[發明專利]一種無機氧化物復合的整體式SCR催化反應器的制備方法

在審

• 申請號: 201710501350.X
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107321176A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 崔龍;韓建;張斌;于力娜;張克金
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56;B01J23/889;B01J35/04;B01J32/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 王薇

技術領域

本發明涉及一種無機氧化物復合的整體式SCR催化反應器的制備方法，特別用于柴油車尾氣凈化領域，其中特別用于根據選擇性催化還原方法的氮氧化物還原，即使用含氮還原劑的氮氧化物還原。

背景技術

氮氧化物（NOx）是大氣的主要污染物之一，其中NO和NO2所占的比例最大。伴隨著我國經濟的高速發展，對能源的需求日益增長，NOx的排放量也在急劇的增長。柴油車是NOx的主要排放源之一，NOx排放控制已成為環境保護中一個非常令人關注的課題。針對柴油車NOx排放，世界各國排放法規日益嚴格：2009年9月實行的歐5標準把NOx排放限值定為2.0g/kWh，2013年底執行的歐6排放標準更是在歐5基礎上將NOx排放降低80%，而美國實施的法規比歐5和歐6還要嚴格。我國車用柴油機于2010年采用歐4標準。目前，NH3—SCR技術是唯一被商業化應用技術。NH3—SCR技術是利用NH3或尿素作為還原性物質，在一定溫度和催化劑作用下，選擇性的優先將NOx還原為N2和H2O。SCR技術所用排氣凈化裝置主要由載體和催化劑兩部分構成，催化劑載體的性能好壞，對催化劑活性和壽命影響極大，而陶瓷蜂窩載體在尾氣凈化領域已被廣泛應用。

目前SCR整體式蜂窩催化劑主要分為涂覆式和共混擠出式兩種。涂覆式是將催化劑粉末與一定的添加劑混合制備成催化劑漿料涂覆在蜂窩陶瓷載體上，形成一定厚度的催化劑層，目前主要使用的催化劑有釩鎢鈦催化劑和分子篩催化劑。然而此種方法面臨著涂層不牢固和催化劑上載率不高的問題，即隨著使用里程的增加，載體上的催化劑會發生脫落，以及部分中毒失活，導致NOx轉化率降低，無法滿足排放法規要求。共混擠出成型法制備蜂窩催化劑是將催化劑與一定的添加劑混合，通過一系列的工藝步驟擠壓成蜂窩狀，即催化劑均勻的分布于載體的各個部分，此種方法縮短了SCR整體式蜂窩催化劑制備工藝流程，彌補了傳統涂覆式整體催化劑涂層脫落的問題，提高了整體式SCR催化劑的耐久里程。

WO2010/099395A1公開了擠出蜂窩狀催化劑及其制造方法。蜂窩催化劑包括選自由氧化鎢、氧化釩及其組合組成的組中的第一氧化物，選自由氧化鈰、氧化鑭、氧化鋯及其組合組成的組中的第二氧化物。在一個實施方案中，擠出的沸石芯上涂有一層氧化鈰、氧化鋯和氧化鎢的混合物。CN 103842076 A公開了一種共混擠出蜂窩狀催化劑，該催化劑包含蜂窩體型式的擠出活性載體和活化涂層，該擠出活性載體包含第一SCR催化活性組分并具有操作過程中廢氣所流經的多個通道，該活化涂層包含被施用到擠出體的第二SCR催化活性組分的，其中第一SCR催化活性組分和第二SCR催化活性組分各自獨立地選自以釩作為活性組分的催化劑、以過渡金屬或鑭系元素作為催化活性組分的氧化物以及鐵/銅基沸石催化劑。

然而以上兩個公開的發明所涉及的蜂窩催化劑，催化活性組分均布于蜂窩狀催化劑的各個部分，在實際使用過程中，蜂窩狀催化劑內部的活性組分無法得到利用，勢必會造成蜂窩狀催化劑整體成本的上升和催化活性組分的浪費。

目前現有技術是將催化劑采用涂覆工藝涂覆至陶瓷蜂窩載體上，之后進行低溫干燥和高溫焙燒，所得到催化反應器，然而涂覆的結合力強度有限，隨著用戶使用過程中，車輛顛簸振動，會導致催化劑脫落而產生催化效率降低，同時涂覆工藝對于設備和成本都有一定要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無機氧化物復合的整體式SCR催化反應器的制備方法，為解決催化反應器中催化劑和載體的結合力低，同時有利于降低成本提高經濟效益；無機氧化物復合粉體和粘土共混擠出后，無機氧化物復合粉體均布于蜂窩體的各個部分，在隨后進行活化反應中生成SCR反應催化劑。相比于涂覆式蜂窩催化劑，省去涂覆工藝過程，沒有催化劑涂層脫落的缺點，避免了蜂窩催化劑內部活性組分的浪費降低生產成本。同時蜂窩催化劑孔隙中的金屬氧化物可作為硫中毒活性中心，提高蜂窩催化劑的耐久性能；其原材料便宜、燒結溫度低、制備方法簡單。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種無機氧化物復合的整體式SCR催化反應器的制備方法，其特征在于具體步驟為：