选择性催化还原催化剂和包含它的催化制品制造技术

本发明专利技术涉及一种包含载体、钒和锑的选择性催化还原(SCR)催化剂，一种包含该SCR催化剂的催化制品以及一种包含该SCR催化剂的内燃机用废气处理系统。在一个实施方案中，本发明专利技术提供了一种用于还原5氮氧化物的SCR催化剂，包含载体和在该载体上的活性材料；其中作为其氧化物计算的该载体相对于该SCR催化剂的总重量以40

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】选择性催化还原催化剂和包含它的催化制品
专利

[0001]本专利技术涉及一种包含载体、钒和锑的选择性催化还原(SCR)催化剂，一种包含该SCR催化剂的催化制品以及一种包含该SCR催化剂的内燃机用废气处理系统。
[0002]背景
[0003]作为废气从移动源如车辆和固定源如发电厂排放的也称为NOx的氮氧化物对环境和人类有害。为了从废气除去NOx，迄今已经开发了催化还原方法。催化还原方法适合处理大量废气，其中选择性催化还原(SCR)是一种借助SCR催化剂在还原剂源存在下将NOx转化为氮气(N2)和水(H2O)的途径。该还原剂源可以是存在于柴油机的废气中或者加入柴油机废气料流中的烃、氨、尿素等。其中该还原剂源通常是汽车级尿素，也称为柴油机废气处理液(DEF)。该尿素发生水解反应(尿素加水产生氨和二氧化碳)而将氨输送到废气流中。一种包括作为还原剂加入氨(或尿素)以将NOx选择性催化还原成N2的方法被报道为优异的。已经开发了各种可以用于选择性催化还原的催化剂—也称为SCR催化剂—以减排来自固定和移动源的NOx。要求SCR催化剂在宽温度范围内以及尤其是在尽可能低至300℃的温度下还原NOx。
[0004]在各种SCR催化剂中，一组以钒氧化物作为活性物的催化剂(V SCR催化剂)由于其低成本和在NOx减排工艺过程中的抗硫性而特别令人感兴趣。V SCR催化剂通常包含一种或多种促进剂以提供改进的催化剂性能。例如，如US 3279884A，EP 0272620A2，EP 0348768A2，CA 2899929A，CN 103736497A，US 7507684B2，US 2014/0157763A1，WO 2010/099395A1，WO 2013/179129A2，WO 2013/017873A1所述，含有钨或钼的氧化物作为促进剂的V SCR催化剂已被广泛研究几十年。
[0005]由于需要进一步降低成本并改善催化剂性能以减排NOx，开发了具有替换促进剂的V SCR催化剂。令人感兴趣的替换促进剂之一是锑。具有锑作为促进剂的该类V SCR催化剂例如描述于KR 101065242B1，US 2009/143225A1和WO 2017101449A1中。
[0006]KR 101065242B1公开了一种由包括将钒前体和锑前体混入含有TiO2溶胶的淤浆中并在500℃或更低温度下煅烧所得淤浆的方法制备的V SCR催化剂。描述了具有锑作为促进剂的该V SCR催化剂在低温下具有良好的NOx减排效率和抗硫中毒性。
[0007]US 2009/143225A1公开了一种V SCR催化剂，包含金属氧化物载体、作为活性材料的钒和作为促进剂的锑。该V SCR催化剂通过用含有钒和锑的前体浸渍TiO2或者其他常规催化剂合成方法如溶胶凝胶法制备。描述了该V SCR催化剂可以促进NOx在低温下的还原并提高抗硫中毒性。
[0008]WO 2017101449A1公开了一种由包括在溶剂中将钒/锑氧化物和任选硅源与包含TiO2的载体混合而得到悬浮液，干燥并煅烧的方法制备的SCR催化剂。该钒/锑氧化物通过提供一种包含钒氧化物和锑氧化物的悬浮液并干燥而制备。
[0009]专利技术概述
[0010]本专利技术涉及一种包含载体、钒和锑的选择性催化还原(SCR)催化剂。
[0011]一些方面包括用于还原氮氧化物的催化剂，包含载体和在该载体上的活性材料。
[0012]其他方面包括制备SCR催化剂的方法，处理来自内燃机的废气的方法以及测试NOx的方法。
[0013]其他方面包括包含SCR催化剂的SCR催化制品和内燃机用废气处理系统。
[0014]专利技术详述
[0015]在描述本专利技术的几个示例性实施方案之前，应理解的是本专利技术不限于在下列说明中所述构造或工艺步骤的细节。本专利技术能够有其他实施方案并且能够以各种方式实践或实施。
[0016]对于本公开中所用术语，提供下列定义。
[0017]在包括权利要求书在内的通篇说明书中，术语“包含一种”或“包括一种”应理解为与术语“包括至少一种”是同义的，除非另有规定，并且“在
……
之间”或“至”应理解为包括包括限度值。
[0018]术语“一个”、“一种”和“该”用于指一个或不止一个(即至少一个)该冠词的语法宾语。
[0019]术语“和/或”包括含义“和”、“或”以及还有与该术语相关的要素的所有其他可能组合。
[0020]所有百分数和比例按重量提及，除非另有指明。
[0021]SCR催化剂
[0022]本专利技术提供了一种用于还原氮氧化物(NOx)的SCR催化剂，包含载体和在该载体上的活性材料；
[0023]‑
其中作为其氧化物计算的该载体相对于该SCR催化剂的总重量以40
‑
99重量％的量存在于该SCR催化剂中；
[0024]‑
其中该活性材料包含钒和锑；作为V2O5计算的钒相对于该SCR催化剂的总重量以1
‑
15重量％的量存在于该SCR催化剂中；作为Sb2O3计算的锑相对于该SCR催化剂的总重量以0.5
‑
20重量％的量存在于该SCR催化剂中；
[0025]‑
其中该SCR催化剂在550℃下用10％水进行水热陈化100小时之后在60,000h
‑1空速和1:1的氨/NOx摩尔比下具有至少60％的200
‑
300℃脱氮效率。
[0026]在一个或多个实施方案中，该SCR催化剂600℃下热陈化50小时之后在60,000h
‑1空速和1:1的氨/NOx摩尔比下具有至少50％的200
‑
300℃脱氮效率。
[0027]在一个或多个实施方案中，该载体可以是Ti、Si、W、Al、Ce、Zr、Mg、Ca、Ba、Y、La、Pr、Nb、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sn、Bi的金属氧化物或者这些氧化物中任意两种或更多种的混合物。替换地或者此外，该载体可以包含分子筛。该分子筛可以是硅酸盐沸石、铝硅酸盐沸石、金属取代的铝硅酸盐沸石或非沸石分子筛。
[0028]在一些实施方案中，至少一部分上面在该载体中所列金属氧化物还可以用作添加剂如粘合剂、分散剂、填料、稳定剂、促进剂等。
[0029]该添加剂的量取决于成品催化剂的形式。添加剂的量以总共待掺入该SCR催化剂中的相应物质的氧化物表达在成品SCR催化剂呈下文所述的涂敷基材形式的情况下通常在1
‑
30重量％，优选1
‑
15重量％范围内并且在成品催化剂呈成型体形式的情况下通常在1
‑
90重量％，优选5
‑
60重量％，更优选10
‑
50重量％范围内。若使用不止一种添加剂的话，则各添加剂的相应量对本专利技术的目的而言并不重要。
[0030]在一些实施方案中，该载体包含TiO2、SiO2、WO3、CeO2、Al2O3和ZrO2中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于还原氮氧化物的SCR催化剂，包含载体和在所述载体上的活性材料；其中作为其氧化物计算的所述载体相对于所述SCR催化剂的总重量以40
‑
99重量％的量存在于所述SCR催化剂中；其中所述活性材料包含钒和锑，作为V2O5计算的钒相对于所述SCR催化剂的总重量以1
‑
15重量％的量存在于所述SCR催化剂中并且作为Sb2O3计算的锑相对于所述SCR催化剂的总重量以0.5
‑
20重量％的量存在于所述SCR催化剂中；其中所述SCR催化剂在550℃下用10％水进行水热陈化100小时之后在60,000h
‑1空速和1:1的氨/NOx摩尔比下具有至少60％的200
‑
300℃脱氮效率。2.根据权利要求1的SCR催化剂，其中所述载体包含Ti、Si、W、Al、Ce、Zr、Mg、Ca、Ba、Y、La、Pr、Nb、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sn、Bi的金属氧化物或者所述金属氧化物中任意两种或更多种的混合物，或者分子筛。3.根据权利要求2的SCR催化剂，其中所述载体包含TiO2和/或SiO2。4.根据权利要求3的SCR催化剂，其中所述载体包含TiO2和SiO2，所述SiO2相对于所述载体的总重量以1
‑
20重量％，优选2.5
‑
15重量％，更优选3
‑
10重量％的量存在。5.根据权利要求1
‑
4中任一项的SCR催化剂，其中作为其氧化物计算的所述载体相对于所述SCR催化剂的总重量以50
‑
90重量％的量存在于所述SCR催化剂中。6.根据权利要求5的SCR催化剂，其中作为金属氧化物或分子筛计算的所述载体相对于所述SCR催化剂的总重量以60
‑
85重量％的量存在于所述SCR催化剂中。7.根据权利要求1
‑
6中任一项的SCR催化剂，其中作为V2O5计算的钒相对于所述SCR催化剂的总重量以4
‑
12重量％的量存在于所述SCR催化剂中。8.根据权利要求7的SCR催化剂，其中作为V2O5计算的钒相对于所述SCR催化剂的总重量以5
‑
10重量％的量存在于所述SCR催化剂中。9.根据权利要求1
‑
8中任一项的SCR催化剂，其中作为Sb2O3计算的锑相对于所述SCR催化剂的总重量以3
‑
16重量％的量存在于所述S...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，张驭潮，邱仁杰，张嘉迪，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：