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7/24/2019 Us 20140250770
1/10
US
20140250770A1
1 9 )
United
S t a t e s
1 2 )
Patent
Application
Publication
1 0 ) P u b .
N o . :
US 2 0 1 4 / 0 2 5 0 7 7 0 A 1
S c h u e t z l e e t a l .
4 3 )
P u b .
D a t e : S e p . 1 1 , 2014
5 4 )
7 1 )
7 2 )
7 3 )
2 1 )
2 2 )
6 0 )
CATALYSTAND
PROCESS
FOR THE
PRODUCTION
OFDIESELFUELFROM
NATURAL AS, NATURAL GAS IQUIDS, OR
OTHER GASEOUS
FEEDSTOCKS
A p p l i c a n t : G r e y r o c k
E n e r g y ,
I n c . ,
W e s t
S a c r a m e n t o ,
CA
U S )
I n v e n t o r s :
Robert
S c h u e t z l e , S a c r a m e n t o ,
CA
( U S ) ; D e n n i s S c h u e t z l e ,
G r a s s V a l l e y ,
CA U S )
A s s i g n e e : G r e y r o c k
E n e r g y ,
I n c . ,
W e s t
S a c r a m e n t o ,
CA
U S )
A p p l .
N o . :
1 3 / 9 9 9 , 4 7 1
F i l e d :
F e b .
2 7 , 2014
R e l a t e d
US.
p p l i c a t i o n
Data
P r o v i s i o n a l a p p l i ca t i o n
No. 6 1 / 8 5 1 , 4 7 9 , ? l e d on M a r .
8 , 2 0 1 3 .
P u b l i c a t i o n C l a s s i ? c at i o n
( 5 1 )
I n t .
C l .
C10G
/ 0 0
( 2 0 0 6 . 0 1 )
( 5 2 )
US.
C l .
CPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . C10G /33 (2013.01 )
USPC . . . . . . . . . . . 44/300; 518/713; 518/716; 518/715;
5 1 8 / 7 05 ; 2 0 8 / 1 3 4 ; 2 0 8 / 1 5
5 7 ) ABSTRACT
A n i q u e p r o c e s s a n d c a t a l y s t i s d e s c r i b e d
t h a t o p e r a t e s
e ? i
c i e n t l y f o r
t h e d i r e c t p r o d u c t i o n
o f
a
h i g h c e t a n e d i e s e l
t y p e
f u e l o r d i e s e l t y p e
b l e n d i n g
s t o c k from
s t o i c h i o m e t r i c
mix
t u r e s o f h y d r o g e n and c a r b o n m o n o x i d e . T h i s i n v e n t i o n
a l l o w s f o r , b u t
i s
n o t l i m i t e d t o , t h e
e c o n o m i c a l and
e f ? c i e n t
p r o d u c t i o n
h i g h q u a l i t y
d i e s e l t y p e f u e l s
f r o m
s m a l l
o r d i s
t r i b u t e d u e l p r o d u c t i o n p l a n t s h a t h a v e a n a n n u a l p r o d u c t i o n
c a p a c i t y o f l e s s
t h a n
1 0 , 0 0 0 b a r r e l s o f p r o d u c t
p e r
d a y ,
b y
e l i m i n a t i n g
t r a d i t i o n a l
wax
u p g r a d i n g
p r o c e s s e s . T h i s
c a t a
l y t i c p r o c e s s
i s
i d e a l
f o r d i s t r i b u t e d
d i e s e l
f u e l p r o d u c t i o n
p l a n t s s u c h
as g a s
t o
l i q u i d s p r o d u c t i o n
a n d
o t h e r
a p p l i c a t i o n s
t h a t r e q u i r e o p t i m i z e d e c o n o m i c s
b a s e d
o n s u p p o r t i n g d i s
t r i b u t e d feedstock e s o u r c e s .
7/24/2019 Us 20140250770
2/10
P a t e n t
A p p l i c a t i o n
P u b l i c a t i o n
S e p . 1 1 , 2 0 1 4 S h e e t 1 0 f
2
US
2 0 1 4 / 0 2 5 0 7 7 0
A 1
. 1
F l
7/24/2019 Us 20140250770
3/10
P a t e n t
A p p l i c a t i o n
P u b l i c a t i o n
S e p . 1 1 , 2 0 1 4 S h e e t
2
0 f
2
US
2 0 1 4 / 0 2 5 0 7 7 0
A 1
F T G
7/24/2019 Us 20140250770
4/10
US 014/0250770
A 1
CATALYST
AND
PROCESS FOR THE
PRODUCTION
OFDIESELFUELFROM
NATURAL AS, NATURAL
GAS IQUIDS,
OR
OTHER
GASEOUS
FEEDSTOCKS
CROSS-REFERENCE
TO RELATED
APPLICATIONS
[ 0 0 0 1 ] N o t
p p l i c a b l e .
STATEMENT REGARDING FEDERALLY
SPONSORED RESEARCH ORDEVELOPMENT
[ 0 0 0 2 ]
N o t
p p l i c a b l e .
INCORPORATION-BY-REFERENCE OF
MATERIAL SUBMITTED ON
A
COMPACT ISC
[ 0 0 0 3 ]
N o t
p p l i c a b l e .
BACKGROUND OFTHE
INVENTION
[ 0 0 0 4 ]
1 .
F i e l d
o f
t h e I n v e n t i o n
[ 0 0 0 5 ]
T h i s
i n v e n t i o n p e r t a i n s g e n e r a l l y t o
a u n i q u e p r o
c e s s a n d
c a t a l y s t
s y s t e m
f o r
t h e
p r o d u c t i o n o f
a
premium
d i e s e l
f r o m
s y n t h e s i s g a s
t h a t
i s p r o d u c e d
f r o m
n a t u r a l
g a s ,
n a t u r a l
g a s l i q u i d s ,
c a r b o n
d i o x i d e , o r o t h e r
s i m i l a r f e e d
s t o c k s . The p r e s e n t
i n v e n t i o n
p e r t a i n s
t o
c a t a l y t i c p r o c e s s e s
t h a t
a l l o w
f o r
t h e e l i m i n a t i o n o f c o s t l y a n d complex wax
c r a c k i n g , h y d r o i s o m e r i z a t i o n , a n d / o r o t h e r u p g r a d i n g a n d
r e ? n i n g s t e p s ,
commonly
m p l o y e d n t r a d i t i o n a l G a s t o
L i q
u i d s
o r
G T L ) , t h u s
e n a b l i n g
t h e e c o n o m i c a l
p r o d u c t i o n
o f
d i e s e l f u e l
o r
d i e s e l f u e l b l e n d i n g s t o c k s from d i s t r i b u t e d
p r o d u c t i o n p l a n t s t h a t t y p i c a l l y p r o d u c e l e s s t h a n 1 0 , 0 0 0
b a r r e l s
p e r d a y , a l t h o u g h much
l a r g e r
p l a n t s c a n u s e t h e s e
p r o c e s s e s .
[ 0 0 0 6 ]
2 . D e s c r i p t i o n o f R e l a t e d A r t
[ 0 0 0 7 ]
Global
demand
f o r
energy
c o n t i n u e s
t o
r i s e a t
a
s i g n i ? c a n t r a t e ,
p a r t i c u l a r l y among e v e l o p i n g i n d u s t r i a l i z e d
n a t i o n s .
N a t u r a l g a s ,
n a t u r a l
g a s l i q u i d s ,
w a s t e C 0 2 , a s s o c i
a t e d s t r a n d e d o r ?ared g a s , and combinations t h e r e o f a r e
becoming
m o r e
a t t r a c t i v e
a s energy sources
due t o
t h e
i n c r e a s e i n p r o d u c t i o n o f
t h e s e g a s e s w o r l d w i d e .
[ 0 0 0 8 ] I t i s
known
n t h e a r t
t h a t n a t u r a l
g a s o r o t h e r f e e d
s t o c k s
o u t l i n e d a b o v e c a n b e c o n v e r t e d
i n t o s y n t h e s i s
g a s
( o r
h y d r o g e n a n d c a r b o n m o n o x i d e ) f r o m a v a r i e t y
o f known
t h e r m o c h e m i c a l c o n v e r s i o n
m e t h o d s ,
i n c l u d i n g
p a r t i a l
o x i
d a t i o n , a u t o - t h er m a l r e f o r m i n g ,
s t e a m
m e t h a n e r e f o r m i n g ,
d r y r e f o r m i n g , a n d o t h e r p r a c t i c e d m e t h o d s t h a t a r e known n
t h e a r t .
T e c h n o l o g i e s
f o r t h e p r o d u c t i o n o f
s y n g a s
f r o m
o t h e r
c a r b o n a c e o u s
r e s o u r c e s a r e
a l s o w i d e l y
known and emerging
p r o c e s s e s
a r e
a l s o
u n d e r d e v e lo p m e n t .
[ 0 0 0 9 ]
The a t a l y t i c h y d r o g e n a t i o n o f c a r b o n
m o n o x i d e o
p r o d u c e
i g h t
g a s e s , l i q u i d s a n d w a x e s ,
r a n g i n g
f r o m m e t ha n e
t o
h e a v y
h y d r o c a r b o n s
( C 1 0 0 a n d h i g h e r ) i n a d d i t i o n t o
o x y
g e n a t e d h y d r o c a r b o n s , i s t y p i c a l l y r e f e r r e d t o F i s c h e r - T r o p
s c h o r F - T )
s y n t h e s i s .
T r a d i t i o n a l F - T p r o c e s s e s
p r i m a r i l y
p r o d u c e a
h i g h
w e i g h t
o r
w t .
)
F - T
wax ( C 2 5 a n d h i g h e r )
f rom t h e c a t a l y t i c c o n v e r s i o n p r o c e s s . These F-T waxes a r e
t h e n
h y d r o c r a c k e d
a n d / r f u r t h e r p r o c e s s e d o
p r o d u c e
d i e s e l ,
n a p h t h a ,
a n d o t h e r f r a c t i o n s .
D u r i n g
t h i s h y d r o c r a c k i n g p r o
c e s s , l i g h t h y d r o c a r b o n s a r e a l s o
p r o d u c e d , which
m a y
r e q u i r e a d d i t i o n a l u p g r a d i n g t o
p r o d u c e v i a b l e
p r o d u c t s .
Some
of
h e s e
p r o c e s s e s
a r e
k nown
and
e s c r i b e d i n t h e a r t .
[ 0 0 1 0 ]
F o r e x am p l e ,
US. a t . N o .
6 , 2 6 2 , 1 3 1 B1
( S y n t r o
l e u m ) , i s s u e d J u l . 1 7 , 2 0 0 1 , d e s c r i b e s a
s t r u c t u r e d
F i s c h e r
T r o p s c h c a t a l y s t s y s t e m and
ethod
h a t i n c l u d e s a t l e a s t o n e
S e p . 1 1 , 2 0 1 4
s t r u c t u r e
h a v i n g a c a t a l y t i c
s u r f a c e ,
s u c h c a t a l y t i c s u r f a c e
h a v i n g a l i n e a r
dimension
e x c e e d i n g
20
mm, a v o i d
r a t i o
e x c e e d i n g
0 . 6 ,
and
a c o n t o u r t ha t c a u s e s
n o n - T a y l o r
?ow
when
CO n d H2 p a s s t h r o u g h t h e s t r u c t u r e . F - T c a t a l y s t s ,
i n c l u d i n g i r o n
and
o b a l t ,
a r e d e s c r i b e d
i n
t h e
p a t e n t .
[ 0 0 1 1 ]
US.
a t .
N o .
7 , 4 0 4 , 9 3 6
( V e l o c y s ,
I n c . ) i s s u e d J u l .
2 9 , 2 0 0 8 , d e s c r i b e s a m i c r o - c h a n n e l r e a c t o r
s y s t e m
and a t a
l y s t s
u s e d i n t h e m i c r o - c h a n n e l r e a c t o r s y s t e m
t o p r o d u c e
heavy h y d r o c a r b o n s from a
s y n g a s
s t e a m .
[ 0 0 1 2 ]
US.
P a t .
N o .
4 , 4 9 9 , 2 0 9
S h e l l O i l
C o m p a n y ) ,
i s s u e d F e b . 1 2 , 1 9 8 5 , d e s c r i b e s a F i s c h e r - T r o p s c h c a t a l y s t
p r e p a r e d by
m p r e g n a t io n o f
a
s i l i c a c a r r i e r w i t h
a s o l u t i o n
o f
Z i r c o n i u m
a n d t i t a n i u m , f o l l o w e d by
c a l c i n a t i o n
a n d o t h e r
p r e p a r a t i o n s t e p s .
[ 0 0 1 3 ] US. a t .
N o .
5 , 6 2 0 , 6 7 0 ( R e n t e c h , I n c . ) , i s s u e d A p r .
1 5 , 1 9 9 7 , d e s c r i b e s
a
c a t a l y t i c
p r o c e s s
c o n v e r t i n g h y d r o g e n
and
c a r b o n
monoxide n a
F i s c h e r - T r o p s c h
s y n t h e s i s r e a c t o r
u s i n g a p r o m o t e d i r o n o x i d e c a t a l y s t s l u r r y .
[ 0 0 1 4 ] T h e s e p a t e n t s d e s c r i b e c a t a l y s t s t h a t f o r m h i g h
h y d r o c a r b o n
e a c t i o n p r o d u c t s e . g . , w a x ) h a t r e q u i r e f u r t h e r
p r o c e s s i n g ,
i n c l u d i n g
h y d r o - p r o c e s s i n g
a n d
o t h e r
u p g r a d i n g
p r o c e s s e s , to p r o d u c e d i e s e l f u e l o r d i e s e l
b l e n d s t o c k
( C 8
[ 0 0 1 5 ]
H y d r o c r a c k i n g a n d
o t h e r
u p g r a d i n g p r o c e s s e s a d d
s i g n i ? c a n t
e x p e n s e
a n d c o m p l e x i t y t o a p l a n t d e s i g n . S u c h
p r o c e s s e s c a n
b e u s t i ? e d
f o r
l a r g e ,
r e ? n e r y s c a l e
p l a n t s
s u c h
a s
t r a d i t i o n a l
g a s t o l i q u i d s p l a n t s .
However
o r
s m a l l e r , d i s
t r i b u t e d a p p l i c a t i o n s t h a t r e q u i r e l o w e r
v o l u m e s
o f e e d s t o c k
f o r
g a s - t o - l i q u i d s ( G T L ) , a n d o t h e r p l a n t s t h a t p r o d u c e l e s s
t h a n
a p p r o x i m a t e l y
1 0 , 0 0 0 b a r r e l s p e r d a y , p l a n t d e s i g n s t h a t
i n c o r p o r a t e
t r a d i t i o n a l
F - T p r o c e s s e s t h a t i n c l u d e
h y d r o c
r a c k i n g a n d o t h e r e x p e n s i v e
u p g r a d i n g
p r o c e s s e s may o t
b e
e c o n o m i c a l l y v i a b l e .
T o d a t e , F - T t y p e
c a t a l y s t a n d
c a t a l y t i c
p r o c e s s p l a n t
d e s i g n s
h a v e
n o t
b e e n a v a i l a b l e
t o s u p p o r t t h es e
s m a l l e r , d i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o n s .
[ 0 0 1 6 ]
A c c o r d i n g l y , t h e r e i s a n
i n c r e a s i n g
need o r a c a t a
l y t i c p r o c e s s
t h a t can i r e c t l y
c o n v e r t s y n g a s
i n t o a d i e s e l f u e l
w i t h a h i g h y i e l d a t r e l a t i v e l y l o w c o s t u n d e r
m i l d
o p e r a t i n g
c o n d i t i o n s . There
i s
a l s o a need f o r a c a t a l y t i c p r o c e s s t h a t
d o e s
n o t
r e q u i r e
t r a d i t i o n a l
m a j o r
t r a d i t i o n a l
h y d r o c r a c k i n g
a n d u p g r a d i n g
s t e p s ,
t h u s
e n a b l i n g
t h e
e c o n o m i c
p r o d u c t i o n
o f d i s t r i b u t e d
GTL.
The r e s e n t
i n v e n t i o n
m e e t s t h e s e
n e e d s
a s
w e l l
a s
o t h e r s and r o v i d e s a s u b s t a n t i a l improvement
over
t h e
p r i o r
a r t .
BRIEF SUMMARY OFTHE INVENTION
[ 0 0 1 7 ] Embodiments o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n p r o v i d e a
c a t a l y t i c p r o c e s s u s i n g a c a t a l y s t t o d i r e c t l y p r o d u c e a d i e s e l
f u e l
f r o m
s y n g a s
a t
h i g h
y i e l d s ,
w h e r e
t h e
c a t a l y t i c
p r o c e s s
p r o d u c e s p r i m a r i l y
d i e s e l
f u e l w i t h some i g h t
w a x .
The i g h t
wax s ? r s t d i s t i l l e d t o remove
any i e s e l
f u e l
range r o d u c t s
a n d
t h e
r e m a i n i n g
l i g h t wax
from
t h e d i s t i l l a t i o n
p r o c e s s i s
t h e n
r e c y c l e d b a c k
t o
t h e
s y n g a s
p r o d u c t i o n
s t e p
w h e r e b y
a d d i t i o n a l s y n g a s
i s
p r o d u c e d
f o r t he s u b s e q u e n t
p r o d u c t i o n
o f a d d i t i o n a l d i e s e l f u e l .
[ 0 0 1 8 ] T r a d i t i o n a l F - T p r o c e s se s b e f o r e h y d r o p r o c e s s i n g
o r u p g r a d i n g
produce a m a j o r i t y
o f
wax
and
o n l y a s m a l l
amount o r no d i e s e l
f u e l and
t h e n r e q u i r e major n i t o p e r a
t i o n s i n
o r d e r
to
produce
u e l s s u i t a b l e f o r s a l e
i n t o
t h e mar
k e t . T h u s , p r o d u c i n g a
p r o d u c t
f r a c t i o n w i t h a
m a j o r i t y
i n
t h e
d i e s e l
f u e l r a n g e
w i t h
t h e b a l a n c e o f t h e
n o n - g a s p h a s e
p r o d
u c t s
i n v o l v i n g
a
l i g h t w a x , w i t h o u t
r e q u i r i n g
m a j o r r a d i t i o n a l
7/24/2019 Us 20140250770
5/10
US 014/0250770
A 1
h y d r o p r o c e s s i n g
o r
o t h e r u p g r a d i n g
s t e p s ,
r e q u i r e s a s i g n i ?
c a n t l y d i f f e r e n t c a t a l y s t
a n d
p r o c e s s t h a n h a s
b e e n u s e d
i n t h e
p a s t .
[ 0 0 1 9 ] T y p i c a l r a w
p r o d u c t s
o f F-T
s y n t h e s i s
i n c l u d e a
m a j o r i t y
o f w a x e s ,
a n d
a r e
h y d r o p r o c e s s e d
to
r e d u c e
b o i l i n g
p o i n t . As p a r t o f t h i s
p r o c e s s h y d r o p r o c e s s i n g
r e m o v e s t h e
o x y g e n a t e s
p r o d u c e d
d u r i n g t h e p r o c e s s
b y
c o n v e r t i n g
t h e m
t o c o r r e s p o n d i n g p a r a ? i n s .
T h e
c o m p l e t e r e m o v a l o f o x y g e n
a t e s i n c l u d i n g
h i g h m o l e c u l ar
w e i g h t l i n e a r a l c o h o l s i s
u n d e
s i r a b l e s i n c e t h e s e a l c o h o l s p r o v i d e
g o o d
u b r i c i t y p r o p e r t i e s .
[ 0 0 2 0 ]
U s i n g t h e s u p p o r t e d
c a t a l y s t a n d
p r o c e s s d e s c r i b e d
h e r e i n ,
t h e c a t a l y t i c p r o c e s s c a n p r o d u c e a p r o d u c t d i s t r i b u
t i o n
t h a t
c o m p r i s e s a p p r o x i m a t e l y / 3 o f h e l i q u i d
p r o d u c t
i n
t h e d i e s e l f u e l r a n g e c o m p r i s i n g a m a j o r i t y o f h y d r o c a r b o n s
i n t h e C8-C24 a n g e . The a l a n c e
o f
t h e
n o n - g a s
p h a s e mate
r i a l
c o n s i s t s o f
a
l i g h t wax t h a t c a n b e e a s i l y p r o c e s s e d
i n t o
d i e s e l f u e l r a n g e
h y d r o c a r b o n s
o r
r e c y c l e d back
o t h e s y n g a s
g e n e r a t o r
t o
p r o d u c e a d d i t i o n a l s y n g a s .
[ 0 0 2 1 ] P o s t p r o c e s s i n g o r r e c y c l i n g o f t h e r e m a i n i n g wax
f r a c t i o n
e n a b l e
t h e
p r o d u c t i o n
o f
100
i esel
f u e l
u s i n g
t h e
p r o p o s e d p r o c e s s . The i g h t wax f t e r d i s t i l l a t i o n p r o d u c e d
f r o m h i s p r o c e s s i s u n i q u e
n t h a t
t h e h y d r o c a r b o n s c o n t a i n e d
i n
t h e wax o n s i s t
of
o r e a t e r t h a n 0 . 5 w t .
f each carbon
number
r e a t e r
t h a n
C35 f o r e x a m p l e ,
e a c h c a r b o n number
C 3 5 , C 3 6 , e t c . e a c h c o n s i s t o f no g r e a t e r t h a n 0.5
t .
% ) .
[ 0 0 2 2 ] Embodiments o f t h e i n v e n t i o n
p r o v i d e
d e s i r a b l e
c o m b i n a t i o n s
o f a r i a b l e s t o p r o d u c e a p r o c e s s and
a t a l y s t s
t h a t p r o d u c e a
h i g h
i e s e l
f r a c t i o n
y i e l d i r e c t l y f r o m s y n g a s .
[ 0 0 2 3 ] A a r i e t y o f c a t a l y s t p a r a m e t e r s o f t h e c a t a l y s t
makes t
u n i q u e
a n d
a l l o w f o r
e ? i c i e n t o p e r a t i o n .
S t r u c t u r a l
p a r a m e t e r s i n c l u d e
s u p p o r t
m a t e r i a l which ma y i n c l u d e
A 1 2 0 3 , S i O Z ,
a c t i v a t e d
c a r b o n , c a r b o n
n a n o t u b e s ,
z e o l i t e s , o r
o t h e r
s u p p o r t m a t e r i a l s s i z e ,
s h a p e ,
p o r e d i a m e t e r , s u r f a c e
a r e a ,
c r u s h s t r e n g t h , e f f e c t i v e p e l l e t r a d i u s ,
a n d
o t h e r
param
e t e r s a s
described
h e r e i n .
[ 0 0 2 4 ] A
n i q u e c o m b i n a t i o n
o f t he s e p a r a m e t er s p r o v i d e
f o r a n
e f f e c t i v e c a t a l y s t t h a t
p r o d u c e s the u n i q u e p r o d u c t .
P r o c e d u r e s
f o r
t h e
r e d u c t i o n
o f t h e c a t a l y s t a n d t h e t y p e o f
r e a c t o r
used
i n t h e p r o c e s s
a r e
a l s o i m p o r t a n t f a c t o r s
t h a t
d e t e r m i n e s e l e c t i v i t y t o p r o d u c t .
[ 0 0 2 5 ] As a s
b e e n
shown
h r o u g h e s t i n g , v a r i a t i o n s o f
t h e
parameters
mentioned
above
can
have
a
dramatic
e f f e c t
on
p r o d u c t d i s t r i b u t i o n i n
some e m b o d i m e n t s .
F o r
e x a m p l e ,
? n d i n g
t h e o p t i m a l s u p p o r t , m e t a l s l o a d i n g , c r y s t a l l i n e s i z e ,
p o r e
d i a m e t e r ,
s u r f a c e
a r e a , c r u s h
s t r e n g t h , a n d e f f e c t i v e p e l
l e t r a d i u s o f a s u p p o r t e d
catal y st
c a n
c h a n g e
t h e p r o d u c t
d i s t r i b u t i o n and
can
make d i f f e r e n c e
between an economi
c a l d i s t r i b u t e d p l a n t a n d o n e
t h a t
r e q u i r e s
e x p e n s i v e
u p g r a d
i n g
p r o c e s s e s . F u r t h e r , the
r e d u c t i o n p r o c e d u r e s a n d
t y p e o f
r e a c t o r used i n t h e p r o c e s s
a r e
i n t e g r a l to
o b t a i n i n g
t h e
d e s i r e d
y i e l d s .
[ 0 0 2 6 ] I n
o n e
a s p e c t
o f
h e
i n v e n t i o n ,
t h e
p r o c e s s c o m p r i s e s
r e a c t i n g a
f e e d g a s
e . g . , s y n g a s ,
c l e a n e d up
s y n g a s ,
and
o t h e r s ) w i t h a
s u p p o r t e d
catal y st
t o p r o d u c e
a
p r o d u c t s t r e a m
c o m p r i s i n g d i e s e l f u e l , g a s e s
a n d
a l i g h t w a x , w h e r e i n a f t e r
t h e
l i g h t
wax r a c t i o n
i s
d i s t i l l e d , t h e
d i s t r i b u t i o n
o f t h e p r o d
u c t a p p r o x i m a t e s g r e a t e r t h a n 2 / 3
d i e s e l f u e l
a n d a p p r o x i
m a t e l y e s s t h a n
/ 3 wax
u t o f
h e
n o n - g a s p h as e c o m p o n e n t s .
[ 0 0 2 7 ] I n one embodiment f h e i n v e n t i o n , t h e
l i g h t
wax
s
d i s t i l l e d
a s
p a r t o f t h e i n t e g r a t e d p r o c e s s
w h e r e b y
t h e l i g h t
wax
f r a c t i o n i s f e d i n t o a
d i s t i l l a t i o n
column
whereby
t h e
d i s t i l l a t i o n
column
s
o p e r a t e d o p r o d u c e
a
u s a b l e
d i e s e l
f u e l
f r a c t i o n i n t h e
a p p r o x i m a t e C8-C24
r a n g e which s
b l e n d e d
w i t h h e
d i e s e l f u e l
f r a c t i o n
d i r e c t l y p r o d u c e d b y
h e
c a t a l y s t .
S e p . 1 1 , 2 0 1 4
[ 0 0 2 8 ] I n
a n o t h e r
embodiment
of t h e
i n v e n t i o n ,
an
o v e r
head
t r e a m , a
bottom
t r e a m ,
and
t l e a s t
one
i d e stream
r e
withdrawn fr om h e
d i s t i l l a t i o n c o l u m n .
The
i e s e l
f u e l p r o
duced from h e d i s t i l l a t i o n p r o c e s s
i s
a n i d e a l
s y n t h e t i c d i e s e l
t h a t
m e e t s
ASTM
p e c i ? c a t i o n s i n c l u d i n g
? a s h
p o i n t ,
D90
d i s t i l l a t i o n .
[ 0 0 2 9 ] I n
a n o t h e r
embodiment
o f t h e i n v e n t i o n , t h e d i s t i l
l a t i o n column
s f e d b o t h
t h e l i g h t wax
a n d
l i q u i d f r a c t i o n
p r o d u c e d f r o m t h e c a t a l y s t a n d t h e d i s t i l l a t i o n c o l u m n i s
o p e r a t e d
t o p r o d u c e
t h re e s t r e a m s
i n c l u d i n g
a n a p h t h a f r a c
t i o n
( a p p r o x i m a t e l y C 4 - C 7 ) ,
a d i e s e l
f u e l
f r a c t i o n ( a p p r o x i
m a t e l y C8-C24
r a n g e ) , a n d a wax f r a c t i o n
( a p p r o x i m a t e l y
C 2 5 + ) .
[ 0 0 3
]
I n a n o t h e r
e m b o d i m e n t
o f he i n v e n t i o n , the n a p h t h a
f r a c t i o n i s r e c y c l e d b a c k t o t h e s y n g a s g e n e r a t i o n u n i t t o
p r o d u c e
a d d i t i o n a l
s y n g a s t h a t i s s u b s e q u e n t l y u s e d t o p r o
duce
m o r e
i e s e l f u e l
a s
described h e r e i n .
[ 0 0 3 ] I n
a n o t h e r embodiment
f
h e
i n v e n t i o n ,
t h e
r e m a i n
i n g wax r a c t i o n s
r e c y c l e d
b a c k to t h e s y n g a s
g e n e r a t i o n
u n i t
t o
p r o d u c e
a d d i t i o n a l
s y n g a s
t h a t
i s
s u b s e q u e n t l y
u s e d
t o
produce more i e s e l
f u e l
a s d e s c r i b e d h e r e i n .
[ 0 0 3 2 ] I n
a n o t h e r
embodiment
o f t h e
i n v e n t i o n ,
t h e wax
t h a t
i s
r e c y c l e d b a c k t o
t h e
s y n g a s g e n e r a t i o n u n i t
w h e r e b y
t h e s y n g a s g e n e r a t i o n u n i t i s a n o n - c a t a l y t i c p a r t i a l o x i d a t i o n
(PDX)
s y s t e m
a n d t h e wax s c o n v e r t e d a l o n g w i t h t h e p r i
mary e e d s t o c k
which ma y
e n a t u r a l g a s , n a t u r a l g a s l i q u i d s ,
or combinations t h e r e o f .
[ 0 0 3 3 ] I n a n o t h e r e m b o d i m e n t o f he i n v e n t i o n , the n a p h t h a
f r a c t i o n
from t h e
d i s t i l l a t i o n u n i t i s a l s o r e c y c l e d a n d c o n
v e r t ed a l o n g w i t h
t h e wax
n d p r i m a r y f e e d s t o c k i n t o
s y n g a s .
[ 0 0 3 4 ] I n e m b o d i m e n t s
o f the
i n v e n t i o n ,
t h e
m e t a l c a t a l y s t
m a y
be
c o b a l t , i r o n , n i c k e l , o r a c o m b i n a t i o n o f t h e s e m e t a l s
d e p o s i t e d t
g r e a t e r
t h a n 5 w e i g h t p e r c e n t w t . ) n
g a mma
a l u m i n a ,
s i l i c a ,
o r a n o t h e r s u p p o r t m a t e r i a l a l o n g
w i t h one
r
more
promoters
a t
about
0 . 0 1 w t .
o
about 1 0
w t .
,
based
o n t h e t o t a l
w e i g h t o f
t h e
s u p p o r t e d
c a t a l y s t .
[ 0 0 3 5 ] The promoters may
n c l u d e
one
o r
more
of h e
f o l
l o w i n g :
c e r i u m ,
r u t h e n i u m , l a n t h a n u m , p l a t i n u m , r h e n i u m .
g o l d ,
n i c k e l ,
o r r h o d i u m .
I n
one embodiment
f
h e i n v e n t i o n ,
t h e c a t a l y s t h a s a m ean
pore
i a m e t e r
g r e a t e r
t h a n 8 nm. The
ca t a l y s t m a y
be
a l o b e d
e x t r u d a t e ,
a
s p h e r e ,
g r a n u l e ,
o r o t h e r
s h a p e t h a t a l l o w s f o r e f ? c i e n t o p e r a t i o n i n a c a t a l y s t b e d .
I d e a l l y ,
the l o b e d
s u p p o r t
c o n s i s t i n g o f
i t h e r
t h r e e ,
f o u r , o r
?ve l o b e s w i t h two o r more
f
t h e l o b e s b e i n g l o n g e r and h e
o t h e r t w o
s h o r t e r , w i t h b o t h
the
l o n g e r
l o b e s
b e i n g
s y m m e t r i c
a n d t h e s h o r t e r l o b e s
b e i n g s y m m e t r i c .
[ 0 0 3 6 ]
The
d i s t a n c e from t h e
m i d - p o i n t o f
t h e
s u p p o r t o r
t h e m i d - p o i n t o f e a c h l o b e i s c a l l e d t h e e f f e c t i v e p e l l e t
r a d i u s which
i s a n i m p o r t a n t
p a r a m e t e r t o
a c h i e v e t h e
d e s i r e d
s e l e c t i v i t y
t o
d i e s e l f u e l
p r o d u c t .
[ 0 0 3 7 ] P r o d u c t i o n
m e t h o d s o f the
c a t a l y s t i n c l u d e
i m p r e g
n a t i o n a n d
o t h e r
m e t h o d s
o f p r o d u c t i o n
commonly
u s e d i n
t h e i n d u s t r y
and a r e
d e s c r i b e d
i n
t h e
a r t .
[ 0 0 3 8 ]
C o n v e n t i o n a l h i g h
s u r f a c e a r e a
c a t a l y s t
s u p p o r t s
h a v e an v e r a g e p o r e d i a m e t e r l e s s t h a n 1 0 0 a n g s t r o m s . Sup
p o r t s t h a t
h a v e
been e n g i n e e r e d t o
h a v e
an a v e r a g e p o r e
volume g r e a t e r than 40 c c /
g
o r
an
a v e r a g e pore diameter
g r e a t e r
t h a n
8 0
a n g s t r o m s w i l l
h a v e s u r f a c e
a r e a m u c h o w e r
t h a n 1 5 0 m2/ a n d c r u s h s t r e n g t h w i l l b e below
2
l b s / m m .
A c h i e v i n g
t h e a b o v e c o m b i n a t i o n o f a r i a b l e s i s u n i q u e i n
t h e
a r t i . e . the u n i q u e c o m b i n a t i o n o f h i g h s u r f a c e a r e a , l a r g e
p o r e
volume
n d p o r e
d i a m e t e r ,
a n d
s u ? i c i e n t
c r u s h s t r e n g t h ) .
To e n s u r e a c r u s h s t r e n g t h a s high a s 2 lbs/mm, t h e
c a r r i e r
7/24/2019 Us 20140250770
6/10
US 014/0250770
A 1
would
a v e
t o
b e
c a l c i n e d
a t
v e r y
h i g h t e m p e r a t u r e s
( > 1 , 8 0 0
F ) a t t h e e x p e n s e o f l o s i n g
s u b s t a n t i a l
s u r f a c e a r e a .
[ 0 0 3 9 ] The a t a l y s t s u p p o r t u s e d h a s a n a v e r a g e p o r e diam
e t e r g r e a t e r
t h a n a b o u t
80
a n g s t r o m s ,
a mean f f e c t i v e p e l l et
r a d i u s
l e s s
t h a n
6 0 0
m i c r o n s , a
c r u s h
s t r e n g t h
o f
g r e a t e r
t h a n
3
l b s / m m , and
a
BET
u r f a c e
a r e a of r e a t e r
t h a n
150 m2/
and d i s p e r s i o n
v a l u e
o f
4 . h i s
c o m b i n a t i o n
o f a r i a b l e s
i s
u n i q u e .
[ 0 0 4 0 ] S u p p o r t t y p e s t h a t h a v e b e e n f o u n d t o b e o f b e n e ? t
t o
m a x i m i z i n g
d i e s e l
f u e l y i e l d i n c l u d e a l u m i n a , a l u m i n a /
s i l i c a
c o m b i n a t i o n s , a c t i v a t e d c a r b o n , c a r b o n n a n o t u b e s , c a r
bon
a n o ? b e r s ,
a n d / r z e o l i t e
b a s e d
s u p p o r t s .
[ 0 0 4 1 ] I t h a s
b e e n
d i s c o v e r e d t h a t t h e s u p p o r t e d c a t a l y s t
i n
a c c o r d a n c e w i t h t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n ,
when s e d i n a
?xed
bed r e a c t o r and u s i n g a u n i q u e
i n - s i t u
r e d u c t i o n p r o c e s s i s
v e r y
e f f e c t i v e a n d p r o d u c e s
a
h i g h s e l e c t i v i t y
t o
d i e s e l t y p e
f u e l p r o d u c t .
[ 0 0 4 2 ]
The
i e s e l
f u e l
p r o d u c e d
from
h e
p r o c e s s i n a c c o r
d a n c e
w i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
i s
i d e a l f o r
b l e n d i n g w i t h
a
p e t r o l e u m
d i e s e l t o
improve
t s c e t a n e c o n t e n t
and
o
r e d u c e
s u l f u r
n t h e b l e n d e d
u e l .
The
i esel
f u e l h a s l u b r i c i t y r a n g i n g
f rom 200
micron
o
475 micron e r
ASTM 6079.
[ 0 0 4 3 ] A
u r t h e r
a s p e c t
o f h i s
i n v e n t i o n i s t o s p l a s h
b l e n d
t h e
d i e s e l
f u e l w i t h
a
s m a l l p e r c e n t a g e o f c o l d
?ow
m p r o v e r
s u c h
t ha t
i t
c a n
meet
s p e c i ? c a t i o n s
f o r
n e a t f u e l o p e r a t i o n i n
c o l d
c l i m a t e s .
BRIEF
DESCRIPTION
OF
THE DRAWINGS
[ 0 0 4 4 ] The n v e n t i o n w i l l
b e
more u l l y u n d e r s t o o d
b y
r e f
e r e n c e t o t h e
f o l l o w i n g
d r a w i n g s which a r e f o r
i l l u s t r a t i v e
p u r p o s e s o n l y .
[ 0 0 4 5 ]
F I G . 1
shows
a
p r o c e s s
?ow i a g r a m w i t h I t e m s A
t h r o u g h E , e a c h o f
w h i c h
p r e s e n t i n g d i f f e r e n t p r o c e s s s t e p s
from h e p r o d u c t i o n o f s y n g a s t o p r o c e s s i n g a d i e s e l
f u e l .
[ 0 0 4 6 ]
F I G .
2
shows
t h e
e f f e c t i v e p e l l e t
r a d i u s
o f
a
l o b e d
and a s p h e r i c a l s u p p o r t and a l s o shows
i f f e r e n t
s i z e d l o b e s
on
h e
l o b e d c a t a l y s t .
DETAILED
DESCRIPTION
OFTHE INVENTION
[ 0 0 4 7 ] Embodiments o f
t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n p r o v i d e
a
c a t a l y t i c p r o c e s s t h a t
p r o d u c e s d i e s e l
t y p e f u e l s ( w h i c h
i n c l u d e
a m a j o r i t y o f C S - C 2 4
h y d r o c a r b o n s ) w i t h h i g h s e l e c
t i v i t y , w h i l e
m i n i m i z i n g
F - T wax w h i c h
i n c l u d e s
a m a j o r i t y
o f
C2; y d r o c a r b o n s ) p r o d u c t i o n u s i n g
a u n i q u e
a t a l y s t
a n d
p r o c e s s . I n
t h i s
c o n t e x t , s e l e c t i v i t y
r e f e r s t o
moles
o f
r e f
e r e n c e d
f u e l
p r o d u c t
formed
e r mole o f CO
o n v e r t e d .
[ 0 0 4 8 ] I n
the
p r e f e r r e d e m b o d i m e n t
d e s c r i b e d h e r e i n , t h e
p r o d u c t
i s
a d i e s e l t y p e f u e l
o r
d i e s e l t y p e f u e l b l e n d s t o c k
c o n s i s t i n g o f
a j o r i t y
o f C S - C 2 h y d r o c a r b o n s a n d a m i n i m a l
amount
of
wax
( C 2 4 + )
whereby
t h e
wax
produced
s
a
wax
p r o d u c ed f r o m h i s
p r o c e s s i s u n i q u e
i n t h a t t h e
h y d r o c a r b o n s
c o n t a i n e d i n
t h e
wax c o n s i s t
of
no g r e a t e r t h a n 0 . 5
w t . f
e a c h c a r b o n number
g r e a t e r
t h a n C35 f o r
e x a m p l e ,
e a c h
c a r b o n number 3 5 , C 3 6 , e t c . e a c h
c o n s i s t
o f no r e a t e r t h a n
0.5
t . % ) .
[ 0 0 4 9 ] H e r e i n a f t e r ,
t h e
d i e s e l f u e l o r d i e s e l
b l e n d s t o c k
f r a c
t i o n
t ha t c o n s i s t s o f h y d r o c a r b o n s w i t h a m a j o r i t y i n t h e
CS-C24 r a n g e i s r e f e r r e d
to a s
d i e s e l
f u e l .
A r o c e s s i n
a c c o r d a n c e
w i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
d e s c r i b e d h e r e i n p r o
d u c e s
a
n o n - g a s
p r o d u c t d i s t r i b u t i o n
o f a b o u t
2 / 3 d i e s e l f u e l
and a b o u t 1 / 3 l i g h t wax.
[ 0 0 5 0 ] T h e p r o d u c t p r o d u c e d
d i r e c t l y f r o m t h e
a p p l i c a t i o n
o f
t h i s i n v e n t i o n i s
a
h i g h
c e t a n e
d i e s e l
t y p e f u e l o r
h i g h
S e p . 1 1 , 2 0 1 4
c e t a n e d i e s e l
t y p e
f u e l b l e n d s t o c k .
C o n t r a r y
t o t h e
t r a d i t i o n a l
F - T p r o d u c t ,
i n
e m b o d i m e n t s o f t h e
i n v e n t i o n ,
t h e
d i e s e l
f u e l
c a n b e p r o d u c e d
d i r e c t l y
f r o m
s y n g a s a t
h i g h
y i e l d s b y
p a s s
i n g
t h e s y n g a s t hr o u g h a
F-T
r e a c t o r i n a s i n g l e
p a s s
o r
by
o p e r a t i n g
r e a c t o r s
i n
s e r i e s t o
a c h i e v e
a
h i g h
o v e r a l l
c a r b o n
c o n v e r s i o n .
I n
o t h e r e m b o d i m e n t s , u n c o n v e r t e d s y n g a s
i s
r e c y c l e d o
t h e
h e a d o f h e
r e a c t o r
a n d b l e n d e d w i t h i n c o m i n g
f e e d
g a s .
[ 0 0 5 1 ] The
i e s e l
f u e l i s
l i q u i d
u n d e r a m b i e n t c o n d i t i o n s
e . g . ,
a t
7 2 F . a n d a t m o s p h e r i c p r e s s u r e ) .
T h e
l i q u i d
h y d r o
c a r b o n p r o d u c t
o f t h e p r e s e n t
c a t a l y t i c
r e a c t i o n
t h a t
i s
p r o
duced from F-T c a t a l y t i c r e a c t i o n can
be used
d i r e c t l y
a s
a
d i e s e l blending
stock o r
a s
a
neat f u e l without
a need
t o
e m p l o y c o s t l y
r e ? n i n g o r
u p g r a d i n g p r o c e s s e s . T h e
b l e n d
s t o c k
i m p r o v e s c e t a n e number a n d r e d u c e s s u l f u r o f t y p i c a l
p e t r o l e u m d e r i v e d d i e s e l
f u e l s .
The l e n d s t o c k a l s o h a s s u p e
r i o r
l u b r i c i t y p r o p e r t i e s . I f t he o r i g i n a l
f e e d s t o c k f r o m t h e
s y n g a s p r o d u c t i o n i s renewable such a s d e r i v e d f rom a
b i o
g a s , t h e b l e n d s t o c k m a y l s o p r o v i d e a b e n e ? c i a l low
c a r b o n
c o m p o n e n t
when
l e n d e d
w i t h p e t r o l eu m
d e r i v e d
f u e l s .
[ 0 0 5 2 ] F o l l o w i n g t h e c a t a l y t i c p r o d u c t i o n p r o c e s s ,
p r o d u c t
f r a c t i o n s
a r e s e p ar a t e d u s i n g a
s e r i e s
of o n d e n s e r s o r knock
o u t v e s s e l s .
For
e x a m p l e ,
i n
o t h e r F-T
r o c e s s , a wax prod
u c t i s
? r s t condensed
n a
knock
u t v e s s e l t h a t i s o p e r a t e d at
300
F . - 4 2 0 F .
The
l i q u i d and
water r a c t i o n s a r e t h e n
con
densed u t i n a second e s s e l
at
o r below ambient c o n d i t i o n s
( 8 0 F . o r b e l o w ) .
[ 0 0 5 3 ]
I n o r d e r
o
p r o d u c e
t h e
i d e a l f r a c t i o n o f
r o d u c t s , i n
a n o t h e r
embodiment
o f
t h e i n v e n t i o n d i s t i l l a t i o n
i s
u s e d t o
p r o d u c e t h e d e s i r e d p r o d u c t
c u t s
f r o m d i r e c t e ? l u e n t f r o m t h e
c a t a l y t i c r e a c t i o n .
T h i s
d i s t i l l a t i o n
column m a y c o n t a i n
a s
few a s 5 p l a t e s
or a s many
s 40 p l a t e s and may be
run
a t
a
v a r i e t y o f
t e m p e r a t u r e s
r a n g i n g
t o e f ? c i e n t l y
p r o d u c e
t h e
d e s i r e d
p r o d u c t
f r a c t i o n s .
[ 0 0 5 4 ]
Embodiments
o f
t h e i n v e n t i o n a l s o
p r o v i d e
f o r t h e
r e c y c l i n g
o f b y - p r o d u c t s tr e a m s s u c h a s n a p h t h a and wax
which
a r e
g a s i ? e d
o r reformed o produce a d d i t i o n a l
s y n g a s
which
s t h e n s u b s e q u e n t ly u s e d t o p r o d u c e more
i e s e l
f u e l .
[ 0 0 5 5 ] E m b o d i m e n t s o f t h e i n v e n t i o n i n c l u d e r e c y c l i n g
wax
back
t o t h e s y n g a s
g e n e r a t i o n u n i t
whereby t h e s y n g a s
g e n e r a t i o n u n i t
i s
a n o n - c a t a l y t i c p a r t i a l
o x i d a t i o n (PDX)
s y s t e m a n d t h e wax i s c o n v e r t e d a l o n g w i t h
t h e
p r i m a r y
f e e d s t o c k
which m a y be n a t u r a l g a s , n a t u r a l
g a s
l i q u i d s , o r
c o m b i n a t i o n s
t h e r e o f .
R e c y c l i n g
t h e s e b y p r o d u c t s t e a m s
b a c k
t o p r o d u c e
a d d i t i o n a l
s y n g a s
e n a b l e s
p r o d u c t i o n o f
1 0 0 i e s e l f u e l .
[ 0 0 5 6 ] E m b o d i m e n t s o f
t h e
i n v e n t i o n p r o v i d e s e v e ra l
a d v a n t a g e s . T h e d i e s e l
t y p e
f u e l s
p r o d u c e d
i n a c c o r d a n c e
with
t h e p r e s en t i n v e n t i o n a r e i d e a l a s c u r r e n t
d i e s e l
f u e l
b l e n d - s t o c k s
s i n c e
s u c h b le n d i n g i m p r o v e s
c e t a n e
n u m b e r ,
l o w e r s f u e l s u l f u r c o n t e n t , a n d l o w e r s
e n g i n e e m i s s i o n s . The
d i e s e l f u e l product can be used
a
n e a t
f u e l ,
a s
a b l e n d ,
o r can
e i t h e r b e
m i l d l y i s o m e r i z e d
o r
s p l a s h b l e n d e d w i t h
a c o l d ?ow
i m p r o v e r o m e e t s p e c i ? c a t i o n s
f o r
l o w t e m p e r a t u r e
c l i m a t e s .
[ 0 0 5 7 ]
F u r t h e r m o r e ,
m a x i m i z a t i o n o f t h e
C S - C 2 4
s e l e c t i v
i t y f o r t h e
d i e s e l
t y p e f u e l f r a c t i o n
a l l o w s e l i m i n a t i o n
o f
c o s t l y u p g r a d i n g p r o c e s s e s f o r t h i s f u e l f r a c t i o n .
T h u s ,
embodiments o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
e n a b l e
t h e
economic
p r o d u c t i o n
o f d i s t r i b u t e d
g a s t o l i q u i d s
p l a n t s
t h a t
p r o d u c e
l e s s t h a n a p p r o x i m a t e l y 1 0 , 0 0 0
b a r r e l s
o f f u e l s p e r y e a r
h o w e v e r
much a r g e r p l a n t
d e s i g n s a r e
p o s s i b l e .
[ 0 0 5 8 ] R e f e r r i n g more s p e c i ? c a l l y t o t h e d r a w i n g s , F I G .
1
i l l u s t r a t e s a s c h e m a t i c ?ow i a g r a m
w i t h
I t e m s
A h r o u g h
E ,
7/24/2019 Us 20140250770
7/10
US 014/0250770
A 1
e a c h o f which r e p r e s e n t s a d i f f e r e n t p r o c e s s
s t e p ,
s t a r t i n g
w i t h
t h e p r o d u c t i o n
of
s y n g a s f e e d
t o
t h e p r o c e s s i n g
of
d i e s e l
f u e l .
[ 0 0 5 9 ] I n F I G .
1 ,
ItemA
e f e r s t o
a n y p r o c e s s
t h a t
p r o d u c e s
a
s y n g a s
f e e d ,
which
m a y
n c l u d e
s t e a m
r e f o r m i n g ,
a u t o t h e r
m a l r e f o r m i n g ,
c a t a l y t i c p a r t i a l
o x i d a t i o n ( C P D X ) ,
n o n - c a t a
l y t i c p a r t i a l
o x i d a t i o n ,
d r y r e f o r m i n g , o r o t he r m e t h o d s
known n
t h e a r t , a s w e l l
a s emerging
r o c e s s e s
t h a t
a r e b e i n g
d e v e l o p e d a s e c o n o m i c a l ways to
p r o d u c e s y n g a s
from
r e n e w a b l e , f o s s i l , a n d o t h e r
r e s o u r c e s .
[ 0 0 6 0 ]
I t e m B e p r e s e n t s
s y n g a s c l e a n u p a n d
c o n d i t i o n i n g
p r o c e s s e s .
C l e a n
s y n g a s
f r e e
o f i m p u r i t i e s ( w h i c h ma y f f e c t
c a t a l y s t p e r f o r m a n c e a n d l i f e t i m e ) i s
n e c e s s a r y
f o r e ? i c i e n t
a n d e c o n o m i c a l
o p e r a t i o n . I m p u r i t i e s may
n c l u d e h y d r o g e n
s u l ? d e , a m m o n i a , c h l o r i d e s ,
a n d
o t h e r c o n t a m i n a n t s t h a t
r e s u l t f r o m a s y n g a s
p r o d u c t i o n
p r o c e s s . S y n g a s
c l e a n u p
p r o c e s s e s
a r e
w e l l k nown
and
d e s c r i b e d
i n
t h e
a r t .
For
e x a m p l e ,
s y n g a s
c l e a n u p p r o c e s se s
may
n c l u d e
s u l f u r
c l e a n
u p c a t a l y s t s ,
p a r t i c u l a t e
? l t e r s , a n d o t h e r
t e c h n o l o g i e s
t o p r o
d u c e
c l e a n
s y n g a s
f o r
s u b s e q u e n t c o n v e r s i o n
t o f u e l s .
[ 0 0 6 1 ] I t e m C e p r e s e n t s t h e c o n v e r s i o n o f s y n g a s
i n t o
a
p r o d u c t g a s s t r e a m which r e s u l t s
i n a
p r o d u c t m i x t u r e con
t a i n i n g
F - T
l i q u i d s , l i g h t g a s e s , a n d w a x . The r e s en t i n v e n
t i o n
r e l a t e s
t o t h e c a t a l y s t u s e d i n t h i s
p r o c e s s
s t e p
a n d
t h e
c o r r e s p o n d i n g
o p e r a t i n g c o n d i t i o n s r e q u i r e d
f o r
e f ? c i e n t
o p e r a t i o n d u r i n g
t h i s
p r o c e s s
s t e p .
[ 0 0 6 2 ] I t e m D
i n c l u d e s
p r o d u c t
s e p a r a t i o n
p r o c e s s e s
whereby
h e
l i q u i d and
wax
r o d u c t s a r e c o n d e n s e d o u t
o f h e
p r o d u c t g a s s t r e a m and h e i g h t g a s e s
a r e
r e c y c l e d b a c k t o t h e
c a t a l y t i c r e a c t o r a n d / r m a y be used o r power
r o d u c t i o n
o r
o t h e r
p a r a s i t i c l o a d
r e q u i r e m e n t s .
I t e m D ay a l s o i n c l u d e
c o n d e n s i n g o u t t h e p r o d u c t g a s s t r e a m i n t o a p r o d u c t m i x t u r e
c o m p r i s i n g
d i e s e l ,
w a t e r , and wax n a s i n g l e knock u t v e s s e l
wherein h e wax
s t a y s
e n t r a i n e d i n t h e water r a c t i on f o r e a s e
o f
s e p a r a t i o n
f r o m
t h e
d i e s e l
f u e l
f r a c t i o n .
[ 0 0 6 3 ]
I t e m E may
a l s o
r e p r e s e n t a n o t h e r o p t i o n a l s t e p ,
where
a s m a l l
p e r c e n t a g e
of a c o l d
?ow
improver o r
o t h e r
a d d i t i v e s
a r e blended n t o t h e d i e s e l
f u e l f r a c t i o n
i n o r d e r t o
h e l p c o l d ?ow
r o p e r t i e s
o f
t h e
f u e l f o r u s e
i n
c o l d c l i m a t e s .
[ 0 0 6 4 ]
I t e m F e p r e s e n t s a s t e p
whereby
h e r e m a i n i n g
wax
a n d / r t h e n a p h t h a f r a c t i o n m a y be r e c y c l e d back to t h e
s y n g a s g e n e r a t i o n u n i t w h e r e b y more s y n g a s i s p r o d u c e d
f r o m
the wax a n d / o r t h e n a p h t h a p r o d u c t s . I d e a l l y , the n a p h
t h a and
wax
r a c t i o n s a r e converted
n
a d d i t i o n t o t h e n a t u r a l
g a s a n d /
r
n a t u r a l g a s
l i q u i d s
p r i m a r y
f e e d s t o c k s
u s i n g
a
p a r t i a l o x i d a t i o n s y s t e m .
[ 0 0 6 5 ] I n F-T
s y n t h e s i s
which
c c u r s i n I t e m
C ,
h y d r o c a r
b o n p r o d u c t s e l e c t i v i t y d e p e n d s
o n d i f f u s i o n , r e a c t i o n ,
a n d
c o n v e c t i o n
p r o c e s s e s o c c u r r i n g w i t h i n
t h e c a t a l y s t p e l l e t s
i . e . ,
s u p p o r t e d
c a t a l y s t )
a n d
r e a c t o r .
I n
e m b o d i m e n t s
o f
t h e
i n v e n t i o n , c a t a l y s t
p e l l e t s
o r s u p p o r t e d c a t a l y s t r e f e r t o
a
c a t a l y s t
( w h i c h i s t y p i c a l l y a
m e t a l ) d i s p e r s e d
o n
s u i t a b l e
s u p p o r t
m a t e r i a l
o r e l l e t s . The
h a r a c t e r i s t i c s
o f a
s u p p o r t e d
c a t a l y s t
t h a t
a f f e c t a
p r o d u c t
d i s t r i b u t i o n e . g . , the p r o p o r t i o n
o f
a d i e s e l
f u e l and
wax)
i n c l u d e s t r u c t u r a l p a r a m e t e r s , s u c h
a s an f f e c t i v e p e l l e t r a d i u s and
o r e d i a m e t e r
o f
t h e
s u p p o r t
m a t e r i a l, i n
a d d i t i o n
t o o p e r a t i n g
c o n d i t i o n s o f
t h e c a t a l y s t .
[ 0 0 6 6 ]
F I G .
2 i l l u s t r a t e s
e x a m p l e s
o f s h a p e s o f
e l l e t s
i . e . ,
s u p p o r t o r s u p p o r t
m a t e r i a l s ) which m a y be used o
s u p p o r t
a
c a t a l y s t i n t h e
F-T
p r o c e s s which o c c u r s i n
Item
C . F I G . 2
shows
a l o b e d ca t a l y s t which m a y e used n embodiments f
t h e
i n v e n t i o n . S u p p o r t
m a t e r i a l
w i t h
o t h e r s h a p e s
m a y l s o b e
u s e d .
S e p . 1 1 , 2 0 1 4
[ 0 0 6 7 ] The c a t a l y s t
s h a p e i s i d e a l l y a n
e x t r u d a t e
w i t h
a
l o b e d , ? u t ed , o r
vaned
c r o s s s e c t i o n b u t
c o u l d
a l s o be a
s p h e r e ,
g r a n u l e , p o w d e r , o r o t h e r
s u p p o r t
s h a p e t h a t a l l o w s
f o r
e ? i c i e n t
o p e r a t i o n . The u s e of
a
l o b e d s t r u c t u r e , f o r
e x a m p l e , e n a b l e s
a s i g n i ? c a n t i n c r e a s e
i n
t h e
r a t i o
o f
a r e a
t o
v o l u m e n
t h e
a t a l y t i c r e a c t o r , t h u s i m p r o v i n g
t h e
v o l u m e t r i c
e f ? c i e n c y
o f a ca t a l y t i c r e a c t o r s y s t e m . The l o b e d s t r u c t u r e s
a l s o p r o v i d e a n i m p r o v e d p r e s s u r e d r o p , which r a n s l a t e s i n t o
a
l o w e r
d i f f e r e n c e
i n
t h e
p r e s s u r e upstream and downstream
o f
h e
c a t a l y s t
b e d , e s p ec i a ll y
when
h e y a re
u s e d i n
? x e d b e d
r e a c t o r s .
[ 0 0 6 8 ] F I G . 2
a l s o
i l l u s t r a t e s
how
h e e f f e c t i v e p e l l e t r a d i u s
o f a
s u p p o r t
m a t e r i a l i s d e ? n e d . F o r a c y l i n d r i c a l
s u p p o r t
( 2 3 0 )
t h e
e f f e c t i v e
p e l l e t r a d i u s i s shown
( 2 4 0 ) .
F o r a l o b e d
s u p p o r t ( 2 1 0 ) t h e e f f e c t i v e p e l l e t
r a d i u s i s s h o w n
2 2 0 ) .
T h e
e f f e c t i v e
p e l l e t
r a d i u s o f a p e l le t
o r
s u p p o r t r e f e r s t o t h e
ma xi mu m a d i u s
which s
a d i s t a n c e from h e
m i d - p o i n t o f
h e
s u p p o r t t o t h e s u r f a c e
o f
t h e s u p p o r t .
F o r
l o b e d
s u p p o r t s ,
t h e
e f f e c t i v e
p e l le t
r a d i u s
r e f e r s
t o t h e
minimum
d i s t a n c e
b e t w e e n
t h e
m i d - p o i n t
a n d
t h e o u t e r s u r f a c e p o r t i o n
o f
t h e
p e l le t a s
s h o w n . I n embodiments o f t h e i n v e n t i o n , t h e e f f e c
t i v e p e l l e t r a d i u s m a y be
a b o u t
600 microns o r l e s s .
I n
one
e m b o d i m e n t , t h e
e f f e c t i v e
p e l l e t r a d i u s
may
b e a b o u t 3 0 0
microns or l e s s .
[ 0 0 6 9 ] I n
embodiments o f
t h e
i n v e n t i o n , t h e
p e l l e t
o r
s u p
p o r t
m a t e r i a l
m a y be
p o r o u s .
The mean
o r e d i a m e t e r
of
h e
s u p p o r t m a t e r i a l m a y e g r e a t e r
t h a n 100
a n g s t r o m s . I n one
embodiment, t h e p e l l e t
o r
s u p p o r t m a t e r i a l m a y have a mean
p o r e
d i a m e t e r g r e a t e r t h a n a b o u t 8 0
a n g s t r o m s .
[ 0 0 7 0 ] A n y u i t a b l e m a t e r i a l
can
be used s
a s u p p o r t mate
r i a l i n t h e F i s c h e r - T r o p s c h p r o c e s s .
T h e s e
i n c l u d e m e t a l
o x i d e s ,
s u c h a s a l u m i n a , s i l i c a ,
Z i r c o n i a ,
magnesium, r
com
b i n a t i o n s of h e s e m a t er i a l s . P r e f e r a b l y , alumina s used s a
s u p p o r t
m a t e r i a l t o make a s u p p o r t e d c a t a l y s t .
[ 0 0 7 1 ] The a t a l y t i c a l l y
a c t i v e
m e t a l s , w h i c h
a r e
i n c l u d e d
w i t h o r d i s p e r s e d t o t h e s u p p o r t m a t e r i a l , i n c l u d e s u b s t a n c e s
which
p r o m o t e
t h e p r o d u c t i o n o f d i e s e l
f u e l
i n t h e F i s c h e r
T r o p s c h
r e a c t i o n .
F o r e x a m p l e , t h e s e m e t a l s
i n c l u d e c o b a l t ,
i r o n , n i c k e l , o r a n y c o m b i n a t i o n s t h e r e o f .
V a r i o u s p r o m o t e r s
ma y b e a l s o
added
t o t h e s u p p o r t m a t e r i a l . Examples o f
p r o m o t e r s
i n c l u d e
c e r i u m ,
r u t h en i u m , l a n t ha n u m , p l a t i n u m ,
r h e n i u m .
g o l d , n i c k e l ,
o r
r h o d i u m .
[ 0 0 7 2 ] The
a t a l y s t s u p p o r t i d e a l l y h a s
a c r u s h s t r e n g t h o f
between
than lbs/mm
and lbs/mm and
BET
u r f a c e ar e a
o f
g r e a t e r
t h a n
1 5 0
m 2 / . T h i s c o m b i n a t i o n o f
v a r i a b l e s
i s
u n i q u e .
C o n v e n t i o n a l
h i g h
s u r f a c e
a r e a s u p p o r t s
h a v e
a n
a v e r a g e p o r e d i a m e t e r
less
t h a n 1 0 0 a n g s t r o m s .
[ 0 0 7 3 ]
S u p p o r t s
t h a t
h a v e b e e n e n g i n e e r e d t o h a v e
a
l a r g e
a v e r a g e p o r e volume
g r e a t e r
t h a n
8 0 a n g s t r o m s w i l l h a v e
s u r f a c e
a r e a
m uc h l o w e r t h a n 1 5 0 m2/ and c r u s h s t r e n g t h
w i l l be below lbs/mm e s p i t e a d d i t i o n a l c a l c i n a t i o n
o r h e a t
t r e a t m e n t . A c h i e v i n g t h e a b o v e
c o m b i n a t i o n o f
v a r i a b l e s
i s
u n i q u e
i n
t h e
a r t .
T h i s
i s a c h i e v e d w i t h
t h e
a d d i t i o n o f
a
s t r u c t u r a l s t a b i l i z e r
t h a t
p r o v i d e s a d d i t i o n a l c r y s t a l l i n i t y f o r
example s i l i c o n o r s i l i c a o x i d e ) and h u s
more
s t r e n g t h
upon
h e a t
t r e a t m e n t .
[ 0 0 7 4 ]
The
a c t i v e
m e t a l d i s t r i b u t i o n
on
t h e
s u p p o r t
i s
i d e
a l l y b e t w e e n a b o u t 2
n d
a b o u t 1 0 % , p r e f e r a b l y a b o u t 4 .
The c t i v e m e t a l d i s p e r s i o n i s t h e f r a c t i o n
o f
h e atoms on h e
c a t a l y s t
s u r f a c e t h a t
a r e e x p o s e d a s e x p r e s s e d
b y :
7/24/2019 Us 20140250770
8/10
US 014/0250770
A 1
w h e r e
D
s t h e
d i s p e r s i o n , N 5 s
t h e number f s u r f a c e a t o m s ,
a n d
N T s
t h e
t o t a l
number
f
a t o m s
o f
t h e
m a t e r i a l .
D i s p e r
s i o n i n c r e a s e s w i t h d e c r e a s i n g c r y s t a l l i t e s i z e .
[ 0 0 7 5 ] I n
o n e e m b o d i m e n t ,
a s u p p o r t e d c a t a l y s t i n c l u d e s
c o b a l t ,
i r o n ,
o r n i c k e l
d e p o s i t e d
a t
b e t w e e n
a b o u t
5
w e i g h t
and
30 e i g h t n
g a m ma l u m i n a ,
more
y p i c a l l y
a b o u t 20
w e i g h t
n g a m ma l u m i n a ,
b a s e d
on
h e
t o t a l w e i g h t
o f
h e
s u p p o r t e d c a t a l y s t . A l s o ,
t h e
s u p p o r t e d c a t a l y s t
f o r m u l a t i o n
i n c l u d e s s e l e c te d combinations of
one
or m o r e promoters
c o n s i s t i n g
o f r u t h e n i u m ,
p a l l a d i u m ,
p l a t i n u m , g o l d
n i c k e l ,
r h e n i u m , a n d c o m b i n a t i o n s i n a b o u t 001-200 w e i g h t
r a n g e , more
t y p i c a l l y
i n a b o u t
0 . 1 - 0 . 5
w e i g h t a n g e p e r
p r o m o t e r .
P r o d u c t i o n
m e t h o d s o f he
c a t a l y s t i n c l u d e
i m p r e g
n a t i o n a n d
o t h e r
m e t h o d s
o f
p r o d u c t i o n commonly
u s e d
i n
t h e i n d u s t r y
and
a r e
d e s c r i b e d
i n t h e a r t .
[ 0 0 7 6 ] F i s c h e r - T r o p s c h s u p p o r t e d
c a t a l y s t s a r e
g e n e r a l l y
used
n
e i t h e r a
?xed
bed r a s l u r r y bed e a c t o r . I n a
?xed
bed
r e a c t o r , t h e s u p p o r t e d c a t a l y s t s
a r e p a c k e d
w i t h i n
t u b e s o r
may be s p r e a d a c r o s s a t r a y o r packed
i n t o
a number of
c h a n n e l s , o r
a n y
o t h e r
?xed bed
e a c t o r
d e s i g n
whereby
t h e
r e a c t i o n g a s i s
e v e n l y
d i s t r i b u t e d and
?ows v e r
t h e c a t a ly s t i n
t h e b e d . I n one embodiment, t h e ca t a l y s t
i s
l o a d e d i n a m u l t i
t u b u l a r
?xed bed e a ct o r , w i t h e a c h t u b e i n a s h e l l d e s i g n w i t h
one
n c h d i a m e t e r . I n
one embodiment,
h e
ca t a l y s t i s reduced
i n - s i t u
i n
t h e m u l t i - t u b u l a r ?xed
bed e a c t o r
a t
t e m p e r a t u r e s
b e l o w 6 5 0
F . T y p i c a l
F i s c h e r - T r o p s c h
c a t a l y s t s
a r e
r e d u c e d
e x - s i t u
( b e f o r e
l o a d i n g i n t o
t h e
r e a c t o r )
a n d
a t
t e m p e r a t u r e s
above 650 , and can be s
high
s 850 .
The use
ofa unique
l o w t e m p e r a t u r e ,
i n - s i t u r e d u c t i o n
p r o c e d u r e
s
u n i q u e i n t h e
a r t w i t h t h i s
c a t a l y s t .
[ 0 0 7 7 ] T h e o p e r a t i n g
p a r a m e t e r s o f h e s u p p o r t e d c a t a l y s t
a r e s e l e c t e d t o
a c h i e v e t h e
d e s i r e d s e l e c t i v i t y o f
d i e s e l
f u e l .
The
i s c h e r - T r o p s c h
r e a c t i o n
i n embodiments o f t h e i n v e n
t i o n s t y p i c a l l y
k e p t t
p r e s s u r e s b e t w e e n 1 5 0
s i
a n d 4 5 0 s i .
The
F i s c h e r - T r o p s c h
r e a c t i o n
i s
o p e r a t e d
a t
t e m p e r a t u r e s
between
a b o u t
350 F and
460 ,
more y p i c a l l y a r o u n d 4 1 0
F
[ 0 0 7 8 ]
F I G .
2 a l s o shows a l o b e d
s u p p o r t
w i t h
l o b e s o f
d i f f e r e n t
s i z e s ( 2 5 0 ) . Lobes
marked
s
270 and
290 e n o t e
t h e
l o n g e r
l o b e s
a n d
l o b e s
marked i t h
260 and
2 8 0
d e n o t e t h e
s h o r t e r l o b e s . T h i s t y p e o f s u p p o r t a l l o w s f o r more e f ? c i e n t
c a t a l y s t
b e d p a c k i n g , b e t t e r p r e s s u r e
d r o p c h a r a c t e r i s t i c s ,
a n d
h i g h e r d i e s e l f u e l t o wax r o d u c t i o n a t i o s u s i n g t h e i n v e n t i o n
d e s c r i b e d
h e r e i n .
[ 0 0 7 9 ]
O p t i o n a l l y ,
t h e d i e s e l f u e l f r a c t i o n c a n b e f u r t h e r
p r o c e s s e d t o
i m p r o v e
t s c o l d
?ow
r o p e r t i e s e . g . , c o l d
p o u r
p r o p e r t i e s ) . I n some market
a r e a s ,
i t i s d e s i r e d t ha t t h e low
t e m p e r a t u r e
p r o p e r t i e s
o f t h e d i e s e l f u e l
a r e
i m p r o v e d to
o p t i m i z e
t h e
p e r f o r m a n c e o f
d i e s e l f u e l e d v e h i c l e s i n c o l d
w e a t h e r .
[ 0 0 8 0 ] I n
one
embodiment,
t h e
l i g h t
wax
f r a c t i o n
can
be
f u r t h e r r e a c t e d w i t h a c a t a l y s t
w h i c h
p e r f o r m s
m i l d
c r a c k i n g
of
h e
wax
o d i e s e l f u e l .
An
xample
of
s u i t a b l e r e a c t o r s a
t r i c k l e
bed
e a c t o r .
[ 0 0 8 1 ] I n t h e p r e f e r r e d e m b o d i m e n t
d e s c r i b e d
h e r e i n , t h e
p r o d u c t
i s
a d i e s e l t y p e f u e l
o r
d i e s e l t y p e f u e l b l e n d s t o c k
c o n s i s t i n g o f a j o r i t y o f
C S - C 2
h y d r o c a r b o n s
a n d
a
m i n i m a l
amount o f wax ( C 2 4 + ) whereby t h e wax
p r o d u c e d i s
a l i g h t
wax
p r o d u c e d
f r o m t h i s p r o c e s s i s u n i q u e i n t h a t t h e h y d r o
carbons o n t a i n e d
i n
t h e wax o n s i s t of
o
r e a t e r t h a n 0 . 5 w t .
f
e a c h ca r b o n number r e a t e r
t h a n
C35 f o r e x a m p l e ,
e a c h
c a r b o n number 3 5 , C 3 6 , e t c . e a c h c o n s i s t o f no r e a t e r t h a n
0.5
t . % ) .
S e p . 1 1 , 2 0 1 4
[ 0 0 8 2 ] Wax c r a c k i n g
r e a c t o r s a r e
g e n e r a l l y o p e r a t e d a t
p r e s s u r e s i n
t h e
r a n g e o f
a b o u t
1 0 0
p s i
t o
a b o u t
400
p s i ,
p r e f e r a b l y a t
a b o u t 1 5 0
p s i .
The
e a c t o r
i s k e p t
a t a
t e m p e r a
t u r e
between
a b o u t
3 0 0
F . t o a b o u t 6 0 0 F . , p r e f e r a b l y
a t
a b o u t 425
.
[ 0 0 8 3 ] I n a n o t h e r
e m b o d i m e n t ,
a c o l d ?ow i m p r o v e r ma y
b e
b l e n d e d
w i t h t h e d i e s e l
f u e l
f r a c t i o n
t o
i m p r o v e
c o l d ?ow
p r o p e r t i e s o f
h e
d i e s e l f u e l . Cold
?ow m p r o v e r s
a r e added o
d i e s e l f u e l i n an amount from 100 t o
5 , 0 0 0
ppm o lower h e
p o u r p o i n t
a n d f r e e Z i n g
p o i n t
p r o p e r t i e s .
T h e s e p o u r p o i n t
d e p r e s s a n t s
t y p i c a l l y c o n s i s t o f i l - s o l u b l e c o p o l y m e r s s u c h
a s e t h y l e n e
v i n y l
a c e t a t e
c o p o l y m e r s ( E V A ) , e s t e r s
o f
s t y
r e n e - m a l e ? c a n h y d r i d e c o p o l y m e r s , p o l y m e t h y l - m e t h a c r y
l a t e c o p o l y m e r s a n d a l k y l - m e t h a c r y l a t e c o p o l y m e r s .
E x a m p l e # 1
[ 0 0 8 4 ]
S u p p o r t e d
c a t a l y s t s a r e p r e p a r e d u s i n g a n i n c i p i e n t
w e t n e s s p r o c e d u r e whereby
c o b a l t and
p r o m o t e r m e t a l s
a r e
i m p r e g n a t e d
on g a m m a l u m i n a ,
q u a d - l o b e d
s u p p o r t
w i t h
a
mean f f e c t i v e
p e l l e t
r a d i u s
of 0 . 2 5 mm
nd
a
mean pore
d i a m e t e r o f 1 3 0 A n g s t r o m s . The
u r f a c e a r e a
o f
h e c a t a l y s t
i s
1 1 0 m2/
a s
m e a s u r e d b y BET/N2 h y s i s o r p t i o n
t e c h n i q u e .
The c r u s h
s t r e n g t h
o f
t h e c a t a l y s t
i s 4 l b s / m m .
D r y i n g a n d
c a l c i n a t i o n s t e p s a r e used i n t h e p r o d u c t i o n p r o c es s t o p r o
duce a ca t a l y s t
w i t h
20
wt
o b a l t and
0 . 3 wt l a t i n u m
p r o m o t e r . F o l l o w i n g
t h e
p r o d u c t io n o f
t h e
s u p p o r t e d
c a t a
l y s t s , t h e
s u p p o r t e d
c a t a l y s t s
a r e
l o a d e d i n a m u l t i - t u b u l a r
?xed bed e a c t o r o f a
t u b e
i n s h e l l d e s i g n w i t h 1
( 2 . 5 4
cm)
d i a m e t e r t u b e s .
The
c a t a l y s t
i s
r e d u c e d
w i t h
h y d r o g e n a t
7 5
p s i
and t
a t e m p e r a t u r e
l e s s
t h a n
6 5 0 F . which r e o p e r a t i n g
c o n d i t i o n s t h a t
can be
achieved n
a
?xed
bed
e a c t o r
t h a t can
b e
m a n u f a c t u r e d i n e x p e n s i v e l y .
[ 0 0 8 5 ] I n
a n a l t e r n a t i v e e m b o d i m e n t , t h e c a t a l y s t
i s
r e d u c e d w i t h
a s y n g a s f e e d
w i t h
a
h i g h H2/CO
a t i o under h e
same
c o n d i t i o n s .
R e d u c t i o n
w i t h s y n g a s
( i n s t e a d
o f H 2 )
r e d u c e s c o m m e r c i a l o p e r a t i n g c o s t s , e s p e c i a l l y i n r e m o t e
a r e a s
where m a l l e r , d i s t r i b u t e d p l a n t s a r e s i t e d . While n - s i t u
r e d u c t i o n i s
h i g h l i g h t e d i n
t h i s
e x a m p l e , o t h e r
r e d u c t i o n p r o
c e d u r e s , i n c l u d i n g e x - s i t u o p t i o n s ,
c a n
b e
u s e d .
[ 0 0 8 6 ] F o l l o w i n g
r e d u c t i o n ,
t h e s u p p o r t e d
c a t a l y s t s
a r e
c o n t a c t e d
w i t h
s y n g a s
w i t h H2 and
CO
t
a
r a t i o o f
2 . 0 5 : 1 . 0
( H 2 z C O ) , a t a p r e s s u r e o f 400 s i , and t a t e m p e r a t u r e
of 10
F
[ 0 0 8 7 ] F o l l o w i n g t h e c a t a l y t i c
c o n v e r s i o n
s t e p , t h e d i e s e l
f u e l f r a c t i o n and h e
wax
and water r a c t i o n a r e s e p a r a t e d o u t
f r o m t h e l i g h t
h y d r o c a r b o n g a s e s
a n d
u n r e a c t e d CO
n d
H2 n
a
s i n g l e
knock o u t
v e s s e l a t
t e m p e r a t u r e s
below 7 0 F .
The
s e p a r a t e d l i q u i d p r o d u c t f r a c t i o n
i n c l u d e s
a d i e s e l
f u e l
f r a c
t i o n on
t o p
and a
water f r a c t i o n . A
e p a r a t o r v e s s e l with
an
i n t e r n a l
vane s used
o
s e p a r a t e
t h e
d i e s e l f u e l
f r a c t i o n
f rom
t h e w a t e r . The wax s f u r t h e r
d i s t i l l e d
t o
e x t r a c t
an d d i t i o n a l
d i e s e l f u e l
f r a c t i o n .
[ 0 0 8 8 ]
T h e
c a t a l y s t s y s t e m u n d e r
t he s e
o p e r a t i n g
c o n d i
t i o n s
produces
a d i e s e l f u e l t o wax a t i o of / 3 d i e s e l f u e l and
1 / 3 l i g h t wax f o l l o w i n g d i s t i l l a t i o n ) . I n t h e p r e f e r r e d e m b o d i
ment
d e s c r i b e d
h e r e i n , t h e p r o d u c t
i s
a d i e s e l t y p e f u e l o r
d i e s e l
t y p e
f u e l b l e n d s t o c k
c o n s i s t i n g
o f
m a j o r i t y
o f C S - C 2 4
h y d r o c a r b o n s and minimal amount f wax C 2 4 + ) whereby
t h e wax produced s a l i g h t wax produced from h i s p r o c e s s
i s
u n i q u e i n t ha t
t h e
h y d r o c a r b o n s c o n t a i n e d i n
t h e
wax
o n s i s t
of
no
g r e a t e r
t h a n 0 . 5
w t . f each c a r b o n
number
r e a t e r
t h a n C35
f o r
e x a m p l e , e a c h c a r b o n number C 3 5 , C 3 6 , e t c .
e a c h
c o n s i s t
o f
no
g r e a t e r t h a n 0.5 t .
% ) .
7/24/2019 Us 20140250770
9/10
US 014/0250770
A 1
[ 0 0 8 9 ] The i e s e l f u e l can
be i d e a l l y
used
a s
a d i e s e l f u e l
b l e n d s t o c k p r o v i d i n g a
p e t r o l e u m
d e r i v e d d i e s e l f u e l
w i t h
an
improvement n c e t a n e ,
r e d u c t i o n
i n
s u l f u r ,
and n some
a s e s
( b a s e d
on h e method
of
syngas p r o d u c t i o n ) can be used s a
low
c a r b o n
b l e n d s t o c k .
[ 0 0 9 0 ] The
wax
s r e c y c l e d
b a c k to t h e
s y n g a s p r o d u c t i o n
p r o c e s s and
s used
a s
an
i n p u t t o c r e a t e a d d i t i o n a l
s y n g a s ,
t h u s i m p r o v i n g o v e r a l l c o n v e r s i o n e f ? c i e n c i e s o f t h e i n t e
g r a t e d s y s t e m .
E x a m p l e # 2
[ 0 0 9 1 ] I n t h i s e x a m p l e ,
a m a j o r i t y o f
d i e s e l
f u e l
i s d e s i r e d
a s p r o d u c t o u t p u t f r o m t h e p l a n t . The
same
catal y st
s y s t e m
and
p r o c e s s e s a r e
used
a s d e s c r i b e d
above
i n Example
# 1 .
F o l l o w i n g
t h e
c a t a l y s t s y n t h e s i s
p r o c e s s , t h e
l i g h t wax
r a c
t i o n i s c o n t a c t e d w i t h a
c a t a l y s t
t h a t
p e r f o r m s h y d r o c a r b o n
c r a c k i n g u n d e r m i l d
o p e r a t i n g
c o n d i t i o n s .
I n t h i s e x a m p l e ,
the c a t a l y s t u s e d
s
a p l a t i n u m p r o m o t e d c a t a l y s t .
[ 0 0 9 2 ] I n
t h i s
e x a m p l e ,
a
t r i c k l e
bed
e a c t o r
i s
u s e d ;
how
e v e r , o t h e r known e a c t o r s can
be
used s w e l l . The
e a c t o r
i s
o p e r a t e d i n
a
p r e s s u r e r a n g e o f a b o u t 1 0 0 p s i t o
a b o u t
400 s i ,
i d e a l l y a t 1 5 0 p s i i n a t e m p e r a t u r e
r a n g e o f
a b o u t 3 5 0 0
F .
to
a b o u t 6 0 0
F . ,
p r e f e r a b l y a t 4 2 5 0 F . The H2/wax
o l a r
a t i o i s
i n
t h e
r a n g e o f
1 . 5 - 5 , p r e f e r a b l y e q u a l t o 2 .
[ 0 0 9 3 ]
The
u t p u t p r o d u c t c o n v e r t s u p t o a b o u t 7 5 f t h e
n o r m a l p a r a f ? n s
t o d i e s e l
f u e l w i t h a h i g h s e l e c t i v i t y ,
t h u s
c r e a t i n g a n o t h e r d i e s e l p r o d u c t s t e a m t ha t c a n b e b l e n d e d
w i t h t h e o u t p u t f r o m the ? r s t c a t a l y s t s y s t e m .
E x a m p l e # 3
[ 0 0 9 4 ] The o l d ?ow r o p e r t i e s
o f
a d i e s e l f u e l f r a c t i o n
a r e
i m p r o v e d
b y s p l a s h b l e n d i n g t h e d i e s e l f u e l f r a c t i o n w i t h a
c o l d ?ow i m p r o v e r . The same c a t a l y s t s y s t e m
a n d
p r o c e s s e s
a r e used a s d e s c r i b e d above i n Example # 1 .
F o l l o w i n g
t h e
c a t a l y s t s y n t h e s i s p r o c e s s , t h e d i e s e l f u e l f r a c t i o n i s
s p l a s h
blended i t h
a c o l d
?ow improver h a t s blended t 2000 ppm
a n d c o n s i s t s o f
a l k y l - m e t h a c r y l a t e c o p o l y m e r s .
[ 0 0 9 5 ]
A l t h o u g h the
d e s c r i p t i o n
a b o v e
c o n t a i n s
many
d e t a i l s , t h e s e s h o u l d n o t
be
o n s t r u e d as l i m i t i n g
t h e
s c o p e
o f
t h e
i n v e n t i o n b u t
a s m e r e l y p r o v i d i n g i l l u s t r a t i o n s o f some f
t h e
p r e s e n t l y p r e f e r r e d
e m b o d i m e n t s o f h i s i n v e n t i o n .
T h e r e
f o r e , i t
w i l l
b e a p p r e c i a t e d h a t t h e
s c o p e
o f h e p r e s e n t i n v e n
t i o n
f u l l y
e n c o m p a s s e s o t h e r embodiments which ma y
become b v i o u s t o
t h o s e s k i l l e d i n t h e
a r t ,
and
h a t
t h e
s c o p e
o f t h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n i s a c c o r d i n g l y t o b e l i m i t e d
by
o t h
i n g o t h e r t h a n t h e
a p p e n d e d c l a i m s ,
i n which e f e r e n c e t o a n
e l e m e n t
i n t h e si n g u l a r
i s
n o t i n t e n d e d t o mean one and n l y
one n l e s s e x p l i c i t l y s o s t a t e d , b u t r a t h e r one o r m o r e .
[ 0 0 9 6 ] A l l
s t r u c t u r a l ,
c h e m i c a l ,
a n d
f u n c t i o n a l
e q u i v a l e n t s
t o
t h e
e l e m e n t s
o f
h e
a b o v e - d e s c r i b e d
p r e f e r r e d embodiment
t h a t
a r e k nown t o
t h o s e of
o r d i n a r y s k i l l i n t h e
a r t
a r e
e x p r e s s l y
i n c o r p o r a t ed h e r e i n
b y r e f e r e n c e
a n d a r e
i n t e n d e d
t o b e e n c o m p a s s e d
by
t h e
p r e s e n t
c l a i m s . M o r e o v e r , i t i s n o t
necessary f o r a
d e v i c e o r method o a d d r e s s each and every
p r o b l e m
s o u g h t t o b e s o l v e d b y t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , f o r t t o
b e
e n c o m p a s s e d b y t h e
p r e s e n t
c l a i m s .
F u r t h e r m o r e ,
n o
e l e
m e n t , c o m p o n e n t , o r method t e p i n t h e p r e s e n t d i s c l o s u r e
i s
i n t e n d e d
t o b e d e d i c a t e d t o t h e p u b l i c
r e g a r d l e s s
o f w h e t h e r
t h e e l em e n t ,
c o m p o n e n t ,
o r
method s t e p i s
e x p l i c i t l y
r e c i t e d
i n t h e c l a i m s .
No
c l a i m
e l e m e n t
h e r e i n
i s
t o
be
c o n s t r u e d
u n d e r t h e p r o v i s i o n s o f 5 U . S . C . 1 1 2 , s i x t h p a r a g r a p h , u n l e s s
the e l e m e n t s
e x p r e s s l y r e c i t e d
u s i n g the
p h r a s e m e a n s
f o r .
S e p . 1 1 , 2 0 1 4
[ 0 0 9 7 ]
A l l p u b l i c a t i o n s , p a t e n t s
a n d p a t e n t
a p p l i c a t i o n s
c i t e d
h e r e i n a r e h e r e b y i n c o r p o r a t e d by e f e r e n c e
f o r a l l
p u r
p o s e s
i n t h e i r e n t i r e t y .
What
s
c l a i m e d i s :
1 . A
r o c e s s
f o r
t h e p r o d u c t i o n
o f
a
h y d r o c a r b o n
m i x t u r e
c o m p r i s i n g
the
s t e p s o f :
a ) r e d u c i n g
a
c a t a l y s t i n - s i t u
i n a
?xed
bed e a c t o r ;
b ) r e a c t i n g a f e e d g a s t h a t
c o n t a i n s
h y d r o g e n a n d c a r b o n
monoxide
w i t h
t h e
catal y st
t o p r o d u c e a h y d r o c a r b o n
p r o d u c t s t r e a m , w h e r e i n t h e h y d r o c a r b o n p r o d u c t
s t r e a m comprises l i g h t g a s e s , a
d i e s e l f u e l
and a wax
w h e r e i n
t h e d i e s e l
f u e l
f r a c t i o n s p r o d u c e d w i t h o u t r e q u i r i n g
t h e h y d r o p r o c e s s i n g
o f
wax.
2 . A
r o c e s s
f o r t h e
p r o d u c t i o n
o f a
h y d r o c a r b o n m i x t u r e
c o m p r i s i n g :
a ) r e d u c i n g a c a t a l y s t i n - s i t u i n a ?xed bed e a c t o r ,
b ) r e a c t i n g a f e e d
g a s t h a t
c o n t a i n s
h y d r o g e n a n d c a r b o n
monoxide
w i t h
t h e c a t a l y s t , w h e r e i n t h e c a t a l y s t com
p r i s e s a c t i v e m e t a l d i s t r i b u t e d on s u p p o r t , and wherein
t h e d i s p e r s i o n o f t h e d i s t r i b u t e d m e t a l i s b e t w e e n a b o u t
2
p e r c e n t
a n d 1 0
p e r c e n t
t h e r e b y p r o d u c i n g a h y d r o c a r b o n p r o d u c t s t r e a m
c o m p r i s i n g
l i g h t g a s e s ,
d i e s e l
f u e l and
a
w a x ,
w h e r e i n
t h e
m a j o r i t y o f
h y d r o c a r b o n s
i n
t h e
d i e s e l f u e l
a re
C S - C 2 4 h y d r o c a r b o n s .
3 . A r o c e s s f o r t h e
p r o d u c t i o n
o f a
h y d r o c a r b o n m i x t u r e
c o m p r i s i n g ;
r e a c t i n g a
f e e d
g a s t h a t c o n t a i n s h y d r o g e n a n d c a r b o n
monoxide
i t h a
catal y st
h a v i n g ,
a
p o r e d i a m e t e r
g r e a t e r
t h a n 8 0 a n g s t r o m s a n d ;
a
c r u s h
s t r e n g t h o f g r e a t e r
t h a n 3 lbs/mm a n d ;
a
BET
u r f a c e a r e a
of r e a t e r than 110 m2/ ;
a d i s p e r s i o n
v a l u e between
2
nd 10 ,
p r o d u c i n g a p r o d u c t st r e a m
c o m p r i s i n g
l i g h t
g a s e s , d i e s e l
f u e l and a wax f rom r e a c t i n g t h e f e e d g a s with
t h e
s u p p o r t e d c a t a l y s t .
4 . The
r o c e s s
o f
c l a i m
1 ,
w h e r e i n
t h e c a t a l y s t
i s r e d u c e d
w i t h
h y d r o g e n a t
t e m p e r a t u r e s
below 650 .
5 . The r o c e s s o f
c l a i m
1 , w h e r e i n
t h e
d i e s e l f u e l f r a c t i o n
p r o d u c e d
i s a b o u t / 3 o f the n o n - g a s p r o d u c t p r o d u c ed .
6 .
The r o c e s s
o f
c l a i m
1 , w h e r e i n
t h e
s u p p o r t e d
c a t a l y s t
comprises a lobed s u p p o r t with more t h a n
f o u r l o b e s and
an
e f f e c t i v e
p e l l e t
r a d i u s o f e s s t h a n
6 0 0
m i c r o n s .
7 .
The p r o c e s s o f c l a i m
4 , where l l of h e
l o b e s a r e n o t
e q u a l l e n g t h s .
8 .
The r o c e s s
o f c l a i m 4 , w h e r e i n
t h e
s u p p o r t e d c a t a l y s t
f u r t h e r c o m p r i s e s a b o u t 0 . 0 1 w e i g h t p e r c e n t t o a b o u t 2 . 0
w e i g h t
p e r c e n t
o f
a promoter s e l e c t e d from t h e
g r o u p
con
s i s t i n g o f e r i u m , r u t h en i u m , l a n t ha n u m , p l a t i n u m , r h e n i u m .
g o l d ,
n i c k e l ,
o r rhodium and a c o m b i n a t i o n t h e r e o f .
9 . The p r o c e s s o f c l a i m
1 ,
w h e r e i n t h e
l i g h t
wax
f r a c t i o n
p r o d u c e d f r o m
t h e
c a t a l y s t
c o n s i s t s
o f
h y d r o c a r b o n s c o n
t a i n e d
i n
t h e
wax o n s i s t
of no g r e a t e r t h a n 0 . 5 w t . f each
c a r b o n number
r e a t e r
t h a n
C 3 5 .
1 0 . A
r o c e s s f o r
t h e
p r o d u c t i o n o f
a
h y d r o c a r b o n m i x t u r e
c o m p r i s i n g ;
a
c a t a l y st i n
a
?xed bed
e a c t o r t h a t
i s
reduced
n - s i t u
a t
a
t e m p e r a t u r e
b e l o w 6 5 0
F ,
r e a c t i n g a
f e e d g a s
t h a t
c o n t a i n s h y d r o g e n a n d c a r b o n
monoxide i t h a s u p p o r t e d c a t a l y s t ,
p r o d u c i n g a p r o d u c t st r e a m c o m p r i s i n g
l i g h t
g a s e s , d i e s e l
f u e l and a
wax
f rom r e a c t i n g t h e f e e d g a s with t h e
s u p p o r t e d
c a t a l y s t ,
f u r t h e r c o m p r i s i n g i n t r o d u c i n g the p r o d u c t s tr e a m f r o m
t h e
r e a c t o r i n t o a s i n g l e v e s s e l a n d c o n d e n s i n g t h e
p r o d u c t
7/24/2019 Us 20140250770
10/10
US 014/0250770
A 1
s t r e a m i n t o t w o l i q u i d f r a c t i o n s i n t h e s i n g l e
v e s s e l ,
wherein
a
t o p f r a c t i o n c o n t a i n s
t h e d i e s e l
f u e l and
a
bottom r a c t i o n c o n t a i n s
t h e
wax e n t r a i n e d i n w a t e r .
1 1 .
The r o c e s s o f
c l a i m 8 ,
f u r t h e r c o m p r i s i n g
s e p a r a t i n g
l i g h t
h y d r o c a r b o n
g a s e s ,
u n r e a c t e d
c a r b o n
m o n o x i d e
a n d
hydrogen a s , from h e two
r a c t i o n s
i n
t h e s i n g l e
v e s s e l a t a
t e m p e r a t u r e below
a b o u t
8 0 C .
1 2 .
The p r o c e s s
o f
c l a i m
8 , w h e r e i n t h e p r o d u c t
g a s
i s
b r o u g h t i n t o
t h e s e p a r a t o r
a t no e s s
t h a n
1 5
d e g r e e s F . below
o p e r a t i n g
c o n d i t i o n s o f
t h e
c a t a l y t i c
r e a c t o r .
1 3 . The r o c e s s o f c l a i m
8 ,
w h e r e i n
t h e
d i e s e l f u e l
f r a c t i o n
i s
s e p a r a t e d from h e
wax
n t r a i n e d
w a t e r
f r a c t i o n by s i n g a
v a n e
w i t h i n t h e
s i n g l e
s e p a r a t i o n v e s s el a n d c o n t r o l l i n g t h e
l i q u i d
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f u r t h e r c o m p r i s i n g r e a c t i n g t h e
d i e s e l
![[en-us] bosch-home.com/us/mybosch mybosch [en-us] Dishwasher](https://static.documents.pub/doc/80x56/615cc8afbe7e0d1e5a38c77e/en-us-bosch-homecomusmybosch-mybosch-en-us-dishwasher.jpg)
