用于处理固定式排放源废气中的CO和NOx的多功能催化剂制品制造技术

一种用于处理来自固定式排放源的燃烧废气流中的NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Wiley&Sons,Inc.Hoboken,New Jersey)。具体地参见第12章。
[0012]已提出将Fe促进的沸石催化剂用于SCR，主要用于在金属氧化物催化剂可能热不稳定的高温(即，高达600℃)下的燃气热电厂。
[0013]商业SCR催化剂以挤出的蜂窝结构整料、板的形式或作为惰性蜂窝结构整料上的涂层来使用。
[0014]对于将SCR方法应用于固定式NO
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排放源的背景的更完整描述，请参见P.Forzatti,App.Cat A:General 222(2001)221
‑
236。
[0015]已知与反应(1)或特别是反应(2)相比，反应(3)是相对快速的反应，并且因此它是优选的。为此目的设置在SCR催化剂上游的合适的氧化催化剂也是处理废气中的CO和HC组分有关的。SCR催化剂上游的还原剂喷射通常在氧化催化剂的下游进行，以避免氨的低效损耗(通过氧化成NOx)，因此降低总体系统转化性能。氨喷射可以通过合适的设备进行，例如氨喷射格栅(AIG)。
[0016]尽管上述任何SCR催化剂均可用于处理HRSG系统中的NOx，但是气体燃烧废气温度通常要求上文提及的金属氧化物或金属促进的沸石是适当的。
[0017]气体涡轮排放控制系统通常包括单独的CO氧化催化剂(CO
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Ox)，然后是氨喷射格栅(AIG)，并且最后是SCR催化剂床(SCR)。美国专利申请公开号2016/0245139A1公开了一种用于发电设备的排气系统，该发电设备包括用于在空气中燃烧燃料以产生电力的热源，该排气系统适于接收流动的废气并且包括用于处理废气的催化剂系统，该催化剂系统包括第一氧化催化剂和第二催化剂，其中第一氧化催化剂位于热源下游，使得流动的废气在第二催化剂之前接触第一氧化催化剂。
[0018]最近，已经提出将CO氧化功能和NO
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还原功能组合在单一催化剂基底中。例如，申请人的WO 2017/055857公开了一种用于处理来自燃烧涡轮的含有NOx、烃类、CO、SOx和氨中的一种或多种的废气流的催化制品，该催化制品包括(a)基底，该基底具有限定轴向长度的入口端部和出口端部；(b)氧化层，该氧化层包含具有一种或多种贵金属的氧化催化剂，氧化层位于基底上并覆盖基底的轴向长度；和(c)包含SCR催化剂的SCR层，该SCR层位于氧化层上并与氧化层的一部分重叠，其中该部分小于100％。
[0019]美国专利申请公开号2007/0110643A1公开了一种废气处理设备，该废气处理设备用于降低诸如由发电站的气体涡轮发动机产生的废气流中的NOx、HC和CO的浓度。处理设备包括多功能催化元件，该多功能催化元件具有上游仅还原部分和位于氨喷射设备下游的下游还原加氧化部分。通过喷射超过化学计量浓度的氨在催化元件的上游部分中促进NOx的选择性催化还原(SCR)，所得的氨泄漏在催化元件的下游部分中被氧化。通过氨的氧化所生成的任何额外的NOx在下游部分中被进一步还原，然后排到大气中。
[0020]美国专利公开号7727499公开了一种通过氧化去除由烟道气和废气得到的过量氨(NH3)气(“氨泄漏”)的方法，对烟道气和废气进行选择性催化还原(SCR)以实现用氨还原氮氧化物(NOx)。更具体地，该方法使用由沸石、一种或多种贵金属和贱金属化合物组成的氨氧化催化剂来催化氨和一氧化碳(CO)的氧化，同时使氮氧化物(NOx)的形成最少。
[0021]US 2015/0375207公开了一种用于同时氧化一氧化碳和挥发性有机化合物并且通过与氨反应来选择性还原烟道气或废气中的氮氧化物的催化剂，该催化剂包括由钯、钒氧化物和钛氧化物组成的第一氧化催化剂层以及包含钨、钼、钒和钛的氧化物的第二NH3‑
SCR
催化剂层，该层完全承载第一层。
[0022]申请人的WO 2014/027207公开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第一组分和第二组分的共混物，其中第一组分是硅铝酸盐或硅铁酸盐分子筛组分，其中分子筛为H
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形式或与一种或多种过渡金属进行离子交换，并且第二组分是承载在选自氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈、二氧化硅和它们的组合的金属氧化物载体上的钒氧化物。在一个实施方案中，成系列地使用SCR催化剂和氨泄漏催化剂(ASC)，其中两种催化剂均包含催化剂共混物，并且其中SCR催化剂在ASC催化剂的上游。ASC催化剂可作为顶层设置在氧化下层上，其中该下层包含PGM催化剂或非PGM催化剂。基底的前部可以仅涂覆SCR涂层，并且后部可以涂覆SCR和ASC催化剂，该催化剂还可以在氧化铝载体上包含Pt或Pt/Pd。
[0023]提交于2019年3月22日并且要求2018年3月29日提交的英国专利申请号1805312.4的优先权的申请人的国际专利申请PCT/GB2019/050825公开了一种用于处理燃烧废气流的催化剂制品，该催化剂制品具有催化活性基底，该催化活性基底包括沿其轴向长度延伸的一个或多个通道，在使用中燃烧废气流动通过该一个或多个通道，该一个或多个通道具有用于接触燃烧废气流的第一表面；其中所述基底由挤出的含钒SCR催化剂材料形成，其中第一层设置在所述第一表面的至少一部分上，其中所述第一层包含氨漏失催化剂组合物的洗涂层，所述氨漏失催化剂组合物包含承载在粒状金属氧化物载体材料上的一种或多种铂族金属，并且其中包含SCR催化剂组合物的洗涂层的层设置在所述一个或多个通道中的表面上，其中所述第一表面的上面设置有所述第一层的至少所述部分包含铜、铁、铈或锆的化合物或它们中的任何两种或更多种的混合物。
[0024]铂族金属和其他贵金属的成本对催化剂制剂，特别是对于诸如气体涡轮发电站的固定式排放控制领域中的催化剂制剂的一般总体成本具有重要意义。此外，用于处理来自固定式排放源的废气的催化剂制剂中的铂组分可以促进SO2氧化成SO3，从而与大气中的水(蒸汽)结合生成硫酸，因此对环境造成影响，包括所谓的“酸雨”。此外，钯很可能因硫酸盐化而导致催化剂中毒。因此，非常期望能够从废气后处理催化剂制剂中完全去除贵金属，包括铂族金属，以用于处理来自固定式排放源的废气，特别是与气体涡轮发电站一起使用的那些，同时达到类似的NOx和氨泄漏控制水平，因此也减少或避免了上文提到的贵金属使用的附属问题。

技术实现思路

[0025]专利技术人现已发现，非常令人惊讶的是，通过将某些贱金属组分添加到已知含钒SCR催化剂材料的制剂中，所得催化剂制剂具有针对一氧化碳氧化活性和NH3‑
SCR NO
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还原活性的双重功能性，而不必需要任何昂贵的贵金属或铂族金属。然而，与使用其他贵金属，特别是铂相比，通过将催化剂制剂与作为制剂中的唯一贵金属的钯组分组合，可以改善一氧化碳氧化并维持NO
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转化。所得催化剂(无论是不含贵金属还是含有钯)都可以比现有技术系统更紧凑，现有技术系统需要单独的基底来促进NH3‑
SCR和氨泄露活性中的每一种，因此成本更低(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】1.一种用于处理来自固定式排放源的燃烧废气流中的NO
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和一氧化碳排放两者的多功能催化剂制品，所述制品包括蜂窝结构整料基底，所述蜂窝结构整料基底包括一个或多个通道，所述一个或多个通道在两个端部是开放的并沿着它们的轴向长度延伸，并且在使用中燃烧废气流动通过所述一个或多个通道，所述催化剂制品包括催化剂组合物，所述催化剂组合物包含以下的组合：第一含钒SCR催化剂组分；和第二组分，所述第二组分是包含铜、锰、钴、钼、镍或铈或它们中的任何两种或更多种的混合物的过渡金属的化合物；以及任选地第三结晶分子筛组分。2.根据权利要求1所述的多功能催化剂制品，所述多功能催化剂制品不包含任何贵金属。3.根据权利要求1所述的多功能催化剂制品，其中用钯作为存在于所述多功能催化剂制品中的唯一贵金属浸渍所述催化剂组合物。4.根据权利要求1所述的多功能催化剂制品，其中所述催化剂组合物包含钯作为存在于所述多功能催化剂制品中的唯一贵金属，所述钯已预固定到难熔金属氧化物载体材料上。5.根据权利要求3或4所述的多功能催化剂制品，其中所述多功能催化剂制品整体中的钯载量为0.5gft
‑3至350gft
‑3，任选地3gft
‑3至20gft
‑3。6.根据前述权利要求中任一项所述的多功能催化剂制品，其中所述第二组分包含铜、锰、钴、铈或它们中的任何两种或更多种的混合物。7.根据前述权利要求中任一项所述的多功能催化剂制品，其中所述第二组分是包含锰、镁、铝和镧的混合氧化物(MnMgAlLaOx)。8.根据前述权利要求中任一项所述的多功能催化剂制品，其中所述第一含钒SCR催化剂组分是承载在金属氧化物载体上的钒氧化物，所述钒氧化物为二氧化钛、二氧化硅稳定的二氧化钛或二氧化钛和二氧化硅稳定的二氧化钛的混合物。9.根据权利要求8所述的多功能催化剂制品，其中所述第一含钒SCR催化剂组分的所述金属氧化物载体包含钨氧化物。10.根据权利要求8或9所述的多功能催化剂制品，其中所述第一含钒SCR催化剂组分的所述钒氧化物包括钒酸铁。11.根据前述权利要求中任一项所述的多功能催化剂制品，其中基于所述催化剂组合物整体的总重量，所述催化剂组合物包含0.5重量％至5.0重量％的计算为V2O5的钒，优选地1.0重量％至3.0重量％。12.根据前述权利要求中任一项所述的多功能催化剂制品，其中所述催化剂组合物包含所述第三结晶分子筛组分，所述第三结晶分子筛组分任选地与所述过渡金属铁、铜、镍、钴或锌或它们中的任何两种或更多种的组合进行离子交换。13.根据权利要求12所述的多功能催化剂制品，其中：(i)存在于第二组分中的所有过渡金属不同于在所述第三结晶分子筛组分中离子交换的所述过渡金属；或者(ii)所述第二组分中的一种或多种过渡金属与在所述第三结晶分子筛组分中离子交换的所述金属相同，其中存在于所述催化剂组合物中的所述金属的量超过所述第三结晶分子筛组分的离子交换容量。
14.根据权利要求12或13所述的多功能催化剂制品，其中所述催化剂组合物中所述第一含钒SCR催化剂组分对所述第三结晶分子筛组分的重量比为95:5至60:40。15.根据权利要求1至11中任一项所述的多功能催化剂制品，其中所述催化剂组合物不包含结晶分子筛。16.根据前述权利要求中任一项所述的多功能催化剂制品，其中所述通道至少部分地由所述蜂窝结构整料基底通道壁的表面限定，并且其中所述催化剂组合物作为洗涂层或糊料设置在所述蜂窝结构整料基底的所述通道壁上。17.根据前述权利要求中任一项所述的多功能催化剂制品，其中所述蜂窝结构整料基底是包括穿孔金属纱网层的惰性金属板型基底。18.根据权利要求1至15中任一项所述的多功能催化剂制品，所述多功能催化剂制品包括挤出为所述蜂窝结构整料基底的所述催化剂组合物。19.根据权利要求18所述的多功能催化剂制品，所述多功能催化剂制品包括一种或多种粘结剂组分，所述粘结剂组分是粘土、氧化铝和/或玻璃纤维。20.一种催化剂组合物，所述催化剂组合物是包含以下的混合物的催化洗涂层或糊料：第一含钒SCR催化剂组分；和第二组分，所述第二组分是包含铜、锰、钴、钼、镍或铈或它们中的任何两种或更多种的混合物的过渡金属的化合物；以及一种或多种填料、粘结剂、加工助剂、水和掺杂剂；以及任选地第三结晶分子筛组分。21.根据权利要求20所述的催化剂组合物，所述催化剂组合物包含钯作为存在于所述催化剂组合物中的唯一贵金属，所述钯已预固定到难熔金属氧化物载体材料上。22.一种制作蜂窝结构整料基底的方法，所述蜂窝结构整料基底包括催化剂组合物以用作用于处理来自固定式排放源的燃烧废气流中的NO
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和一氧化碳排放两者的多功能催化剂制品，任选地根据权利要求16所述，所述方法包括：制备根据权利要求20或21所述的催化洗涂层或糊料；将所述催化洗涂层或糊料涂覆到惰性蜂窝结构整料基底上；以及干燥并煅烧所得涂覆的所述惰性蜂窝结构整料基底。23.根据从属于权利要求20的权利要求22所述的方法，所述方法包括以下步骤：用钯化合物的含水盐浸渍所述惰性蜂窝结构整料基底上的所述涂覆的催化剂组合物；以及干燥并煅烧所得浸渍过的涂覆的所述蜂窝结构整料基底。24.一种制作蜂窝结构整料基底的方法，所述蜂窝结构整料基底包括催化剂组合物以用作用于处理来自固定式排放源的燃烧废气流中的NO
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和一氧化碳排放两者的多功能催化剂制品，所述方法包括：制备包含催化剂组合物的催化洗涂层或糊料，所述催化剂组合物包含第一含钒SCR催化剂组分、和任选地第三结晶分子筛组分、和一种或多种填料、粘结剂、加工助剂、水和掺杂剂的混合物；将所述催化洗涂层或糊料涂覆到惰性蜂窝结构整料基底上；以及干燥并煅烧所得涂覆的所述惰性蜂窝结构整料；用选自由包含铜、锰、钴、钼、镍或铈或它们中的任何两种或更多种的混合物的过渡金属组成的组的过渡金属的化合物的含水盐浸渍煅烧过的涂覆的所述惰性蜂窝结构整料基底的通道壁；以及干燥并煅烧浸渍过的涂覆的所述惰性蜂窝结构整料基底。25.根据权利要求24所述的方法，其中所述催化剂组合物混合物包含钯作为存在于所述催化剂组合物中的唯一贵金属，所述钯已预固定到难熔金属氧化物载体材料上。26.根据权利要求24所述的方法，所述方法包括用钯化合物的含水盐浸渍所述惰性蜂
窝结构整料基底上的所述涂覆的催化剂组合物以及干燥并煅烧浸渍过的涂覆的所述惰性蜂窝结构整料基底的步骤，其中所述钯化合物的所述含水盐存在于具有选自由包含铜、锰、钴、钼、镍或铈或它们中的任何...

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