[发明专利]一种含低硅复合金属Beta分子筛的催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种含低硅复合金属Beta分子筛的催化剂的制备方法及应用，在无模板剂条件下，通过控制合成原料和结构导向剂的组成一步法制备不同形貌Fe‑Beta分子筛，从而优化分子筛酸性和分子筛孔道，达到优化分子筛性能的目的。并采用浸渍法首次使用镧盐对Fe‑Beta分子筛做进一步改性，大大拓宽其脱硝温度区间，提高其脱硝性能及水热稳定性、使其抗硫中毒能力较好且成本较低。本发明的低硅复合金属Beta分子筛催化剂主要用于处理含有NOx尾气及烟气处理，具有低温范围内优异的NOx选择性还原能力，良好的水热稳定性及抗HC积碳及抗硫中毒能力。

技术领域

本发明属于脱硝催化剂技术领域，具体涉及一种含低硅复合金属Beta分子筛的催化剂的制备方法及应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物之一。大气中的NO_x主要来源于以工业锅炉和燃煤电厂为主的固定源，及以柴油汽油机动车尾气为主的移动源。如何有效脱除这两类排放源所产生的NO_x已经成为全球性的课题。

氨选择性催化还原技术(NH₃-SCR)作为目前一种比较成熟的NO_x去除技术，其原理是还原剂通过催化剂的作用，将烟气或尾气中的NO_x还原成无害的N₂和H₂O。钒基催化剂是目前运用最广的固定源烟气SCR脱硝催化剂。但由于其低温活性较差、活性温窗较窄，且高温热稳定性差，V₂O₅易从催化剂中脱出并具有生物毒性，因此限制了其更广泛的应用，也不适用于以柴油车尾气为主的移动源尾气治理。

Beta分子筛所具有的十二元环三维孔道体系介于大孔的X型、Y型和中孔的ZSM-5分子筛之间，其晶体结构被认为是由两个结构紧密相关的多晶形体的混合体构成，两个多晶形体通过以相同中心对称的按层排列的四面体结构单元构成Beta分子筛，也有认为其骨架是由三个有序多晶形体的无序组合构成。Beta分子筛因其比表面积大，酸性位多，且合成成本较其他分子筛脱硝催化剂低，极具SCR催化剂的开发价值。铁基分子筛，尤其是Fe-Beta分子筛，具有较好的NH₃-SCR催化性能和水热稳定性及抗硫中毒能力，是极具开发价值的一类固定源及移动源用NH₃-SCR催化剂。

Beta分子筛一般都是采用四乙基氢氧化铵(TEAOH)作模板剂的水热法合成EP01875022。由于四乙基氢氧化铵导致Beta分子筛的制造成本昂贵，限制了Beta分子筛的广泛应用。Fe-Beta分子筛脱硝催化剂的水热稳定性较好，但是由于受限于其脱硝操作温度窗口较窄，只部分应用于移动源NO_x脱除，不能满足大规模应用需要。因此，制备一种Fe-Beta分子筛，提高其水热老化稳定性的同时，拓宽其SCR高活性温度区间，提高催化剂抗HC积碳及抗硫中毒能力具有较大的实际意义。

发明内容

本发明提供了一种含低硅复合金属Beta分子筛的催化剂的制备方法及应用，解决了保证Beta分子筛催化剂水热老化稳定性的同时SCR高活性温度区间窄的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种含低硅复合金属Beta分子筛的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将焙烧后的Beta分子筛加入到碱溶液中，所述碱溶液与所述Beta分子筛的液固质量比为2:1～100:1，两者搅拌混合后，在50～160℃的密闭条件下处理0.5～10h，得到的悬浊液产物为结构导向剂；

S2、将一定量的铝源、钠源溶解于去离子水中搅拌均匀，然后加入硅源充分搅拌均匀后，形成硅铝凝胶；将铁源加入到所述硅铝凝胶中并搅拌一定时间，然后加入一定量步骤S1所得的结构导向剂，将上述混合凝胶在60～100℃下陈化1～2h后，装入高压反应釜中，升温至135～165℃晶化24～72h，在无模板剂条件下，一步合成低硅铝比Na型Fe-Beta分子筛；