[发明专利]制备用于氮氧化物的选择性催化还原的整体式催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种制备具有多个气流通道的整体式SCR催化剂的方法，所述方法包括以下步骤(a)提供具有多个平行气流通道的整体式成形基板；(b)用包含氧化钒前体化合物和二氧化钛以及任选地包含氧化钨前体化合物的封闭涂层浆料涂覆所述基板；以及(c)沿着通过所述气流通道的流动方向以5mm/min或更小的干燥速率干燥由此涂覆的基板；以及(d)通过煅烧活化干燥的已涂覆基板。

本发明涉及用于从固定来源或汽车来源的废气或烟道气中去除氮氧化物NOx的整体式结构化催化剂。

利用选择性催化还原(SCR)方法从固定来源或汽车来源去除氮氧化物的方法在本领域是公知的。

在SCR方法中，可以通过在存在催化剂的情况下，利用还原剂(通常为氨)将烟道气或废气中的NOx转化为游离氮，来将NOx含量去除或基本上减少，所述转化如下列反应所示：

4NO+4NH3+O2-4N2+6H2O

NO+NO2+2NH3-2N2+3H2O

钒基SCR催化剂组合物的催化活性组分由支承在二氧化钛上的五氧化二钒和三氧化钨组成。为了净化气体，将催化剂封闭涂覆在整体式基板上，该基板通常由挤压的陶瓷整体件组成或由叠堆起来的陶瓷材料波纹片材或非织造玻璃纤维制成，这些材料形成具有多个平行的气流通道的蜂窝整体件。

通常通过将浆料倾倒入整体式基板的通道中，或通过将基板的一侧浸入封闭涂层浆料中并任选地在相反侧施加真空，在基板中进行浆料收集，来执行整体式或蜂窝整体式基板的洗涂。

在用封闭涂层涂覆之后，将基板干燥并最后煅烧以活化涂层中的催化组分。

封闭涂覆和已封闭涂覆基板的干燥的问题在于它会影响催化组分在穿过封闭涂层层厚度方向以及沿着整体件中的通道的轴线方向的浓度梯度。因此，它对成品催化剂的质量有潜在的影响。

浓度梯度在钒基SCR催化剂中是特别不利的。SCR反应中的催化活性取决于已涂覆基板的催化活性表面上的氧化钒浓度。也就是说，高氧化钒浓度导致低温下高NOx转化率，而在高温下低NOx转化率。低氧化钒浓度具有相反的效果。

为了获得最大的NOx转化率，对于在已涂覆基板的整个表面上的特定温度SCR施加，必须存在期望的钒浓度的均匀分布。

重力和毛细管力都会使钒化合物在二氧化钛表面上移动，并在表面上产生钒梯度。

已知氧化钒前体例如偏钒酸铵会在二氧化钛表面上快速移动。毛细管曳力是由湿度差异引起的。当没有其他力存在时，偏钒酸钒往往将自己均匀地分布在二氧化钛表面上，因为这需要最少的能量。

我们已经发现，提供相对较低干燥速率的干燥条件大大减少了封闭涂层中浓度梯度的形成。

另外，当利用微波施加或长波施加来部分或完全地干燥浸渍的封闭涂层时，可减少沿封闭涂层中微孔的催化剂浓度梯度。

依据上述观察和发现，本发明提供了一种制备具有多个气流通道的钒基整体式SCR催化剂的方法，该方法包括以下步骤

(a)提供具有多个平行气流通道的整体式成形基板；

(b)用包含一种或多种氧化钒前体化合物和二氧化钛的封闭涂层浆料涂覆该基板；以及

(c)沿着通过气流通道的流动方向以5mm/min或更小的干燥速率干燥由此涂覆的基板；以及

(d)通过煅烧活化干燥的已涂覆基板。

根据本发明的催化剂的特定特征是上述单独的优点或其组合，其中

通过控制干燥空气的流动速率和温度来控制干燥速率；

利用微波或长波加热来执行对已涂覆基板的干燥；

通过将基板放置在相对于重力水平的位置来执行对已涂覆基板的所述干燥；