用于选择性催化还原的双金属Cu/Mn催化剂制造技术

本发明专利技术提供了一种用于处理废气的催化剂组合物，该催化剂组合物包含分子筛，该分子筛包含交换的铜和交换的锰。包含交换的铜和交换的锰。包含交换的铜和交换的锰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于选择性催化还原的双金属Cu/Mn催化剂

技术介绍

[0001]本专利技术涉及催化剂以及通过在存在含过渡金属的分子筛催化剂的情况下使氮氧化物与含氮还原剂接触将气体(诸如车辆贫燃内燃机的废气)中的氮氧化物转化为氮气的方法。
[0002]通过含氮化合物诸如氨或脲对No
x
的选择性催化还原(SCR)已被用于许多应用中，包括工业固定应用。最近，基于SCR技术的NO
x
还原系统正在欧洲、日本和美国开发用于许多车辆(移动)应用，例如用于处理柴油机废气。
[0003]在NH3SCR系统中发生若干化学反应，其中大多数代表将NO
x
、特别是NO和NO2还原成氮气的理想反应。主要反应由反应(1)表示。
[0004]4NO+4NH3+O2→
4N2+6H2O
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(1)
[0005]与氧气的竞争性非选择性反应可产生二次排放或可非生产性地消耗氨。一种此类非选择性反应为氨的完全氧化，如反应(2)所示。
[0006]4NH3+5O2→
4NO+6H2O
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(2)
[0007]另外，副反应可导致不期望的产物诸如N2O，如由反应(3)所表示的。
[0008]4NH3+5NO+3O2→
4N2O+6H2O
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(3)
[0009]分子筛，包括铝硅酸盐沸石，可用作NO
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与NH3的SCR的催化剂。一种应用是用可从氨前体诸如脲获得的还原剂或通过注入氨本身来控制来自车辆柴油发动机的NO
x
排放。为了促进催化活性，可将过渡金属掺入到铝硅酸盐沸石中。
[0010]期望制备用于NOx的SCR的催化剂组合物，其具有改善的NOx转化率和减少的N2O产生。

技术实现思路

[0011]根据本专利技术的一些方面，用于处理废气的催化剂组合物包含分子筛，该分子筛包含交换的铜和交换的锰。在一些方面，分子筛为铝硅酸盐分子筛。在一些方面，分子筛包括沸石。合适的沸石可具有例如约5至约200、约10至约50、或约10至约30的二氧化硅与氧化铝摩尔比(SAR)。在一些方面，分子筛包括小孔沸石。合适的小孔沸石可具有选自例如AEI、CHA以及它们的组合的晶体骨架类型。在一些方面，分子筛包括中孔或大孔沸石。合适的中孔或大孔沸石可具有选自例如BEA、MFI以及它们的组合的晶体骨架类型。
[0012]在一些方面，分子筛包括约0.1至约50、约0.2至约15、或约0.3至约3的铜与锰的重量比。在一些方面，基于分子筛的重量计，分子筛包含以约0.1重量％至约10重量％、约1重量％至约7重量％、或约2重量％至约5重量％的总量存在的铜和锰。在一些方面，基于分子筛的重量计，分子筛包含以约0.05重量％至约7重量％、约0.5重量％至约5重量％、或约1重量％至约4重量％的量存在的铜。在一些方面，基于分子筛的重量计，分子筛包含以约0.05重量％至约7重量％、约0.1重量％至约5重量％、或约0.5重量％至约2.5重量％的量存在的锰。在一些方面，分子筛包括<1、<0.75、或<0.5的过渡金属与铝的比率。
[0013]在一些方面，催化剂组合物有效促进NH3与NOx反应形成氮气和水。在某些方面，催
化剂组合物在标准SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约20％至约45％的N2O。在一些方面，催化剂组合物在标准SCR条件下转化比Mn交换的分子筛多约30％至约60％的总NO
x
。在一些方面，催化剂组合物在标准SCR条件下产生比Cu交换的分子筛和Mn交换的分子筛的物理混合物少约1％至约15％的N2O。在一些方面，催化剂组合物在标准SCR条件下转化比Cu交换的分子筛和Mn交换的分子筛的物理混合物多约1％至约25％的总NO
x
。在一些方面，催化剂组合物在快速SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约25％至约60％的N2O。在一些方面，催化剂组合物在快速SCR条件下转化比Cu交换的分子筛多约1％至约20％的总NO
x
。在一些方面，催化剂组合物在缓慢SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约20％至约45％的N2O。在一些方面，催化剂组合物在900℃老化后在标准SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约35％至约65％的N2。
[0014]根据本专利技术的一些方面，催化剂制品包括涂覆有催化剂组合物的基底，该催化剂组合物包含分子筛，该分子筛包含交换的铜和交换的锰。在一些方面，基底还可包括一种或多种附加催化剂，诸如一种或多种Cu
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交换的或Fe
‑
交换的分子筛催化剂。在一些方面，包含交换的铜和交换的锰的分子筛存在于一种或多种附加催化剂组合物的上游。在一些方面，包含交换的铜和交换的锰的分子筛存在于顶层中，并且一种或多种附加催化剂组合物存在于底层中。在一些方面，催化剂制品还包含含有铂族金属的催化剂组合物。
[0015]根据本专利技术的一些方面，处理含有氮氧化物的废气的方法包括在存在催化剂组合物的情况下使该废气与含氮还原剂接触，该催化剂组合物包含分子筛，该分子筛包含交换的铜和交换的锰。在一些方面，含氮还原剂包括氨。在一些方面，接触在约150℃至约750℃的温度处发生。
附图说明
[0016]图1
‑
图40示出了本专利技术各方面的催化剂的催化剂构造和系统。它们更详细地描述于具体实施方式中。
[0017]图41示出了包含Cu
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Mn.AEI和Cu.AEI的新鲜催化剂在标准SCR条件下的NOx转化率。
[0018]图42示出了包含Cu
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Mn.AEI和Cu.AEI的新鲜催化剂在标准SCR条件下的N2O选择性。
[0019]图43示出了包含Cu
‑
Mn.AEI和Cu.AEI的老化催化剂在标准SCR条件下的NOx转化率。
[0020]图44示出了包含Cu
‑
Mn.AEI和Cu.AEI的老化催化剂在标准SCR条件下的N2O选择性。
[0021]图45示出了包含Cu
‑
Mn.AEI和Cu.AEI的催化剂在快速SCR条件下的NOx转化率。
[0022]图46示出了包含Cu
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Mn.AEI和Cu.AEI的催化剂在快速SCR条件下的N2O ppm。
[0023]图47示出了包含Cu
‑
Mn.AEI和Cu.AEI的催化剂在缓慢SCR条件下的NOx转化率。
[0024]图48示出了包含Cu
‑
Mn.AEI和Cu.AEI的催化剂在缓慢SCR条件下的N2O ppm。
[0025]图49示出了各种双金属和单金属催化剂在标准SCR条件下的NOx转化率。
[0026]图50示出了各种双金属和单金属催化剂在标准SCR条件下的N2O选择性。
[0027]图51示出了具有不同Mn载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理废气的催化剂组合物，所述催化剂组合物包含分子筛，所述分子筛包含交换的铜和交换的锰。2.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述分子筛为铝硅酸盐分子筛。3.根据权利要求1或2所述的催化剂组合物，其中所述分子筛包括沸石。4.根据权利要求3所述的催化剂组合物，其中所述沸石具有约5至约200的SAR。5.根据权利要求3或4所述的催化剂组合物，其中所述沸石具有约10至约50的SAR。6.根据权利要求3或5所述的催化剂组合物，其中所述沸石具有约10至约30的SAR。7.根据权利要求3至6中任一项所述的催化剂组合物，其中所述分子筛包括小孔沸石。8.根据权利要求7所述的催化剂组合物，其中所述小孔沸石具有选自AEI、CHA以及它们的组合的晶体骨架类型。9.根据权利要求3至8中任一项所述的催化剂组合物，其中所述分子筛包括中孔或大孔沸石。10.根据权利要求9所述的催化剂组合物，其中所述沸石具有选自BEA、MFI以及它们的组合的晶体骨架类型。11.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中铜与锰的重量比为约0.1至约50。12.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜与锰的重量比为约0.2至约15。13.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜与锰的重量比为约0.3至约3。14.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜和所述锰以基于所述分子筛的重量计约0.1重量％至约10重量％的总量存在。15.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜和所述锰以基于所述分子筛的重量计约1重量％至约7重量％的总量存在。16.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜和所述锰以基于所述分子筛的重量计约2重量％至约5重量％的总量存在。17.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜以基于所述分子筛的重量计约0.05重量％至约7重量％的量存在。18.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜以基于所述分子筛的重量计约0.5重量％至约5重量％的量存在。19.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述铜以基于所述分子筛的重量计约1重量％至约4重量％的量存在。20.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述锰以基于所述分子筛的重量计约0.05重量％至约7重量％的量存在。21.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述锰以基于所述分子筛的重量计约0.1重量％至约5重量％的量存在。22.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述锰以基于所述分子筛的重量计约0.5重量％至约2.5重量％的量存在。23.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述分子筛具有<1的过渡金
属与铝的比率。24.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述分子筛具有<0.75的过渡金属与铝的比率。25.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述分子筛具有<0.5的过渡金属与铝的比率。26.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物有效促进NH3与NOx反应形成氮气和水。27.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在标准SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约20％至约45％的N2O。28.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在标准SCR条件下转化比Mn交换的分子筛多约30％至约60％的总NO
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。29.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在标准SCR条件下产生比Cu交换的分子筛和Mn交换的分子筛的物理混合物少约1％至约15％的N2O。30.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在标准SCR条件下转化比Cu交换的分子筛和Mn交换的分子筛的物理混合物多约1％至约25％的总NO
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。31.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在快速SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约25％至约60％的N2O。32.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在快速SCR条件下转化比Cu交换的分子筛多约1％至约20％的总NO
x
。33.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在缓慢SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约20％至约45％的N2O。34.根据任一项前述权利要求所述的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物在900℃老化后在标准SCR条件下产生比Cu交换的分子筛少约35％至约65％的N2O。35.一种催化剂制品，包括涂覆有根据权利要求1至34中任一项所述的催化剂组合物的基底。36.根据权利要求35所述的催化剂制品，还包含一种或多种附加催化剂组合物。37.根据权利要求36所述的催化剂制品，其中所述一种或多种附加催化剂组合物包括Cu交换的分子筛催化剂或Fe交换的分子筛催化剂。38.根据权利要求36或37所述的催化剂制品，其中包含交换的铜和交换的锰的所述分子筛存在于所述一种或多种附加催化剂组合物的上游。39.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：