催化剂共混物制造技术

提供了一种用于选择性催化还原贫燃废气中的NOx的催化剂，其包含分别具有CHA结构的金属助催化的硅铝酸盐和具有CHA结构的金属助催化的硅铝磷酸盐的0.8:1.0‑1.2:1.0的共混物，其中该硅铝磷酸盐的特征在于相比于该硅铝酸盐助催化金属负载量更高。

【技术实现步骤摘要】
本申请是基于申请号为201380012101.4、申请日为2013年1月28日、专利技术名称为“催化剂共混物”的中国专利申请的分案申请。专利技术背景1.专利
本专利技术涉及用于处理燃烧废气，特别是选择性催化还原(SCR)贫燃燃烧废气中的NOx的催化剂、制品和方法。2.相关技术说明多数燃烧废气的最大部分包含相对良性的氮气(N2)、水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)；但是废气也包含相对小部分的有害和/或有毒物质，例如来自不完全燃烧的一氧化碳(CO)，来自未燃烧燃料的烃(HC)，来自过高燃烧温度的氮氧化物(NOx)，和微粒物质(主要是烟灰)。为了减轻释放到大气中的废气对于环境的印象，需要消除或减少这些不期望的组分的量，优选通过不会再产生其他有害或有毒物质的方法。最难以从贫燃废气中除去的组分之一是NOx，其包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和一氧化二氮(N2O)。将例如由柴油发动机产生的贫燃废气中NOx还原成N2特别成问题，因为废气包含足够的氧来支持氧化反应，而不是还原。但是，NOx可以在柴油机废气中通过通常称作选择性催化还原(SCR)的方法来还原。SCR方法包括在催化剂存在下和借助于还原剂，将NOx转化成单质氮(N2)和水。在SCR方法中，在废气与SCR催化剂接触之前将气态还原剂例如氨添加到废气流中。还原剂被吸收到催化剂上，当气体经过催化基底之中或之上时，发生NOx还原反应。使用氨的化学计量的SCR反应的化学方程式是:2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2ONO+NO2+2NH3→2N2+3H2O已知的SCR催化剂包括沸石和其他分子筛。分子筛是具有明确结构的微孔结晶固体，并且通常在它们的骨架中包含硅、铝和氧，也可以在它们的孔中包含阳离子。分子筛的定义特征是它的晶体或赝晶体结构，其通过分子四面体单元以规则和/或重复的方式互连来形成骨架而形成。已知SCR催化剂的分子筛骨架的例子包括骨架类型代码CHA(菱沸石)，BEA(β)和MOR(丝光沸石)。这些分子筛的催化性能可以在某些环境中通过阳离子交换方法来改进，其中存在于骨架表面或内部的一部分离子物质被过渡金属阳离子如Cu2+所替代。通常，在这种分子筛上较高的金属负荷会导致该材料耐久性降低，特别是当该材料暴露于高温时更是如此。因此，仍然需要更耐久的高性能SCR催化剂。
技术实现思路
申请人已经惊讶地发现，与分别采用每个组成材料的性能相比，金属助催化的CHA分子筛的某些共混物产生了更好的性能，例如NOx转化率和水热稳定性。这种共混物中的CHA分子筛包括具有低的二氧化硅与氧化铝之比(SAR)的硅铝酸盐，和硅铝磷酸盐(SAPO)。一些CHA硅铝酸盐的二氧化硅与氧化铝之比(SAR)与分子筛的水热稳定性有关。对于这种硅铝酸盐，较高的SAR对应于改进的水热稳定性。但是，本专利技术的CHA SAPO和低SAR CHA硅铝酸盐的共混物在极端老化条件(例如900℃)条件下具有令人惊讶地展示出的水热稳定性。此外，已经发现CHA SAPO和低SAR CHA硅铝酸盐之间的协同效应使得这些材料的共混物出人意料地实现了比单独任一材料更好的性能。这种协同效应也受到分子筛上的非骨架金属负载量的影响。因此，在一方面，提供了一种催化剂组合物，其包含具有CHA骨架的硅铝酸盐分子筛和具有CHA骨架的硅铝磷酸盐分子筛的共混物，其中(a)该硅铝酸盐分子筛和硅铝磷酸盐分子筛以约0.8:1.0至约1.2:1.0的硅铝酸盐:硅铝磷酸盐摩尔比存在；和(b)所述硅铝酸盐分子筛包含第一非骨架金属，所述硅铝磷酸盐分子筛包含第二非骨架金属，其中所述第一和第二非骨架金属独立地选自铯、铜、镍、锌、铁、锡、钨、钼、钴、铋、钛、锆、锑、锰、铬、钒、铌及其组合，但是优选铜，其中所述第一非骨架金属以基于该硅铝酸盐的重量计约2至约4重量％存在，和其中所述第一非骨架金属和所述第二非骨架金属的重量比是约0.4:1.0至约1.5:1.0。根据本专利技术的另一方面，提供了一种处理贫燃燃烧废气中的NOx的方法，其包括：(a)将具有λ>1和至少一种NOx化合物的废气混合物与还原剂和催化剂接触，该催化剂包含具有CHA骨架的第一分子筛和具有CHA骨架的第二分子筛的共混物，其中(i)所述第一分子筛是硅铝酸盐，所述第二分子筛是硅铝磷酸盐，和所述第一和第二分子筛是分别以约0.8:1.0至约1.2:1.0的摩尔比存在；和(ii)所述第一分子筛包含第一交换金属，所述第二分子筛包含第二交换金属，其中所述第一和第二交换金属独立地选自铯、铜、镍、锌、铁、锡、钨、钼、钴、铋、钛、锆、锑、锰、铬、钒、铌及其组合，和其中所述第一交换金属和所述第二交换金属的重量比是约0.4:1.0至约0.8:1.0；和(b)将至少一部分所述NOx选择性还原成N2和H2O；其中所述接触在约200至约500℃的温度发生，和任选地其中所述接触在该催化剂已经暴露于至少约800℃的温度后发生。根据本专利技术的另一方面，提供了一种催化制品，其包含：(a)催化剂，其包含具有CHA骨架的第一分子筛和具有CHA骨架的第二分子筛的共混物，其中(i)所述第一分子筛是硅铝酸盐，所述第二分子筛是硅铝磷酸盐，和所述第一和第二分子筛分别以约0.8:1.0至约1.2:1.0的摩尔比存在；和(ii)所述第一分子筛包含第一交换金属，所述第二分子筛包含第二交换金属，其中所述第一和第二交换金属独立地选自铯、铜、镍、锌、铁、锡、钨、钼、钴、铋、钛、锆、锑、锰、铬、钒、铌及其组合，和其中所述第一交换金属和所述第二交换金属的重量比是约0.4:1.0至约0.8:1.0，和(b)多孔过滤器，其适于除去致病废气中的微粒，其中所述催化剂位于所述多孔过滤器之上和/或之内。在某些实施方案中，制品包含催化剂共混物，其活化涂覆在流通式或壁流式整料上。在某些实施方案中，该制品包含挤出壁流式过滤器，其由含有催化剂共混物的挤出物来生产。本专利技术的实施方案包括：1.一种催化剂组合物，其包含具有CHA骨架的硅铝酸盐分子筛和具有CHA骨架的硅铝磷酸盐分子筛的共混物，其中：a.该硅铝酸盐分子筛和硅铝磷酸盐分子筛以约0.8:1.0至约1.2:1.0的硅铝酸盐:硅铝磷酸盐摩尔比存在；和b.所述硅铝酸盐分子筛包含第一非骨架金属，所述硅铝磷酸盐分子筛包含第二非骨架金属，其中所述第一和第二非骨架金属独立地选自铯、铜、镍、锌、铁、锡、钨、钼、钴、铋、钛、锆、锑、锰、铬、钒、铌及其组合，其中所述第一非骨架金属以基于该硅铝酸盐的重量计约2至约4重量％存在，和其中所述第一非骨架金属与所述第二非骨架金属的重量比是约0.4:1.0至约1.5:1.0。2.根据实施方案1所述的催化剂，其中所述第一交换金属以基于该硅铝酸盐的重量计约2至约3重量％存在。3.根据实施方案1所述的催化剂，其中所述第一交换金属与所述第二交换金属的重量比是约0.5:1.0至约0.7:1.0。4.根据实施方案1所述的催化剂，其中所述第一交换金属与所述第二交换金属的重量比是约1.3:1.0至约1.1:1.0。5.根据实施方案1所述的催化剂，其中该第一和第二交换金属独立地选自铜、铁、铯、锰和镍。6.根据实施方案1所述的催化剂，其中所述第一和第二交换金属独立地选自铜和铁。7.根据实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂组合物，其包含具有CHA骨架的硅铝酸盐分子筛和具有CHA骨架的硅铝磷酸盐分子筛的共混物，其中a.该硅铝酸盐分子筛和硅铝磷酸盐分子筛以约0.8:1.0至约1.2:1.0的硅铝酸盐:硅铝磷酸盐摩尔比存在；和b.所述硅铝酸盐分子筛包含第一交换金属，所述硅铝磷酸盐分子筛包含第二交换金属，其中所述第一或第二交换金属中任一种是铜，另一种是铁，其中所述第一交换金属以基于该硅铝酸盐的重量计约2至约4重量％存在，和其中所述第一交换金属与所述第二交换金属的重量比是约0.4:1.0至约1.5:1.0。

【技术特征摘要】
2012.01.31 US 61/593,0301.一种催化剂组合物，其包含具有CHA骨架的硅铝酸盐分子筛和具有CHA骨架的硅铝磷酸盐分子筛的共混物，其中a.该硅铝酸盐分子筛和硅铝磷酸盐分子筛以约0.8:1.0至约1.2:1.0的硅铝酸盐:硅铝磷酸盐摩尔比存在；和b.所述硅铝酸盐分子筛包含第一交换金属，所述硅铝磷酸盐分子筛包含第二交换金属，其中所述第一或第二交换金属中任一种是铜，另一种是铁，其中所述第一交换金属以基于该硅铝酸盐的重量计约2至约4重量％存在，和其中所述第一交换金属与所述第二交换金属的重量比是约0.4:1.0至约1.5:1.0。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述第一交换金属以基于该硅铝酸盐的重量计约2至约3重量％存在。3.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述第一交换金属与所述第二交换金属的重量比是约0.5:1.0至约0.7:1.0。4.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述第一交换金属与所述第二交换金属的重量比是约1.3:1.0至约1.1:1.0。5.根据权利要求1所述的催化剂，其中该第一和第二交换金属独立地选自铜、铁、铯、锰和镍。6.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述第一和第二交换金属独立地选自铜和铁。7.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述硅铝酸盐的二氧化硅与氧化铝之比(SAR)是约10至约35。8.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述硅铝酸盐的二氧化硅与氧化铝之比(SAR)是约15至约18。9.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述硅铝酸盐的二氧化硅与氧化铝之比(SAR)是约20至约24。10.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述硅铝酸盐是SSZ-13同型体。11.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·菲杰耶科，HY·陈，G·R·钱德勒，A·N·M·格林，D·德，S·穆拉，W·曼宁，P·G·布莱克曼，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB