[发明专利]一种整体式分子筛SCR催化反应器的制备方法

说明书

本发明涉及一种整体式分子筛SCR催化反应器的制备方法，其特征在于其制备方法，制备方法为：将分子筛原粉和金属氧化物粉体加入陶瓷蜂窝载体的制作原料中，制成外表面具有分子筛粉体的陶瓷蜂窝催化剂载体。利用载体中的分子筛粉体作为晶种，采用直接合成法将催化剂生长到蜂窝载体上，制成整体式SCR催化反应器；其原材料便宜、烧结温度低、制备方法简单，分子筛和粘土共混挤出后，分子筛均布于蜂窝体的各个部分，在随后负载催化剂的反应中，作为晶种，即缩短了反应时间，又提高了反应产率；所用的金属盐溶液可重复利用，降低生产成本；同时蜂窝催化剂孔隙中的金属氧化物可作为硫中毒活性中心，提高蜂窝催化剂的耐久性能。

技术领域

本发明涉及一种整体式分子筛SCR催化反应器的制备方法，属于柴油车尾气净化领域，其中特别用于根据选择性催化还原方法的氮氧化物还原，即使用含氮还原剂的氮氧化物还原。

背景技术

氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物之一，其中NO和NO2所占的比例最大。伴随着我国经济的高速发展，对能源的需求日益增长，NOx的排放量也在急剧的增长。柴油车是NOx的主要排放源之一，NOx排放控制已成为环境保护中一个非常令人关注的课题。针对柴油车NOx排放，世界各国排放法规日益严格：2009年9月实行的欧5标准把NOx排放限值定为2.0g/kWh，2013年底执行的欧6排放标准更是在欧5基础上将NOx排放降低80%，而美国实施的法规比欧5和欧6还要严格。我国车用柴油机于2010年采用欧4标准。目前，NH3—SCR技术是唯一被商业化应用技术。NH3—SCR技术是利用NH3或尿素作为还原性物质，在一定温度和催化剂作用下，选择性的优先将NOx还原为N2和H2O。SCR技术所用排气净化装置主要由载体和催化剂两部分构成，催化剂载体的性能好坏，对催化剂活性和寿命影响极大，而陶瓷蜂窝载体在尾气净化领域已被广泛应用。

目前SCR整体式蜂窝催化剂主要分为涂覆式和共混挤出式两种。涂覆式是将催化剂粉末与一定的添加剂混合制备成催化剂浆料涂覆在蜂窝陶瓷载体上，形成一定厚度的催化剂层，目前主要使用的催化剂有钒钨钛催化剂和分子筛催化剂。然而此种方法面临着涂层不牢固和催化剂上载率不高的问题，即随着使用里程的增加，载体上的催化剂会发生脱落，以及部分中毒失活，导致NOx转化率降低，无法满足排放法规要求。共混挤出成型法制备蜂窝催化剂是将催化剂与一定的添加剂混合，通过一系列的工艺步骤挤压成蜂窝状，即催化剂均匀的分布于载体的各个部分，此种方法缩短了SCR整体式蜂窝催化剂制备工艺流程，弥补了传统涂覆式整体催化剂涂层脱落的问题，提高了整体式SCR催化剂的耐久里程。

WO2010/099395A1公开了挤出蜂窝状催化剂及其制造方法。蜂窝催化剂包括选自由氧化钨、氧化钒及其组合组成的组中的第一氧化物，选自由氧化铈、氧化镧、氧化锆及其组合组成的组中的第二氧化物。在一个实施方案中，挤出的沸石芯上涂有一层氧化铈、氧化锆和氧化钨的混合物。CN 103842076 A公开了一种共混挤出蜂窝状催化剂，该催化剂包含蜂窝体型式的挤出活性载体和活化涂层，该挤出活性载体包含第一SCR催化活性组分并具有操作过程中废气所流经的多个通道，该活化涂层包含被施用到挤出体的第二SCR催化活性组分的，其中第一SCR催化活性组分和第二SCR催化活性组分各自独立地选自以钒作为活性组分的催化剂、以过渡金属或镧系元素作为催化活性组分的氧化物以及铁/铜基沸石催化剂。

然而以上两个公开的发明所涉及的蜂窝催化剂，催化活性组分均布于蜂窝状催化剂的各个部分，在实际使用过程中，蜂窝状催化剂内部的活性组分无法得到利用，势必会造成蜂窝状催化剂整体成本的上升和催化活性组分的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种整体式分子筛SCR催化反应器的制备方法，其原材料便宜、烧结温度低、制备方法简单，分子筛和粘土共混挤出后，分子筛均布于蜂窝体的各个部分，在随后负载催化剂的反应中，作为晶种，即缩短了反应时间，又提高了反应产率；所用的金属盐溶液可重复利用，降低生产成本；同时蜂窝催化剂孔隙中的金属氧化物可作为硫中毒活性中心，提高蜂窝催化剂的耐久性能。