形成催化剂制品的方法技术

本公开涉及一种用于形成催化剂制品的方法，该方法包括：(a)通过将呈H

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成催化剂制品的方法


[0001]本专利技术涉及用于形成催化剂制品的方法。具体地，本专利技术涉及一种用于形成适用于在废气中选择性催化还原氮氧化物(NOx)的催化剂制品的方法。

技术介绍

[0002]每年制造用于处理来自移动源和固定源的排放物的大量催化转化器。用于机动车辆的催化转化器通常包括挤出陶瓷蜂窝结构整料，其设置有用于废气穿过流动的通道。整料的通道可涂覆有催化活性材料(称为“载体涂料”)。或者，挤出整料本身由催化活性材料(称为“全活性挤出物”或“挤出催化剂”)形成。
[0003]为了产生全活性挤出物，将催化活性组分包含在挤出组合物中，该挤出组合物的流变性质已经设定以便适合挤出过程。此挤出组合物是塑性(即容易成形或可模塑的)粘性组合物。为了设置挤出组合物的期望流变性质以及挤出物的机械性质，通常将粘结剂或添加剂添加到挤出组合物中。然后使此塑性组合物经受挤出过程，以用于制备例如蜂窝结构体。然后使由此获得的所谓“绿色”体经受高温煅烧处理以形成成品挤出催化剂体。
[0004]全活性挤出物通常包括呈蜂窝结构形式的一体结构，该一体结构具有从其第一端部延伸到第二端部的均匀大小且平行的通道。通常，通道在第一端部和第二端部处是开放的—所谓的“流动穿过”构型。或者，在第一上游端部处的通道可例如用合适的陶瓷水泥堵塞，并且在第一上游端部处未堵塞的通道也可在第二下游端部处被堵塞以形成所谓的壁流式过滤器。
[0005]通过氨选择性催化还原(NH3‑
SCR)氮氧化物(NO
x
)被认为是用于消除从固定源以及诸如汽车、卡车、机车和船舶的车辆的移动式发动机(主要是柴油发动机)排放的废气中的NO
x
的最实用且高效的技术。
[0006]已知的SCR(选择性催化还原)催化剂包括分子筛。可用的分子筛包括结晶或准结晶材料，其可为例如铝硅酸盐(沸石)或硅铝磷酸盐(SAPO)。此类分子筛由重复的SiO4、AlO4和任选地PO4四面体单元构成，该四面体单元例如以环的形式连接在一起以形成具有规则的晶内腔体和分子尺寸通道的骨架。四面体单元(环成员)的具体排列产生分子筛的骨架，并且按照惯例，国际沸石协会(IZA)为每个独特骨架分配了独特的三字母代码(例如，“CHA”)。已知SCR催化剂的分子筛骨架的示例包括骨架类型代码CHA(菱沸石)、BEA(β)、MOR(丝光沸石)、AEI、MFI和LTA。
[0007]分子筛(例如沸石)还可根据孔径分类，例如分子筛的骨架中存在的四面体原子的最大数目。如本文所定义，“小孔”分子筛诸如CHA含有八个四面体原子的最大环尺寸，而“中孔”分子筛例如MFI含有十个四面体原子的最大环尺寸；并且“大孔”分子筛诸如BEA含有十二个四面体原子的最大环尺寸。小孔分子筛和中孔分子筛，尤其是小孔分子筛，优选用于SCR催化剂，因为它们可例如提供改善的SCR性能和/或改善的烃耐受性。
[0008]分子筛催化剂可以是金属促进的。金属促进的分子筛催化剂的示例包括铁促进的分子筛、铜促进的分子筛和钯促进的分子筛，其中可将金属加载到分子筛中。在金属负载的
分子筛中，负载的金属是一类“骨架外金属”，即，驻留在分子筛内和/或分子筛表面的至少一部分上的金属，并且不包括构成分子筛骨架的原子。例如，已知铁负载和铜负载的小孔沸石和中孔沸石用作SCR催化剂。
[0009]在文献中已经提到了用于制备金属负载的分子筛，特别是金属负载的沸石的若干种方法。金属负载的沸石的直接合成是一个复杂的过程并且取决于合成条件(参见M.Moliner,ISRN Materials Science[ISRN材料科学]，2012，文章编号789525)。替代方案是使用商业沸石载体，并后续通过例如湿法浸渍、湿法离子交换或固态离子交换对沸石进行合成后处理来加入金属。
[0010]用于将金属加入到分子筛(例如沸石)的已知湿法离子交换方法通常采用可溶性金属盐，诸如金属醋酸盐、金属硫酸盐或金属氯化物，作为活性金属前体，其中活性金属前体与分子筛在水性溶液中反应。为了加速离子交换，此类方法通常需要加热步骤，其中可将混合物加热到70℃至80℃范围内的温度持续多达若干小时。此外，在所得的金属负载的分子筛可用于挤出糊料以形成全活性挤出物之前，可能需要附加的加工步骤(例如过滤、蒸发、喷雾干燥、煅烧等)。此外，已经发现，在采用某些金属醋酸盐(例如，醋酸铜)来制备用作SCR催化剂的金属负载的分子筛(例如金属负载的沸石)的情况下，煅烧之后剩余的任何残余的金属醋酸盐可对在SCR催化剂下游或在其近侧使用的氨逸出催化剂(ASC)具有毒害作用。
[0011]本专利技术提供了一种用于制备挤出催化剂制品的改善的方法，该方法采用金属负载的小孔结晶分子筛或中孔结晶分子筛作为催化活性材料。
[0012]根据本公开的第一方面，提供了一种用于形成催化剂制品的方法，该方法包括：
[0013](a)通过将至少以下组分混合在一起形成塑性混合物：
[0014](i)呈H
+
或NH
4+
形式的结晶小孔或中孔分子筛；
[0015](ii)不溶性活性金属前体；
[0016](iii)无机基质组分；
[0017](iv)有机辅剂；
[0018](v)水性溶剂；
[0019]其中该混合物的固体含量大于50重量％(基于该混合物的总重量)；
[0020](b)将该塑性混合物模制成成型制品；以及
[0021](c)将该成型制品煅烧以产生固体催化剂体。
[0022]有利地，已经发现，用于煅烧成型制品的热量可用于促进金属加载到分子筛上。因此，可避免在湿法离子交换或湿法浸渍过程期间对任何加热步骤的需求以及昂贵、耐高温装备的需求。此外，可避免在湿法离子交换或湿法浸渍过程和/或能源和劳动密集型过程诸如喷雾干燥中典型的长反应时间。因此，根据第一方面的方法可更节能且经济。
[0023]此外，已经发现，在根据第一方面的方法的步骤(a)中制备的混合物可直接用作挤出糊料，而无需任何进一步的加工步骤。具体地说，第一方面的方法可减少包含金属负载的小孔分子筛或中孔分子筛的挤出催化剂的制造中的总体水消耗，因为常规的是采用粉末状形式的预负载的小/中孔分子筛，其本身通过湿法过程，然后干燥和/或煅烧来制备。
[0024]此外，已经发现，通过根据第一方面的方法制备的催化剂可提供至少与包含金属负载的小/中孔分子筛(例如金属负载的沸石)的催化剂(通过湿法离子交换或湿法浸渍制
备)相当的SCR活性。另外，已经发现，与包含已经使用金属醋酸盐作为活性金属前体制备的金属负载的结晶分子筛的SCR催化剂相比，可减轻相关氨逸出催化剂的毒害。
[0025]根据本公开的第二方面，提供了一种根据或能够根据第一方面的方法获得的催化剂制品。
[0026]根据本公开的第三方面，提供了一种排气系统，该排气系统包括：含氮还原剂源和用于将含氮还原剂注入流动废气中的注入器，其中该注入器设置在根据第二方面的催化剂制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成催化剂制品的方法，所述方法包括：(a)通过将至少以下组分混合在一起形成塑性混合物：(i)呈H
+
或NH
4+
形式的结晶小孔或中孔分子筛；(ii)不溶性活性金属前体；(iii)无机基质组分；(iv)有机辅剂；(v)水性溶剂；其中所述混合物的固体含量大于50重量％；(b)将塑性混合物模制成成型制品；以及(c)将所述成型制品煅烧以形成固体催化剂体。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，待混合在一起的所述组分进一步包括：(vi)无机纤维。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中选择步骤(a)中使用的所述组分的相对定量比例，使得步骤(c)中形成的所述固体催化剂体含有60重量％至85重量％的金属负载的分子筛、20重量％至40重量％的基质组分和0重量％至10重量％的无机纤维。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述结晶分子筛是具有选自CHA、AEI或AFX、LTA或ERI的骨架类型的小孔沸石。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述不溶性活性金属前体选自由以下组成的组：碳酸铜、碳酸锰、碳酸镍、碳酸钴、碳酸铁、碳酸钯、碳酸铂、碳酸铈、碳酸钇、碳酸铌、碳酸镧、碳酸锌、碳酸锆、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铜、氢氧化锰、氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁、氢氧化钯、氢氧化铂、氢氧化铈、氢氧化钇、氢氧化铌、氢氧化镧、氢氧化锌、氢氧化锆、氢氧化钙、氢氧化镁、草酸铜、草酸钙、草酸铁、草酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：庄信万丰催化剂德国有限公司，
类型：发明
国别省市：