[发明专利]在包含基本上不含碱金属的FE-AEI沸石材料的催化剂的存在下从尾气中去除一氧化二氮的方法

说明书

本发明公开了一种用于在还原剂的存在下通过直接分解或通过选择性催化还原从尾气中去除一氧化二氮的方法，所述方法包括使气体与催化剂直接接触或使气体连同还原剂或其前体一起与催化剂接触的步骤，所述催化剂包含基本上不含碱金属离子(Alk)的Fe‑AEI沸石材料并具有以下摩尔组成：SiO₂:o AI₂O₃:p Fe:q Alk，其中o在0.001至0.2的范围内；其中p在0.001至0.2的范围内；其中Alk为碱金属离子中的一种或多种，并且其中q小于0.02。

技术领域

本发明整体涉及从废气、烟道气和尾气中去除有害的一氧化二氮(N₂O)和任选地氮氧化物(NO_X＝NO和NO₂)。具体地讲，本发明涉及在呈其硅铝酸盐形式的水热稳定的含铁的AEI沸石的存在下，使用氨、或通过烃辅助或通过存在氮氧化物，通过直接分解或通过选择性催化还原(SCR)去除一氧化二氮(N₂O)。

背景技术

环境和健康风险要求从烟道气和尾气中去除有害的一氧化二氮(N₂O)和氮氧化物(NO_X＝NO和NO₂)，以避免它们释放到环境中。N₂O以及NO和NO₂是来自各种工业加工，例如在生产硝酸和己二酸期间的典型副产物。

制备硝酸的常用方法是Ostwald方法。在该方法中，氨分两步转化为硝酸。在第一阶段中，氨在催化剂(诸如通常铂与一定量的铑)的存在下被氧化，以形成一氧化氮和水。

在第二阶段，一氧化氮被氧化成二氧化氮，其然后吸收在水中，从而产生期望的硝酸产物。然而，在该过程中还形成N₂O并且需要去除。

N₂O的释放在全球大部分地区中通常受到越来越严格的立法管制。通过还原剂对N₂O进行选择性催化还原(SCR)是减少废气、气流或烟道气中N₂O的量的有效方式。通常，还原剂是含氮化合物，诸如氨或脲。

除含氮化合物之外，其它化合物也可用作NO_X的SCR反应中的还原剂。尤其是，烃(HC)还可用于选择性还原氮氧化物(HC-SCR)。

N₂O还可通过直接分解而催化去除或其可通过存在作为还原剂的NO来辅助。

减少来自工业加工、内燃机、发电厂、燃气轮机、燃气发动机等的废气、尾气或烟道气体系中的N₂O或NO_X的普遍问题是当催化转化器(诸如整体结构)或任何其它制品被引入废气或烟道气体系中时压降的损失。所述损失由于将废气或烟道气推过催化剂转化器所需的附加压力引起。催化转化器上的压降的任何减小均将对过程的效率和经济性产生积极的影响。减小压降的一种方法是减小催化转化器的尺寸但不损害还原效率，这需要使用更具活性的催化剂组合物。因此，催化剂活性的任何增加均是期望的。

在去除一氧化二氮和氮氧化物时，可将铝硅酸盐沸石和硅铝磷酸盐沸石用作催化剂。在大多数情况下，沸石通常由过渡金属来助催化。最常用的过渡金属为铁和铜，并且最常测试的沸石骨架为*BEA、MFI和CHA(全部均由国际沸石协会(International ZeoliteAssociation)设计的三字母代码给出)。

因为大多数废气、烟道气和尾气包含一定量的水，因此需要位于一氧化二氮或氮氧化物应当从其中去除的体系中的催化剂的高水热稳定性。尤其是，水在废气或烟道气中的存在不利于基于沸石的催化剂，因为已知其由于在蒸汽存在下骨架的水解或降解而失活。不受任何理论的束缚，据信这与铝硅酸盐沸石的脱铝相关，并且因此将取决于特定沸石骨架拓扑结构以及位于沸石内部和沸石上的任何额外的骨架物质的存在和识别。