[发明专利]用于选择性催化还原NOx的无序分子筛载体

说明书

技术领域

本发明涉及在选择性催化还原中用于催化剂的载体。

背景技术

由含氮化合物如氨或尿素选择性催化还原（SCR）NO_x已经在很多应用中得到发展，该应用包括用于处理工业固定性应用、热电厂、燃气轮机、燃煤发电厂、化学加工工业中的工厂和炼制厂的加热器和锅炉、熔炉、焦炉、城市废料厂和焚化炉、以及大量车辆（移动式）应用，例如，用于处理柴油废气。

在NH₃ SCR系统中发生多种化学反应，所有的该反应都代表了期望的将NO_x还原为氮气的反应。反应（1）代表了主反应。  

4NO + 4NH₃ + O₂→ 4N₂ + 6H₂O                 (1)。

含有氧气的竞争性的、非选择性的反应能够产生二次释放或可以非生产性地消耗氨。一种这样的非选择性反应是氨的完全氧化，其示于反应（2）中。  

4NH₃ + 5O₂→ 4NO + 6H₂O                      (2)。

同时，副反应可以导致不希望的产物如N₂O，如反应（3）所代表的。  

4NH₃ + 4NO + 3O₂→ 4N₂O + 6H₂O                (3)。

采用NH₃的用于NO_x的SCR的催化剂包括例如铝硅酸盐分子筛。一种应用是采用可从氨前体得到的还原剂如尿素或通过本身注入氨来控制从车辆柴油发动机释放NO_x。为了提高催化活性，可以将过渡金属引入所述铝硅酸盐分子筛中。最通常测试的过渡金属分子筛为Cu/ZSM-5、Cu/β、Fe/ZSM-5和Fe/β，因为它们具有相对宽的温度活性窗口（window）。

WO 2008/132452公开了一种使气体中的氮氧化物转化为氮气的方法，其通过使该氮氧化物在含有至少一种过渡金属的分子筛催化剂存在下与含氮还原剂接触。该分子筛为含有最大环尺寸为八个四面体原子的小孔沸石，其中至少一种过渡金属选自Cr、Mn、Fe、Co、Ce、Ni、Cu、Zn、Ga、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Re、Ir和Pt。

发明内容

无序分子筛所负载的过渡金属催化剂可以显示出改善的NH₃-SCR活性以及良好的热稳定性和水热稳定性。该催化剂还可以承受反复的贫燃/富燃高温老化。在某些应用中，该载体（即分子筛）本身也显示了催化活性。因此，术语“催化剂”不限于本文中所描述的组合物的金属组分。

根据本发明的一种实施方案，用于选择性催化还原NO_x的催化剂包含一种或多种负载于载体上的选自Cr、Mn、Fe、Co、Ce、Ni、Cu、Zn、Ga、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Re、Ir、Pt和其混合物的过渡金属。该载体包含具有至少一种无序的分子筛。

根据本发明的另一种实施方案，用于选择性催化还原NO_x的催化剂包含一种或多种选自Cr、Mn、Fe、Co、Ce、Ni、Cu、Zn、Ga、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Re、Ir、Pt和其混合物的过渡金属以及载体。该载体包括分子筛，该分子筛包含至少两种不同的骨架结构和该至少两种不同的骨架结构中的至少一种交生相。

根据本发明的另一种实施方案，用于选择性催化还原NO_x的催化剂包含一种或多种负载于分子筛上的选自Cr、Mn、Fe、Co、Ce、Ni、Cu、Zn、Ga、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Re、Ir、Pt和其混合物的过渡金属，该分子筛包含至少两种不同骨架结构的交生晶体。

根据本发明的另一种实施方案，用于还原气体中NO_x的方法包括使具有至少一种反应物如NO_x的气体暴露于催化剂。该催化剂包含一种或多种负载于载体上的过渡金属，其中该载体包含至少两种不同骨架结构的交生。

附图的简要说明