具有高NOx-SCR转化速率和低SOx转化速率的涂覆制品制造技术

公开了制品，其包含沉积在基底上的包含VOx，MoO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及选择性催化还原(SCR)催化剂和包含这种催化剂的涂覆制品。专利技术背景柴油机、固定燃气涡轮机和其他系统中的烃燃烧产生了废气，其必须经处理来除去氮氧化物(NOx)，其组成为NO(一氧化氮)、NO2(二氧化氮)和N2O(一氧化二氮)。在贫燃发动机中产生的废气通常是氧化性的，并且需要用催化剂和还原剂(其典型地是氨或短链烃)来选择性还原NOx。已经广泛研究了被称作选择性催化还原(SCR)的方法。发电厂经常使用化石燃料例如煤、石油或天然气作为能源。煤和石油包含不同的硫量。使用SCR处理来自于这些工厂的废气需要保持高NOx还原效率，同时使SO2氧化最小化。许多SCR催化剂在氨存在下将NOx转化成氮和水是有效的。但是，不期望的副反应，SO2氧化成SO3，通常与NOx还原一起发生。需要控制三氧化硫(SO3，酸雨的一种组分)的形成。因此，非常期望这种催化剂，其使NOx的还原速率(kNOx)最大化，同时使SO2氧化速率(kSOx)最小化。SCR催化剂通常包含氧化钒和相组合的钼或钨氧化物，并且负载于二氧化钛上。文献中包括了这种催化剂的许多例子。在一些情况中，催化剂混合物通过浸涂方法施用到基底(参见例如美国专利5,166,122和7,842,644)。含有该催化剂的湿糊可以辊涂到基底上，其然后干燥和煅烧(参见例如美国专利5,225,390；5,045,516；6,054,408；和7,842,644)。可选地，将湿糊压缩、干燥和煅烧来形成薄板(参见例如美国专利5,409,681；5,792,432；6,063,342；6,710,013；和6,759,565)。喷涂或浸涂通常不能商业上用于生产包含VOx基SCR催化剂的制品。工业将受益于制造用于SCR催化的改进制品的方式。具体地，这种具有有效地还原NOx，同时控制二氧化硫氧化成三氧化硫的速率的能力的催化剂将是有价值的。因此，需要可以在SCR方法中产生更高的kNOx/kSOx比率的制品。理想地，该制品能够更有效地利用构成它们的活性组分的催化材料。
技术实现思路
在一方面中，本专利技术涉及一种用于处理含有氮氧化物的气体的制品。该制品包含基底，优选不锈钢，在该基底表面上具有催化剂膜涂层。该涂层可以通过不同技术来沉积到该基底上，包括喷涂和浸涂，优选喷涂。在另一方面中，本专利技术涉及再生的催化制品，其包含在基底上的用过的催化剂和位于该用过的催化剂上的催化剂膜涂层。在又一方面中，本专利技术涉及一种生产可用于选择性催化还原的制品的方法，和涉及使用该方法制造的涂覆制品。该方法包括涂覆(优选喷涂)基底(优选不锈钢)，来将膜沉积到该基底上，然后煅烧经经涂覆的基底。催化剂膜包含VOx，MoO3或WO3，和TiO2。优选催化剂膜包含0.1-5重量％的VOx，0.5-20重量％的MoO3或WO3，和75-99.4重量％的TiO2。分析VOx的水平，并且作为V2O5来报告。在又一方面中，本专利技术涉及一种通过将催化剂膜涂层施用到基底上的用过催化剂涂层上来生产再生制品的方法。在另一方面中，本专利技术涉及一种在还原剂和具有催化活性的涂覆制品存在下，选择性还原包含氮氧化物的气态混合物中的氮氧化物的方法。已经令人惊讶地发现，该涂覆制品典型地具有对于350℃-400℃温度的NOx转化增强的活性，和对于在380℃-430℃温度的SOx转化降低的活性，或者二者，其中NOx和SOx转化率在常压测量。该涂覆制品和使用该涂覆制品的方法提供了实现高NOx还原，同时使SO3的产生速率最小化的一种方式。此外，与类似的整体尺寸和组成的层合制品相比，该涂覆制品通常更轻。具有高催化剂负载量的涂覆制品可以以与层合制品相同或减小的尺寸来制作，并且可获得增加的kNOx/kSOx比率，甚至对于具有相对薄的(例如20-500μm或50-150μm)催化剂膜的涂覆制品也是如此。该制品和方法可用于多种SCR应用，并且应当具有对于发电厂操作来说特别的价值，这里通常使用煤和高硫燃料，并且控制三氧化硫的产生是关键的。具体实施方式术语VOx表示钒的氧化物，优选具有分散在混合氧化物载体上的处于+5氧化态的钒。钒的主要氧化物是：氧化钒(II)(一氧化钒)，VO；氧化钒(III)(倍半氧化钒或三氧化钒)，V2O3；氧化钒(IV)(二氧化钒)，VO2；和氧化钒(V)(五氧化钒)，V2O5。术语“VOx前体”表示包含钒的化合物，并且该化合物通过煅烧形成钒的氧化物。这种化合物的例子包括但不限于：氧硫酸钒、偏钒酸铵和氧三氯化钒。术语“MoO3前体”表示包含钼的化合物，并且该化合物通过煅烧形成钼的氧化物。这种化合物的例子包括但不限于七钼酸铵、钼酸铵、氯化钼、草酸钼和醋酸钼。术语“WO3前体”表示包含钨的化合物，并且该化合物通过煅烧形成钨的氧化物。这种化合物的例子包括但不限于氯化钨、氯氧化钨、钨酸、偏钨酸铵、仲钨酸铵或预制的钨/二氧化钛。术语“TiO2前体”表示包含钛的化合物，并且该化合物通过煅烧形成钛的氧化物。这种化合物的例子包括但不限于四氯化钛、三氯化钛和氧硫酸钛。作为此处使用的，术语“煅烧”表示将材料在空气或氧气中加热。这个定义与IUPAC煅烧定义一致。(IUPAC.CompendiumofChemicalTerminology，第2版(“GoldBook”)。由A.D.McNaught和A.Wilkinson编纂，BlackwellScientificPublications，牛津(1997)。XML在线修正版：http：//goldbook.iupac.org(2006-)，由M.Nic，J.Jirat，B.Kosata创建；由A.Jenkins编纂更新，ISBN0-9678550-9-8.doi：10.1351/goldbook)。进行煅烧来分解金属盐和促进催化剂内的金属离子的交换以及促进催化剂粘附到基底。煅烧所用温度取决于待煅烧材料的组分，通常在约400℃-约900℃进行约1-8小时。在一些情况中，煅烧可以在至多约1200℃的温度进行。在包括本文所述方法的应用中，煅烧通常在约400℃-约700℃的温度进行约1-8小时，优选在约400℃-约650℃的温度进行约1-4小时。作为本文使用的，术语“约”表示大概，并且指的是与该术语相关的值的任选±25％，优选±10％，更优选±5％，或者最优选±1％的范围。术语“基底”表示其上放置有膜的固体材料。基底可以为整料、板或片材的形式，优选板或片材。基底优选是穿孔的。基底可以由金属，优选钢，更优选不锈钢或Fecralloy组成。术语“膜”表示薄的涂层或覆盖物。膜的厚度如下所述。术语“再生制品”表示由具有用过的催化剂的用过的制品制成的制品。术语“用过的制品”表示包含用过的催化剂的制品，或者包含不能提供有效的SCR活性水平的催化剂的制品。该制品不必须已经用于SCR方法，但是可以包括丢弃的或不合格的制品。术语“用过的催化剂”表示之前已经沉积到制品上的催化剂，并且该催化剂的SCR活性已经降低到对于催化剂使用者来说不可接受的水平。当提供不同数值的范围时，该范围可以包括该值，除非另有规定。在一方面中，本专利技术涉及一种制品，其包含：(a)基底；和(b)沉积在该基底上的膜；其中该膜包含VOx，MoO3或WO3，和TiO2，并且该制品本文档来自技高网...

【技术保护点】
制品，其用于催化含有氮氧化物和还原剂的气体中氮氧化物的转化，该制品包含：(a)基底；和(b)沉积在该基底上的膜；其中该膜包含VOx，MoO3或WO3，和TiO2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.02 US 62/006,4821.制品，其用于催化含有氮氧化物和还原剂的气体中氮氧化物的转化，该制品包含：(a)基底；和(b)沉积在该基底上的膜；其中该膜包含VOx，MoO3或WO3，和TiO2。2.根据权利要求1所述的制品，其包含：(c)在基底表面上的用过的催化剂，其中该膜(b)沉积在该用过的催化剂上。3.根据权利要求1或2所述的制品，其中该膜包含0.1-5重量％的VOx，0.5-20重量％的MoO3或WO3，和75-99.4重量％的TiO2。4.根据权利要求1或2所述的制品，其中该膜包含0.5-2重量％的VOx，1-10重量％的MoO3或WO3，和88-98.5重量％的TiO2。5.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中该膜的厚度是20μm-500μm，优选50μm-150μm。6.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中该基底是整料或板。7.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中该基底是穿孔的。8.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中该基底包含钢。9.根据前述权利要求中任一项所述的制品，该制品具有与类似尺寸和组成的制品相比更低的质量和以下至少一种：(a)对于350℃-400℃的温度的NOx转化增强的活性；和(b)对于380℃-430℃的温度的SOx转化降低的活性。10.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中该制品还催化含有SOx的气体中SOx的转化，并且NOx和SOx分别以速率kNOx和kSOx发生转化，并且kNOx/kSOx的比率是0.22-0.30。11.生产根据前述权利要求中任一项所述的制品的方法，该方法包括：(a)通过将包含：(i)VOx或VOx前体，(ii)MoO3、MoO3前体、WO3、WO3前体或其混合物，和(iii)TiO2或TiO2前体的催化剂膜沉积到基底上，来形成经涂覆的基底，和(b)煅烧该经涂覆的基底。12.由用过的催化剂制品来生产根据权利要求2所述或从属于权利要求2的权利要求3-10中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·安德森，S·克拉维尔，M·纳什，M·布兰德迈尔，R·傅，A·韦格兰德，B·戈默索尔，
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