩、亜リン酸塩、フェノール樹脂、ビスフェノール樹脂、ヒドロキシルアミン、オレフィン性カルボン酸塩、アミノカルボン酸塩（例えばエチレンジアミン四酢酸とその塩）トコフェロール、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、第一スズ塩、酸化スズ、ソルベート、ポリソルベート、またはその２種以上の組合せが含まれる。
【００７１】
本発明の利点は、活性吸着媒体を担持するフィン構造を使用することによって比較的迅速な熱振動が可能になることである。金属フィン構造は約１０〜約２０Ｗ／ｍ／Ｋの熱伝導率、または選択される材料に応じてさらに高い伝導率を有することができる。アルミニウムは１００Ｗ／ｍ／Ｋを超えることができる。一方、ペレットまたは粉状吸着剤床などの多孔質媒体の熱伝導率は、典型的に約０．２〜約２Ｗ／ｍ／Ｋである。その結果、多孔質媒体に対してフィンを通る熱伝達が高められるため、フィンに担持された吸着媒体を使用することによって、より迅速なサイクル時間が可能になる。サイクル時間の差は、吸着媒体の熱伝導率の差にほぼ比例する。フィンに担持された吸着媒体は、多孔質吸着媒体に比べて各サイクル時間を顕著に低減することを可能にする。このサイクル時間の向上はガス相および液体の相吸着分離方法両方を容易にする。
【実施例１】
【００７２】
熱伝達面の両側での一体的燃焼による蒸気／メタン生成（ＳＭＲ）方法は、ＦｅＣｒＡｌＹフィンに担持されたＳＭＲ触媒を用いてマイクロチャネル反応器中で行われる。プロセスマイクロチャネル中に挿入されたフィン上のＳＭＲ触媒を使用すると、驚くべき高い熱フラックス（１０〜１４１Ｗ／ｃｍ２）、低いＳＭＲ接触時間（１０〜０．７ｍｓ）、および低いＳＭＲ圧力降下を示す。
【００７３】
ＳＭＲ触媒を担持するＦｅＣｒＡｌＹフィンを除き、マイクロチャネル反応器を様々な厚さのインコネル６１７プレートから作製し、積み重ね、互いに締め付け、周縁を溶接して底面積０．５×３．３６インチ（１２．７×９２ｍｍ）、高さ０．６７インチ（１７１．１ｍｍ）の反応器を形成する。ガス流用のすべてのチャネルは、電極放電加工（ＥＤＭ）によって形成される空気ジェットオリフィスを除き、従来の技術を用いて機械加工される。空気ヘッダプレート（厚さ６．３５ｍｍで底面積１２．７×５６．５ｍｍ）を、空気ジェットオリフィスの上の燃焼プレート中に機械加工された深さ２．５４ｍｍの窪み中に溶接する。燃焼プレートに隣接する面に、深さ０．１２５インチ（３．１８ｍｍ）×幅０．０８０インチ（２．０３ｍｍ）×長さ１．８４インチ（４６．８ｍｍ）の寸法の空気ヘッダチャネルが機械加工される。燃焼プレートはウェブプレートに隣接して積み重ねられ、これはＳＭＲプレートに隣接して積み重ねられる。ＳＭＲプレートは同一面で３区画に分割され、積み重ねた後、互いに、およびウェブプレートに溶接される。中心ＳＭＲ区画（長さ１７．７ｍｍのヘッダとフッタ間の中心）の全体の長さ５６．７ｍｍにフィンを含むマイクロチャネルが機械加工される。隣接するＳＭＲプレート区画は各々その中に断面２．０３×０．６６ｍｍで長さ１２．６ｍｍのヘッダまたはフッタチャネルが形成してある。燃焼プレートがウェブプレートに隣接する面に機械加工されて長さ１．７８インチ（４．５２ｃｍ）の燃焼チャネルを形成し、熱を吸熱ＳＭＲ反応へ提供する。燃焼チャネルは０．０８０×０．０３６インチ（２．０３×０．９１ｍｍ）の断面を有する。また、燃焼プレートは流れ方向に沿った燃焼チャネル中心線上の中心にジェットオリフィスも含み、厚さ０．１５０インチ（３．８１ｍｍ）のプレートに電極放電加工（ＥＤＭ）によって機械加工され、それによって空気ヘッダチャネルを燃焼チャネルに連結する。燃焼流はＳＭＲガスに対して並流で供給される。燃焼チャネルは燃焼チャネルの入口で水素を供給され、予備過熱された空気は、長さ４５．２ｃｍの燃焼ゾーンに、特に燃焼ゾーン入口から１．０、２．７，４．８，７．４、１４．７、２４．４、３４．０ｍｍ下流に分配された前述の空気ジェットオリフィスに導入される。軸方配置１．０ｍｍと４．８ｍｍの空気ジェットオリフィスの断面は流れの軸に沿って楕円であり、寸法は０．０２４×０．０１２インチ（０．６１×０．３０ｍｍ）で両端は全円である。軸方配置２．７ｍｍのジェット孔の断面は正三角形であり、０．０２４インチ（０．６１ｍｍ）の両辺と半径０．０５ｍｍの円の角を有し、下流を「指す」。他のすべての空気ジェットオリフィスの断面は直径０．０１２インチ（０．３０ｍｍ）の円である。水素燃料は、断面２．０３×０．４１ｍｍで長さ２３．４ｍｍのヘッダ領域を燃焼ゾーンへ導かれる。燃焼燃料ヘッダの端部で、０．４１ｍｍの寸法はウェブからジェット孔へ向かって突然拡大して０．９１ｍｍに広がる。燃焼チャネルとＳＭＲ反応プロセスマイクロチャネルの分離は、０．０６０インチ（１．５２ｍｍ）ウェブであり、ウェブプレートの中心（マイクロチャネル幅の中心でもある）から周縁へ深さ０．２５インチ（６．３５ｍｍ）に穿孔された直径０．０２３インチ（０．５８ｍｍ）のサーモウェル（ｔｈｅｒｍｏｗｅｌｌ）を除いて均質な固体である。ウェブに反応ゾーンの長さに沿って６箇所に配置されたこれらのサーモウェルは、０．５０ｍｍのＫ型非接地インコネルのコーティング熱電対を介してＳＭＲと燃焼チャネル間の金属の温度測定を可能にし、燃焼またはＳＭＲチャネルのいずれかに気密シールを施す煩わしさがない。ガスは空気、水素、およびＳＭＲ反応物入口に導入され、各プレートの面に直交して展延する内径１．７５ｍｍ（外径３．１８）の管を経て燃焼排気およびＳＭＲ生成物出口から除かれる。追加で設けられた４個の内径１．７５ｍｍ管は、フィンの両端でＳＭＲチャネルに接し、燃焼ゾーンの始めと終わりに一致するレベルで燃焼チャネルに接する。
【００７４】
マイクロチャネルに挿入されたＦｅＣｒＡｌＹフィンは基底部で長さ１．７８インチ（４．５２ｃｍ）、幅０．１００インチすなわち２．５４ｍｍである。基底部は０．００６インチすなわち０．１５２ｍｍの高さを有する。各フィンは高さ０．０１４インチであり、０．００６インチの基底部の上に着座する。各フィンは隣接するフィンから０．０１０インチの間隔を置いて離れ、０．０１０インチの流れ間隙を形成する。フィン担体から突出する４個のフィンがある。フィン担体は、ＳＭＲ反応プロセスマイクロチャネルと隣接する熱交換燃焼反応室とを分離する熱伝達面の上部に着座する。
【００７５】
フィン挿入部を含むマイクロチャネルの断面は、０．０８０インチ（２．０３ｍｍ）（フィン基底部から０．１００インチ（２．５４ｍｍ）展延する）×０．０２６インチ（０．６６ｍｍ）である。マイクロチャネル反応器フィンは１．７８インチ（４．５２ｍｍ）の長さを有し、ＦｅＣｒＡｌＹフィン挿入部上にウォッシュコートされたＳＭＲ触媒を含む。フィンは反応器を溶接する前にフィンのいずれかの端部の２個の小さなインコネル片（０．１８×２．５４×５．７４ｍｍ）と一緒にマイクロチャネル反応器に挿入され、フィンは片をチャネルの長さ方向中心に保持し、フィン基底部面でフィンの上流および下流の間近での流れを防止する。
【００７６】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをプロセスマイクロチャネルに挿入する前に、フィンは２−プロパノール、ＨＮＯ３（２０重量％）、および脱イオン水を用いて超音波洗浄器によって各々１０分間洗浄される。次いで、プロセスマイクロチャネルに配置し、周縁でデバイスを溶接する前に、それを昇温および冷却速度３．５℃／分で空気中１０００℃で８時間熱処理する。
【００７７】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンに触媒をコーティングする前に、２００標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）の窒素を導入管の各々（空気、燃料、ＳＭＲ反応物）に３．５℃／分で１０００℃まで加熱しながら流すことによって、酸化物層がＦｅＣｒＡｌＹフィン上に堆積される。次いで窒素流を停止し、２００ｓｃｃｍの炭化水素を含まない空気を３個の入口を経て１０００℃で２４時間供給する。次いで、デバイスを３．５℃／分で２５℃まで（連続的な空気流を維持しながら）冷却し、プロセスマイクロチャネルに配置する。デバイスは周縁部で溶接される。
【００７８】
ＳＭＲおよび燃焼反応物チャネルは、外部のウォッシュコート孔を用いてＳＭＲフィンの基材に対応する領域のみ安定剤と活性金属でウォッシュコートされる。入口と出口を含んで反応器全体にアルミナゾルコーティングを塗工し、背景（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）活性を防止する。
【００７９】
アルミナゾル（Ｓａｓｏｌから供給される１４Ｎ４−２５）を燃焼およびＳＭＲチャネルに注射器を用いて導入し、底部から垂直に配向されたチャネルを備えるチャネルおよび入口／出口配管を充填する。ゾルをチャネルから除去する前にデバイスに２分間吸収させる。窒素を毎分５標準リットル（ＳＬＰＭ、０℃、１気圧で定義される標準）供給して過剰のゾルを除去する。デバイスは１００℃炉中で１時間１５０ｃｃ／分で流れる炭化水素を含まない空気で乾燥し、続いて１０℃／分の昇温および冷却速度で４５０℃４時間焼成する。次いで、ゾルの第２層を第１ゾルコーティング層で説明した同じ方法で燃焼およびＳＭＲチャネルに塗工する。Ｌａ（ＮＯ３）・６Ｈ２Ｏの１０重量％水性溶液を、６０ｍｌ／時間の速度で注射筒ポンプを用いて連続的に燃焼チャネルに導入する。このステップおよび後続のステップでは、溶液は連続的に反応ゾーンの一端部のウォッシュコート管を経由して導入され、水平に配向されたチャネルを有する方法ゾーンの他端部のウォッシュコート管を経由して除去される。このコーティングステップの間、２０ｓｃｃｍの窒素を入口および出口配管を経由して導入し、入口および出口領域の浸透を防止する。その後、溶液をチャネルから除去し、デバイスを窒素でフラッシュして過剰溶液を除去する。同じ手順を繰り返してＳＭＲチャネルをＬａ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏの水性溶液でコーティングする。ＳＭＲチャネルを窒素でフラッシュした後、炭化水素のない空気中で１５０ｃｃ／分で１００℃１時間乾燥する。次いで、それを昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間焼成する。
【００８０】
燃焼チャネルは、硝酸塩の形の前躯体を使用して、プラセオジムとパラジウムの原子比率４対１からなる活性金属の第１層でコーティングされる。溶液はＬａのステップで前に説明した同じ方法で燃焼チャネルに導入され、次いで除去される。デバイスは１５０ｃｃ／分で流れる炭化水素を含まない空気中で１００℃１時間乾燥し、続いて、昇温および冷却速度１０℃／分で１０００℃１時間焼成される。
【００８１】
白金からなる活性金属の第２層が、注射筒ポンプを用いて燃焼チャネル中に１０重量％のＰｔ（ＮＨ３）４（ＮＯ３）２でコーティングされる。溶液はＬａのステップで前に説明した同じ方法で燃焼チャネルに導入され、次いで除去される。次いで、ＳＭＲチャネルは注射筒ポンプを用いて、硝酸塩溶液中１０重量％のロジウムからなる第２活性層でコーティングされる。溶液はＬａのステップで前に説明した同じ方法でＳＭＲチャネルに導入され、次いで除去される。デバイスは１５０ｃｃ／分で流れる炭化水素を含まない空気中で１００℃で１時間乾燥し、続いて、昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃で１時間焼成される。
【００８２】
反応器全体は１５ｃｍのクラムシェル（ｃｌａｍｓｈｅｌｌ）Ｎｉ−Ｃｒセラミックヒーター内部で運転され、熱損失の影響を相殺するために最大燃焼ウェブ温度より約２５〜５０℃低い温度に保たれる。反応物と空気流には外部ヒーターによって予備加熱が提供される。
【００８３】
各反応物ガスはＢｒｏｏｋｓ５８５０ｅおよび５８５１ｅシリーズの質量流量制御装置を経て供給される。圧力はＮｏＳｈｏｋ圧力トランスジューサモデル１００１５０１１２７および１００３００１１２７を用いて測定される。ガス組成物は熱伝導率検出器ガスクロマトグラフによって分析される。すべての機器を較正し適切な動作を検証する。流量は、ＢＩＯＳ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌによって較正され証明された主要標準較正器、Ｄｒｙ−Ｃａｌ ＤＣ−２Ｍ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒに対して較正する。圧力トランスジューサは、Ｆｌｕｋｅによって較正され証明されたＦｌｕｋｅ７００Ｐ０７または７００Ｐ０６圧力モジュールを備えるＦｌｕｋｅ圧力較正器モデル７１８ １００６を用いて較正する。ガスクロマトグラフは、Ｐｒａｘａｉｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｉｎｃ．によって混合され証明された較正ガスに対して較正する。純粋な水素を燃焼燃料として用い、５〜２７％の過剰空気を用いる。燃焼排気分析は常に１００％の水素変換を示す。
【００８４】
「平均面積熱フラックス」は、発熱反応熱効率をフィンの基底部に隣接する熱伝達表面の面積で除したもので定義される。この面積は熱交換チャネルからフィンの基底部に伝達される熱伝達通路である。
【００８５】
「ウェブ」は吸熱反応プロセスマイクロチャネル（フィンを含む）と熱交換燃焼反応室を分離する壁であると定義される。
【００８６】
「平衡変換温度」（表１）は、所与の入口組成物が、測定された方法出口の圧力で、測定されたメタン変換に等しい平衡メタン変換を得るために必要な温度である。同様に、「平衡選択性温度」（表１）は、所与の入口組成物が、測定された方法出口の圧力で、測定されたＣＯに等しいＣＯ値に対する平衡選択性を得るために必要な温度である。平衡ガス組成物は、ＮＡＳＡ ＬＥＷＩＳ熱力学平衡コーダーまたはＣｈｅｍＣＡＤを用いて計算される。一酸化炭素へのメタン変換および選択性は、ガスクロマトグラフによって測定した乾燥生成物ガス組成物から、式１および２にしたがって計算される。
ＣＨ４変換＝１−（ＹＣＨ４／ＹＣＨ４＋ＹＣＯ＋ＹＣＯ２） （１）
ＣＯへの選択性＝ＹＣＯ／（ＹＣＯ＋ＹＣＯ２） （２）
式中、Ｙは示した各成分のモル割合である。
【００８７】
接触時間（ＣＴ）は気体時間空間速度（ＧＨＳＶ）の逆数に、時間の逆数をミリ秒に変換する変換因子を乗じたものである。
ＣＴ＝（１／ＧＨＳＶ）（３６０００００ｍｓ／ｈｒ）
式中、ＧＨＳＶは時間逆数の空間速度である。反応器に供給される容積流量は、接触時間またはＧＨＳＶのいずれかを計算するための０℃および圧力１気圧の標準条件で定義される。したがって、接触時間およびＧＨＳＶは入口のモル流量および反応室容積にのみ依存する。
【００８８】
反応器の性能データは表１および図１３と図１４に示される。金属ウェブが最高温度９５０℃および９００℃であるとき、平衡ＳＭＲ変換および選択性はそれぞれ明らかなＳＭＲ温度９２５℃および８７５℃で達成され、５ミリ秒（ＭＳ）未満の接触時間で熱フラックス＞２５Ｗ／ｃｍ２が達成される。より短い接触時間で、９０〜１４０Ｗ／ｃｍ２のフラックスが達成され、触媒の上流区画におけるＳＭＲフィン担持触媒のより高い熱要求に追随する能力を示す。燃焼金属ウェブ温度８７５℃１４気圧で得たデータは、約８００℃の当量変換を示すが、２５気圧での同じ温度条件は約８４０℃の当量変換を示す。
【００８９】
フィン担持ＳＭＲプロセスマイクロチャネルを用いて、ＳＭＲ反応器の上流端で達成可能な最大熱フラックスを試験する。総流量毎分７．４標準リットル（ＳＬＰＭ）の反応物（１．７８インチ触媒床中で接触時間０．５ｍｓ）、２５ａｔｍおよび９５０℃に保った最大燃焼ウェブ温度で、１４０Ｗ／ｃｍ２を超える平均熱フラックスが得られ、変換と選択性の値はそれぞれ約７００℃と８００℃の平衡値を与える（表１参照）。
【表１】
【実施例２】
【００９０】
部分酸化反応方法に使用するためのフィンを設計し、以下の特性に焦点を合わせてメタンの合成ガスへの部分酸化を試験する。
１．高いＣＨ４変換：フィンの使用は高いＣＨ４変換を提供するはずである。
２．高いＨ２選択性：フィンの使用は高いＨ２選択性を提供するはずである。
３．高いＣＯ選択性：フィンの使用は高いＣＯ選択性を提供するはずである。
４．低い圧力降下：フィンの使用は低い流動抵抗を提供するはずである。
５．機械的および熱的強度：フィンはデバイスの作製の間（接合など）およびその運転中にチャネル内部の大きな応力条件に耐える高い機械的強度を有するはずである。良好な熱伝達特性を有する設計は熱点と材料劣化を防止する。
【００９１】
図６は、燃焼マイクロチャネル中でＰＯＸ反応方法を行うために有用なフィンの幾何形状を示す。フィンの台形形状はフィンの基底に機械的な剛性を与える。フィンのすべては矩形の基底上に支持され、フィンの熱伝達特性を高める。フィンはワイヤＥＤＭ法を用いてＦｅＣｒＡｌＹから作製される。次の表はフィンの寸法をまとめたものである。
【表２】
【００９２】
Ａｌ２Ｏ３スラリーは７．２ｇのγ−Ａｌ２Ｏ３粉、１２ｇの脱イオンＨ２Ｏ、および４２ｇの直径３ｍｍのＡｌ２Ｏ３ビーズを混合することによって調製される。ｐＨ値は硝酸を用いて３．５〜４に調節する。Ａｌ２Ｏ３は酸性γＡｌ２Ｏ３であり、１５０マイクロメートルより小さな粉に粉砕する。混合物を８時間ボールミルで粉砕する。０．８ｇの２５重量％Ａｌ２Ｏ３ゾル（Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）を４．２ｇのスラリーに攪拌しながら加える。
【００９３】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温に冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液で２０分間超音波をかけて洗浄する。次いでフィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。焼成の後、高密度Ａｌ２Ｏ３層が形成される。Ａｌ２Ｏ３層は保護皮膜として機能し、コーティングとフィンの間の接着も高める。Ａｌ２Ｏ３スラリーは浸漬によってフィン上にウォッシュコートされる。過剰のスラリーはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってフィンに含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥され、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。表面のＬａ２Ｏ３はＡｌ２Ｏ３を安定化する。スラリーの装填はフィン当たり２５．４ｍｇである。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンに担持された、得られる触媒は１２０℃で１時間乾燥し、次いで１０００℃で１時間空気中で焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり４．８ｍｇである。
【００９４】
フィンに担持された触媒は、ペレットで、メタンの１気圧での合成ガスへの部分酸化について試験する。ペレットは直径０．５インチ、長さ２インチの円筒状の金属棒である。ペレットは、中心に矩形のマイクロチャネル切断部を有する。切断部はその内部軸に沿って棒の長さ全体を展延する。切断部は０．０５インチの高さおよび０．１８インチの幅を有する。担持触媒を試験のため切断部に置く。切断部の両側に気密性接続を設ける。反応物は配管から切断部へ流入し、切断部を通ってフィンに担持された触媒と接触する。ペレットは炉中に置かれる。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８５０℃に保つように昇温される。炉の入口の供給流の温度は室温であり、ペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下はＣａｐｓｕｈｅｌｉｃ差動圧力計で測定される。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンに担持された触媒の性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。
ＣＨ４変換（％）＝（ＶＣＨ４，ｉｎ−ＶＣＨ４，ｏｕｔ）／（ＶＣＨ４，ｉｎ）×１００
Ｈ２選択性（％）＝（ＶＨ２，ｏｕｔ測定値）／（ＶＨ２，ｏｕｔ理論値）×１００
ＣＯ選択性（％）＝（ＶＣＯ，ｏｕｔ）／（ＶＣＯ２，ｏｕｔ＋ＶＣＯ２，ｏｕｔ）×１００
【００９５】
触媒を使用する前にＨ２で４００℃３０分間還元する。供給ガス組成物は２９．６％のＣＨ４と７０．４％の空気（ＣＨ４／Ｏ２＝２／１）であり、総流量２０３０ｍｌ／分である（標準条件）。接触時間は３．３ｍｓである。接触時間は容積流量に対するフィンのないペレット中の流れ容積の比として定義される。以下の表はフィンに担持された触媒の１５７時間運転後の性能を示す。
【表３】
【実施例３】
【００９６】
ＰＯＸ反応方法に使用する代替のフィンは圧力降下を少なくする利点を提供する。流動面積はフィンの数を低減することによって増加する。フィン支持体から突出する５個のフィンがある。フィンは図６に示すように台形断面を有する。フィンの台形形状と共にフィンの厚さはフィンの基底で機械的な剛性を提供する。フィンは矩形の担体または基底部に支持されフィンの熱伝達特性を高める。フィンはＦｅＣｒＡｌＹから作られる。フィンはワイヤＥＤＭ法によって作製される。以下の表にフィンの寸法をまとめる。
【表４】
【００９７】
Ａｌ２Ｏ３スラリーは７．２ｇのγ−Ａｌ２Ｏ３粉、１２ｇの脱イオンＨ２Ｏ、および４２ｇの直径３ｍｍのＡｌ２Ｏ３ビーズを混合することによって調製される。ｐＨ値は硝酸を用いて３．５〜４に調節する。Ａｌ２Ｏ３は酸性γＡｌ２Ｏ３であり、１５０マイクロメートルより小さな粉に粉砕される。混合物を８時間ボールミルで粉砕する。０．８ｇの２５重量％Ａｌ２Ｏ３ゾル（Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）を４．２ｇのスラリーに攪拌しながら加える。
【００９８】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温に冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液で２０分間超音波をかけて洗浄する。フィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。Ａｌ２Ｏ３スラリーが浸漬によってフィン上にウォッシュコートされる。過剰のスラリーはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってスラリーをコーティングしたフィンに含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。スラリーの装填はフィン当たり６．０ｍｇである。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで１０００℃で１時間空気中で焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり１．０ｍｇである。
【００９９】
得られるフィンに担持された触媒を、実施例２に述べたペレットで、メタンの１気圧での合成ガスへの部分酸化について試験する。ペレットは炉中に置かれる。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８０５℃に保つように調節される。炉の入口の供給流の温度は室温である。供給流はペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下は、入口と出口の圧力の間の差である。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンの性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。以下の表に１１５時間の運転後のフィンの触媒性能をまとめる。
【表５】
【実施例４】
【０１００】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンは鋸切断法によって作製され、ペレット中で触媒性能が試験される。以下の表にフィンの寸法をまとめる。
【表６】
【０１０１】
Ａｌ２Ｏ３スラリーは７．２ｇのγ−Ａｌ２Ｏ３粉、１２ｇの脱イオンＨ２Ｏ、および４２ｇの直径３ｍｍのＡｌ２Ｏ３ビーズを混合することによって調製される。ｐＨ値は硝酸を用いて３．５〜４に調節する。Ａｌ２Ｏ３は酸性γＡｌ２Ｏ３であり、１５０マイクロメートルより小さな粉に粉砕される。次いで、混合物を８時間ボールミルで粉砕する。０．８ｇの２５重量％Ａｌ２Ｏ３ゾル（Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）を４．２ｇのスラリーに攪拌しながら加える。
【０１０２】
ＦｅＣｒＡｌＹフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温に冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液で２０分間超音波をかけて洗浄する。次いで、フィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。Ａｌ２Ｏ３スラリーが浸漬によってフィン上にウォッシュコートされる。過剰のスラリーはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってスラリーをコーティングしたフィン上に含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。スラリーの装填はフィン当たり１８．７ｍｇである。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで１０００℃で４時間空気中で焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり３．２ｍｇである。
【０１０３】
得られるフィンに担持された触媒を、実施例２に述べたペレットで、メタンの１気圧での部分酸化について試験する。ペレットは炉中に置かれる。触媒は使用する前にＨ２で４００℃３０分間還元する。供給ガス組成物は２９．６％のＣＨ４と７０．４％の空気（ＣＨ４／Ｏ２＝２／１）であり、総流量（標準条件）２３７２ｍｌ／分である。接触時間は３．３である。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８５０℃に保つように調節される。炉の入口の供給流の温度は室温である。供給流はペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下はＣａｐｓｕｈｅｌｉｃ差動圧力計で測定される。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンの性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。以下の表に、担持触媒の４００時間運転後の性能をまとめる。
【表７】
【実施例５】
【０１０４】
実施例４のフィンと同じ寸法を有するフィンをイソプロパノール中で２０分間超音波をかけて洗浄する。１００℃で１時間乾燥し室温まで冷却した後、フィンを２０重量％のＨＮＯ３溶液中で２０分間超音波をかけて洗浄する。フィンをｐＨ値が７になるまで脱イオン水で洗う。１２０℃で１時間乾燥した後、フィンを昇温速度３．５℃／分で、１０００℃で空気中で加熱し、１０００℃で８時間空気中で焼成する。焼成後、高密度のＡｌ２Ｏ３層が形成される。Ａｌ２Ｏ３層は保護皮膜として機能し、コーティングとフィンの間の接着も高める。Ａｌ２Ｏ３ゾル（２５重量％、Ｓａｓｏｌ １４Ｎ４−２５）が浸漬によってフィン上にコーティングされる。過剰のゾルはコーティングされた表面に空気を噴射して除去される。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で４５０℃４時間焼成する。ゾルコーティング方法はフィン当たり１７ｍｇのＡｌ２Ｏ３装填が達成されるまで３〜４回繰り返す。７．５重量％のＬａ（ＮＯ３）３溶液を浸漬によってフィンに含浸する。フィンは１２０℃で１時間乾燥され、次いで昇温および冷却速度３．５℃／分で１０００℃４時間空気中で焼成する。１０重量％のＲｈ（ＮＯ３）３溶液をフィンの上に滴下し、過剰の溶液を圧縮空気で吹き払う。フィンは１２０℃で１時間乾燥し、次いで５００℃で１時間空気中で焼成する。Ｒｈ（ＮＯ３）３溶液コーティングは１回繰り返し、フィンを１０００℃で４時間焼成する。Ｒｈ装填はフィン当たり５．２ｍｇである。
【０１０５】
得られるフィンに担持された触媒を、実施例２に述べたペレットを用いて、メタンの１気圧での合成ガスへの部分酸化について試験する。ペレットは炉中に置かれる。触媒は使用する前にＨ２で４５０℃３０分間還元する。供給ガス組成物は２９．６％のＣＨ４と７０．４％の空気（ＣＨ４／Ｏ２＝２／１）であり、総流量（標準条件）２３６１ｍｌ／分であった。接触時間は３．３ｍｓである。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８００℃に保つように調節される。炉の入口の供給流の温度は室温である。供給流はペレットに入る前に予備加熱される。炉の入口からペレットまでの配管の長さは１０フィートである。生成物流の出口圧力は大気圧である。ペレット中の圧力降下はＣａｐｓｕｈｅｌｉｃ差動圧力計で測定される。生成物の組成物を２カラムガスクロマトグラフで分析する。フィンの性能をＣＨ４変換、Ｈ２選択性、およびＣＯ選択性について測定する。以下に、フィンに担持された触媒の６００時間定常運転後の性能を示す。
【表８】
【０１０６】
前述のフィンに担持された触媒をｎ―ブタンとＣＨ４の燃料混合物で試験する。供給ガスは、７．２％のＣＨ４、７．２％のｎ−ブタン、および８５．６％の空気を含み、総流量２０９１ｍｌ／分である。４カラムガスクロマトグラフを用いて出口ガス組成物の分析を行う。炉の温度はペレットの中間長さ部の外皮温度を８００℃に保つように調節される。フィンに担持された触媒の３００時間運転後の性能を以下にまとめる。
【表９】
【実施例６】
【０１０７】
図１に示す設計の吸着分離ユニットを作製する。選択性吸着媒体吸着剤をフィンの壁にコーティングする。フィンはアルミニウムから作られ、高さ１ｍｍ、幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍで離れる。フィンの基底部は０．５ｍｍである。フィンは高さ１．０５ｍｍ、幅５ｃｍのプロセスマイクロチャネルに挿入される。マイクロチャネル内には５０個のフィンがある。プロセスマイクロチャネルは熱伝達チャネルに隣接する。熱伝達流体として水が使用され、吸着のためのユニットを冷却し、脱着のためのユニットを暖める。脱着の間、６５℃の水流が熱交換チャネルを流れる。吸着の間、１５℃の水流が熱交換チャネルを流れる。
【０１０８】
メタンと窒素の混合原料を吸着ユニットに供給する。メタンは窒素よりも吸着媒体に優先的に吸着する。吸着は３５℃で起きる。吸着媒体が能力を満たされると、暖かな流体を熱交換チャネルに流すことによって、吸着媒体の温度は５５℃に増加する。メタンはメタンまたは天然ガスである脱着流体を脱着する。メタンの脱着の後、吸着媒体の温度は第２吸着サイクルのために３５℃に冷却される。加熱と冷却の間のサイクル時間は０．１秒である。
【０１０９】
本発明を様々な詳細な実施形態について説明したが、当業者であれば、本明細書を読めばその様々な変更が明らかになることを理解すべきである。したがって、本明細書に開示した本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるそれらの変更を包含することを意図していると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】プロセスマイクロチャネルと、マイクロチャネル内に配置された複数のフィンを含むフィン組立体と、プロセスマイクロチャネルに隣接する熱交換器とを含む本発明の装置の概要図である。
【図２】図１に示す装置の代替実施形態を示す図である。
【図３】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図４】図１に示す１種のフィンの代替実施形態を示す図である。
【図５】図１に示す１種のフィンの他の代替実施形態を示す図である。
【図６】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図７】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図８】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図９】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図１０】図１に示すフィン組立体の代替実施形態を示す図である。
【図１１】図１に示すプロセスマイクロチャネルの基底壁に形成された複数のフィンを示す図である。
【図１２】図１に示す種類の複数の隣接するプロセスマイクロチャネルを作製するのに使用される挿入可能なフィン組立体を示す図である。
【図１３】実施例１で得られた結果を開示するグラフである。
【図１４】実施例１で得られた結果を開示するグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個のプロセスマイクロチャネルであって、高さ、幅、および長さ（該高さは約１０ｍｍ以下）を有し、該プロセスマイクロチャネルの該幅に沿う一方向と該プロセスマイクロチャネルの該長さに沿う他の方向に展延する基底壁を有するプロセスマイクロチャネルと、
該基底壁から該プロセスマイクロチャネル中に突出し、該プロセスマイクロチャネルの該長さの少なくとも一部に沿って展延する、少なくとも１個のフィンと、
該フィンに担持された触媒または吸着媒体とからなる装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のプロセスマイクロチャネルが互いに平行に展延する複数のプロセスマイクロチャネルからなる装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のフィンが平行に間隔を置く複数のフィンからなる装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記プロセスマイクロチャネルが前記基底壁から間隔を置いて分離し対面する上部壁と、前記基底壁から該上部壁へ展延する前記フィンを有する装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記プロセスマイクロチャネルが前記基底壁から間隔を置いて分離し対面する上部壁と、前記基底壁から該上部壁へ途中まで展延する前記フィンを有する装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが外部表面を有し、多孔質材料が前記フィンの該外部表面の少なくとも一部を覆い、前記触媒または吸着媒体が該多孔質材料によって担持される装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記多孔質材料がコーティング、繊維、発泡体、またはフェルトからなる装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが外部表面を有し、複数の繊維または突起が前記フィンの該外部表面の少なくとも一部から展延し、前記触媒または吸着媒体が該突起に担持される装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが外部表面を有し、前記触媒または吸着媒体が前記フィンの該外部表面の少なくとも一部にウォッシュコートされるか、前記フィンの該外部表面の少なくとも一部に溶液から成長するか、あるいは前記フィンの該外部表面の少なくとも一部に蒸着を用いて堆積される装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記長さの少なくとも一部に沿って連続的に展延する装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記長さの少なくとも一部に沿って不連続的に展延する装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記長さの少なくとも一部に沿って展延する複数の分離したフィン部材からなる装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のフィンが複数の平行に間隔を置くフィンからなり、少なくとも１個の該フィンが他の該フィンの長さとは異なる長さを有する装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のフィンが複数の平行に間隔を置くフィンからなり、少なくとも１個の該フィンが他の該フィンの高さとは異なる高さを有する装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、前記フィンの断面が正方形または矩形の形状を有する装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置において、前記フィンの断面が台形の形状を有する装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルから分離して作製され、前記マイクロチャネルに挿入される装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記基底壁上に形成される装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記基底壁の内部表面に切断される装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置において、前記プロセスマイクロチャネルが鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の該金属の合金、ポリマー、セラミック、ガラス、ポリマーおよびファイバーガラスからなる複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せからなる材料から作製される装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の該金属の合金、ポリマー、セラミック、ガラス、ポリマーおよびファイバーガラスからなる複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せからなる材料から作製される装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の装置において、前記フィンがアルミナ形成材料から作製される装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の装置において、前記フィンがＦｅＣｒＡｌＹから作製される装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の装置において、さらに前記マイクロチャネルに隣接する少なくとも１個の熱交換チャネルからなる装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、前記熱交換チャネルがマイクロチャネルである装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の装置において、前記熱交換チャネルが鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の該金属の合金、ポリマー、セラミック、ガラス、ポリマーおよびファイバーガラスからなる複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せからなる材料から作製される装置。
【請求項２７】
請求項１に記載の装置において、触媒がアセチル化付加反応、アルキル化、脱アルキル化、水素脱アルキル化、還元アルキル化、アミノ化、アンモニア合成、芳香族化、アリール化、オートサーマル改質、カルボニル化、脱カルボニル化、還元カルボニル化、カルボキシル化、還元カルボキシル化、還元結合、縮合、分解、水素分解、環化、環オリゴマー化、アンモ酸化、水−ガス転移、脱ハロゲン化、二量化、エポキシ化、エステル化、フィッシャー−トロプシュ反応、ハロゲン化、ヒドロハロゲン化、同族体化、水和、脱水、水素化、脱水素化、ヒドロカルボキシル化、ヒドロホルミル化、水素化分解、ヒドロメタル化、ヒドロシリル化、加水分解、水素化処理、異性化、メチル化、脱メチル化、複分解、メタノール合成、窒化、酸化、部分酸化、重合、還元、改質、逆水ガス転移、スルホン化、テロメリゼーション、エステル交換反応、三量化、サバティエ反応、二酸化炭素改質、優先酸化、または優先メタン化の１種または複数種の化学反応を実施するのに有用な触媒からなる装置。
【請求項２８】
請求項１に記載の装置において、前記触媒がＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、またはその２種以上の混合物から選択される金属に由来する金属、金属酸化物または金属酸化物の混合物からなる装置。
【請求項２９】
請求項１に記載の装置において、前記触媒が貴金属、遷移金属またはその組合せ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ホウ素、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、テルリウム、タリウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、ランタン類元素、または前記の任意の２種以上の組合せの酸化物からなる装置。
【請求項３０】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体が銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、ゼオライト、シリカゲル、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３１】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がＦｅ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｃｕ（Ｉ）、Ｖ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩ）、Ａｇ（Ｉ）、Ｒｈ（Ｉ）、Ｒｈ（ＩＩ）、Ｒｈ（ＩＩＩ）、Ｕ（ＩＶ）、Ｖ（ＩＶ）、Ｒｕ（ＩＩ）、Ｒｕ（ＩＶ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＶ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｗ（Ｖ）、Ｗ（ＩＶ）、Ｍｏ（ＩＩ）、Ｍｏ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＩＶ）、Ｍｏ（Ｖ）、Ｍｏ（ＶＩ）、またはその２種以上の組合せに由来する装置。
【請求項３２】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がジピリジル、２，６−［１−（２−イミダゾール−４−イルエチルイミノ）エチルピリジン］、シクレン、シクラム、Ｓｃｈｉｆｆ塩基配位子、アセチルアセトネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、カルボキシレート、ビピリジルまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポルフィリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、コリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポリアミド、プロテイン、８−ヒドロキシキノリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、エチルシステネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、Ｎ−アルキルアルカノヒドロキサミン酸、ジメチルグリオキシム、ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン、またはその２種以上の組合せに由来する装置。
【請求項３３】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がイミダゾール、ヒスチジンアミノ酸、ピリジン、ピペリジン、４−メチルアミノピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、硝酸塩、チオシアネート、ハロゲン化物、またはその２種以上の組合せに由来する装置。
【請求項３４】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がヘモグロビン、ヘモエリチリン、ヘモシアニン、ミオグロビン、Ｃｏ（ＩＩ）（ａｃａｃｅｎ）、Ｃｏ（ＩＩ）（ドライケーブ）（Ｎ−メチルイミダゾール）、Ｆｅ（ＩＩ）（Ｈ２ＴｐｉｖＰＰ）Ｂ、Ｆｅ（ＩＩ）（末端ポルフィリン）Ｂ、Ｆｅ（オフェン）２２＋、ビス（エチルシステネート）オキソバナジウム（ＩＶ）、Ｃｕ（Ｉ）（ｂｉｍｐ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、［ｍ−テトラ（ａ，ａ，ａ，ａ−ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ−ビス（サリチリデン）ジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、［２，３，１０，１１，１３，１９−ヘキサメチル−３，１０，１４，１８，２１，２５−ヘキサアザビシクロ［１０．７．７］ヘキサコサ−１，１１，１３，１８，２０，２５−ヘキセン−Ｋ４Ｎ］コバルト（ＩＩ）ヘキサフルオロホスフェート、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−イソプロポキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−エトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−ｎ−ブトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ポルフィリン錯体、ゼオライト中に封入された金属−シアニド錯体、シアノコバルト酸塩、ヘモグロビン、二鉄（ＩＩＩ、ＩＶ）を含むヘモエリチリンまたはヘモシアニン、二銅（ＩＩ）または二マンガンコア、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデンエチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（３−メトキシサリチラルｔｅｒｔブチルアミン）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）ｎ−プロピルジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−ジメチルアミノピリジン、シアノピリジン、エチレン−ジアミン−四酢酸、メチルメタクリレート、およびブチルアクリレートから誘導したコバルトキレート化コポリマー、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、［ａ−モノ（ｏ−メタクリルアミドフェニル）−ａ，ａ，ａ−トリス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］コバルト、［ｍｅｓｏ−ａ，ａ，ａ，ａ−テトラキス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］−鉄（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラ−フェニル−ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２−クロロフェニル）プロフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−クロロフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−メトキシフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２，４−ジメトキシフェニル）ポルフィリン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）ジエチレントリイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）−ｏ−フェニレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）ジエチレントリイミン、ビス（ジメチルグリオキシメート）ニッケル（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）銅（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジチオシアナト−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（サリチラル）−３，３’−ジイミノ−ジ−ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチクリデン、エチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス（５−ニトロ−サリチリデン−イミナト）コバルト（ＩＩ）、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３５】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がＳｂ２Ｏ５、ＡｇＯ、ＰｔＯ、ＣｒＯ２、ＰｂＯ、ＨｇＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、ＮｉＯ、ＮｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｗ２Ｏ５、過フッ素化フィルム、Ｐｔ／ｇ−アルミナ、Ｆｅ／ｇ−アルミナ、Ｃｕ／ｇ−アルミナ、Ｚｎ／ｇ−アルミナ、Ｃｏ／ｇ−アルミナ、ゼオライト、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３６】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体が金属シアン化物オリゴマーまたはポリマーからなる装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の装置において、前記金属シアン化物オリゴマーまたはポリマーが式［Ｃｕ（Ｉ）（ＣＮ）ｘ］ｎ、［Ｆｅ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎ、または［Ｃｏ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎで表され、式中、ｘは３であり、ｙは５であり、ｎは少なくとも２の数字である装置。
【請求項３８】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がシリカゲル、発泡銅、焼結ステンレス鋼繊維、アルミナ、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスルホネート、ポリ（テトラフルオロエチレン）、鉄、ニッケルスポンジ、ナイロン、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンエチルケトン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリブチレン、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３９】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体が第二アミン、フェノールリン酸塩、亜リン酸塩、フェノール樹脂、ビスフェノール樹脂、ヒドロキシルアミン、オレフィンカルボキシレート、アミノカルボキシレート、トコフェロール、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、第一スズ塩、酸化スズ、ソルベート、ポリソルベート、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項４０】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がメタンおよび水素に由来する堆積物からなる装置。
【請求項１】
少なくとも１個のプロセスマイクロチャネルであって、高さ、幅、および長さ（該高さは約１０ｍｍ以下）を有し、該プロセスマイクロチャネルの該幅に沿う一方向と該プロセスマイクロチャネルの該長さに沿う他の方向に展延する基底壁を有するプロセスマイクロチャネルと、
該基底壁から該プロセスマイクロチャネル中に突出し、該プロセスマイクロチャネルの該長さの少なくとも一部に沿って展延する、少なくとも１個のフィンと、
該フィンに担持された触媒または吸着媒体とからなる装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のプロセスマイクロチャネルが互いに平行に展延する複数のプロセスマイクロチャネルからなる装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のフィンが平行に間隔を置く複数のフィンからなる装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記プロセスマイクロチャネルが前記基底壁から間隔を置いて分離し対面する上部壁と、前記基底壁から該上部壁へ展延する前記フィンを有する装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記プロセスマイクロチャネルが前記基底壁から間隔を置いて分離し対面する上部壁と、前記基底壁から該上部壁へ途中まで展延する前記フィンを有する装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが外部表面を有し、多孔質材料が前記フィンの該外部表面の少なくとも一部を覆い、前記触媒または吸着媒体が該多孔質材料によって担持される装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記多孔質材料がコーティング、繊維、発泡体、またはフェルトからなる装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが外部表面を有し、複数の繊維または突起が前記フィンの該外部表面の少なくとも一部から展延し、前記触媒または吸着媒体が該突起に担持される装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが外部表面を有し、前記触媒または吸着媒体が前記フィンの該外部表面の少なくとも一部にウォッシュコートされるか、前記フィンの該外部表面の少なくとも一部に溶液から成長するか、あるいは前記フィンの該外部表面の少なくとも一部に蒸着を用いて堆積される装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記長さの少なくとも一部に沿って連続的に展延する装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記長さの少なくとも一部に沿って不連続的に展延する装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記長さの少なくとも一部に沿って展延する複数の分離したフィン部材からなる装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のフィンが複数の平行に間隔を置くフィンからなり、少なくとも１個の該フィンが他の該フィンの長さとは異なる長さを有する装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のフィンが複数の平行に間隔を置くフィンからなり、少なくとも１個の該フィンが他の該フィンの高さとは異なる高さを有する装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、前記フィンの断面が正方形または矩形の形状を有する装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置において、前記フィンの断面が台形の形状を有する装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルから分離して作製され、前記マイクロチャネルに挿入される装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記基底壁上に形成される装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが前記マイクロチャネルの前記基底壁の内部表面に切断される装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置において、前記プロセスマイクロチャネルが鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の該金属の合金、ポリマー、セラミック、ガラス、ポリマーおよびファイバーガラスからなる複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せからなる材料から作製される装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の装置において、前記フィンが鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の該金属の合金、ポリマー、セラミック、ガラス、ポリマーおよびファイバーガラスからなる複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せからなる材料から作製される装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の装置において、前記フィンがアルミナ形成材料から作製される装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の装置において、前記フィンがＦｅＣｒＡｌＹから作製される装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の装置において、さらに前記マイクロチャネルに隣接する少なくとも１個の熱交換チャネルからなる装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、前記熱交換チャネルがマイクロチャネルである装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の装置において、前記熱交換チャネルが鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の該金属の合金、ポリマー、セラミック、ガラス、ポリマーおよびファイバーガラスからなる複合材、石英、シリコン、またはその２種以上の組合せからなる材料から作製される装置。
【請求項２７】
請求項１に記載の装置において、触媒がアセチル化付加反応、アルキル化、脱アルキル化、水素脱アルキル化、還元アルキル化、アミノ化、アンモニア合成、芳香族化、アリール化、オートサーマル改質、カルボニル化、脱カルボニル化、還元カルボニル化、カルボキシル化、還元カルボキシル化、還元結合、縮合、分解、水素分解、環化、環オリゴマー化、アンモ酸化、水−ガス転移、脱ハロゲン化、二量化、エポキシ化、エステル化、フィッシャー−トロプシュ反応、ハロゲン化、ヒドロハロゲン化、同族体化、水和、脱水、水素化、脱水素化、ヒドロカルボキシル化、ヒドロホルミル化、水素化分解、ヒドロメタル化、ヒドロシリル化、加水分解、水素化処理、異性化、メチル化、脱メチル化、複分解、メタノール合成、窒化、酸化、部分酸化、重合、還元、改質、逆水ガス転移、スルホン化、テロメリゼーション、エステル交換反応、三量化、サバティエ反応、二酸化炭素改質、優先酸化、または優先メタン化の１種または複数種の化学反応を実施するのに有用な触媒からなる装置。
【請求項２８】
請求項１に記載の装置において、前記触媒がＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、またはその２種以上の混合物から選択される金属に由来する金属、金属酸化物または金属酸化物の混合物からなる装置。
【請求項２９】
請求項１に記載の装置において、前記触媒が貴金属、遷移金属またはその組合せ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ホウ素、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、テルリウム、タリウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、ランタン類元素、または前記の任意の２種以上の組合せの酸化物からなる装置。
【請求項３０】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体が銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、ゼオライト、シリカゲル、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３１】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がＦｅ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｃｕ（Ｉ）、Ｖ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩ）、Ａｇ（Ｉ）、Ｒｈ（Ｉ）、Ｒｈ（ＩＩ）、Ｒｈ（ＩＩＩ）、Ｕ（ＩＶ）、Ｖ（ＩＶ）、Ｒｕ（ＩＩ）、Ｒｕ（ＩＶ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＶ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｗ（Ｖ）、Ｗ（ＩＶ）、Ｍｏ（ＩＩ）、Ｍｏ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＩＶ）、Ｍｏ（Ｖ）、Ｍｏ（ＶＩ）、またはその２種以上の組合せに由来する装置。
【請求項３２】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がジピリジル、２，６−［１−（２−イミダゾール−４−イルエチルイミノ）エチルピリジン］、シクレン、シクラム、Ｓｃｈｉｆｆ塩基配位子、アセチルアセトネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、カルボキシレート、ビピリジルまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポルフィリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、コリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、ポリアミド、プロテイン、８−ヒドロキシキノリンまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、エチルシステネートまたはそのオリゴマーもしくはポリマー、Ｎ−アルキルアルカノヒドロキサミン酸、ジメチルグリオキシム、ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン、またはその２種以上の組合せに由来する装置。
【請求項３３】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がイミダゾール、ヒスチジンアミノ酸、ピリジン、ピペリジン、４−メチルアミノピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、硝酸塩、チオシアネート、ハロゲン化物、またはその２種以上の組合せに由来する装置。
【請求項３４】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がヘモグロビン、ヘモエリチリン、ヘモシアニン、ミオグロビン、Ｃｏ（ＩＩ）（ａｃａｃｅｎ）、Ｃｏ（ＩＩ）（ドライケーブ）（Ｎ−メチルイミダゾール）、Ｆｅ（ＩＩ）（Ｈ２ＴｐｉｖＰＰ）Ｂ、Ｆｅ（ＩＩ）（末端ポルフィリン）Ｂ、Ｆｅ（オフェン）２２＋、ビス（エチルシステネート）オキソバナジウム（ＩＶ）、Ｃｕ（Ｉ）（ｂｉｍｐ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、［ｍ−テトラ（ａ，ａ，ａ，ａ−ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ−ビス（サリチリデン）ジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、［２，３，１０，１１，１３，１９−ヘキサメチル−３，１０，１４，１８，２１，２５−ヘキサアザビシクロ［１０．７．７］ヘキサコサ−１，１１，１３，１８，２０，２５−ヘキセン−Ｋ４Ｎ］コバルト（ＩＩ）ヘキサフルオロホスフェート、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−イソプロポキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−エトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−メトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（５−ｎ−ブトキシサリチリチリデン）テトラメチルエチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）エチレンジアミン］コバルト（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ポルフィリン錯体、ゼオライト中に封入された金属−シアニド錯体、シアノコバルト酸塩、ヘモグロビン、二鉄（ＩＩＩ、ＩＶ）を含むヘモエリチリンまたはヘモシアニン、二銅（ＩＩ）または二マンガンコア、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデンエチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（３−メトキシサリチラルｔｅｒｔブチルアミン）、［Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）ｎ−プロピルジプロピレントリアミン］コバルト（ＩＩ）、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−ジメチルアミノピリジン、シアノピリジン、エチレン−ジアミン−四酢酸、メチルメタクリレート、およびブチルアクリレートから誘導したコバルトキレート化コポリマー、ビス（ヒスチジン）コバルト（ＩＩ）、［ａ−モノ（ｏ−メタクリルアミドフェニル）−ａ，ａ，ａ−トリス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］コバルト、［ｍｅｓｏ−ａ，ａ，ａ，ａ−テトラキス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィネート］−鉄（ＩＩ）、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラ−フェニル−ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２−クロロフェニル）プロフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−クロロフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（４−メトキシフェニル）ポルフィリン、コバルト（ＩＩ）ｍｅｓｏ−テトラキス（２，４−ジメトキシフェニル）ポルフィリン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（サリチルアルデヒド）ジエチレントリイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）−ｏ−フェニレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）エチレンジイミン、ルテニウム（ＩＩＩ）ビス（ピコリンアルデヒド）ジエチレントリイミン、ビス（ジメチルグリオキシメート）ニッケル（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）コバルト（ＩＩ）、ビス（ジメチルグリオキシメート）銅（ＩＩ）、ジニトレート−ビス（ｓｙｍ−ジエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジチオシアナト−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、ジクロロ−ビス（ｓｙｍ−ジエチルエチレンジアミン）コバルト（ＩＩ）、コバルトジ−（サリチラル）−３，３’−ジイミノ−ジ−ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチクリデン、エチレンジアミンコバルト（ＩＩ）、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス（５−ニトロ−サリチリデン−イミナト）コバルト（ＩＩ）、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３５】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がＳｂ２Ｏ５、ＡｇＯ、ＰｔＯ、ＣｒＯ２、ＰｂＯ、ＨｇＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、ＮｉＯ、ＮｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｗ２Ｏ５、過フッ素化フィルム、Ｐｔ／ｇ−アルミナ、Ｆｅ／ｇ−アルミナ、Ｃｕ／ｇ−アルミナ、Ｚｎ／ｇ−アルミナ、Ｃｏ／ｇ−アルミナ、ゼオライト、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３６】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体が金属シアン化物オリゴマーまたはポリマーからなる装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の装置において、前記金属シアン化物オリゴマーまたはポリマーが式［Ｃｕ（Ｉ）（ＣＮ）ｘ］ｎ、［Ｆｅ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎ、または［Ｃｏ（ＩＩ）（ＣＮ）ｙ］ｎで表され、式中、ｘは３であり、ｙは５であり、ｎは少なくとも２の数字である装置。
【請求項３８】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がシリカゲル、発泡銅、焼結ステンレス鋼繊維、アルミナ、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスルホネート、ポリ（テトラフルオロエチレン）、鉄、ニッケルスポンジ、ナイロン、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンエチルケトン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリブチレン、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項３９】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体が第二アミン、フェノールリン酸塩、亜リン酸塩、フェノール樹脂、ビスフェノール樹脂、ヒドロキシルアミン、オレフィンカルボキシレート、アミノカルボキシレート、トコフェロール、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、第一スズ塩、酸化スズ、ソルベート、ポリソルベート、またはその２種以上の組合せからなる装置。
【請求項４０】
請求項１に記載の装置において、前記吸着媒体がメタンおよび水素に由来する堆積物からなる装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２００７−５３４４５７（Ｐ２００７−５３４４５７Ａ）
【公表日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３２３９０（Ｐ２００６−５３２３９０）
【出願日】平成１６年４月８日（２００４．４．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１０９４５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１０３５５０
【国際公開日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５０５０５６６９４）ヴェロシス，インク． (20)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月８日（２００４．４．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１０９４５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１０３５５０
【国際公開日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５０５０５６６９４）ヴェロシス，インク． (20)
【Ｆターム（参考）】
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