[發明專利]SCR活性催化劑

在審

• 申請號: 201880065409.8
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN111278558A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 溫飛;N·澤格;Y·德梅爾
• 申請（專利權）人: 優美科股份公司及兩合公司
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01J37/02;B01D53/92
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉學媛

本發明涉及一種催化劑，所述催化劑包含包含鐵的結構類型為BEA的沸石和0.05至1wt％的量的鈉，基于所述與鐵交換的沸石并且作為鈉金屬計算。

本發明涉及一種SCR活性催化劑，用于降低內燃機的廢氣中的氮氧化物。

帶有主要靠稀薄燃燒運行的內燃機的機動車的廢氣除了顆粒排放物之外，尤其地包含初級排放物一氧化碳CO、碳氫化合物HC和氮氧化物NOx。基于相對高的高達15vol％的氧含量，一氧化碳和碳氫化合物可通過氧化作用相對容易地無害化處理。氮氧化物還原成氮然而困難得多。

在存在氧的情況下從廢氣中去除氮氧化物的一種已知的方法是：借助于氨在適當的催化劑上進行選擇性催化還原(SCR方法)。在這種方法中，借助氨從廢氣中去除的氮氧化物轉化成氮和水。作為還原劑使用的氨可通過將氨先導化合物，例如尿素、氨基甲酸銨或氨基甲酸酯，按計量送入廢氣系統中并且接著通過水解作用中來提供。

作為SCR催化劑，可例如使用特定的金屬交換沸石。沸石通常根據其最大的孔開口的環大小來劃分為大孔、中孔和小孔沸石。大孔沸石的最大環大小為12個四面體對稱原子并且中孔沸石為10個。小孔沸石的最大環大小為8個。

在重型載貨機動車領域，大規模使用基于鐵交換的β沸石，即結構類型為BEA的大孔沸石的SCR催化劑。在這種產物中，隨著使用時間的增加，自然地觀察到表現得相對強烈的鐵離子的聚集以及沸石結構的脫鋁化。Fe-β系統的快速破壞在650°的相對溫和的條件下就已經發生，這些條件例如在重型載貨領域中在被動炭黑再生時就會出現。

因此并不缺乏使Fe-β產物穩定的嘗試。因此，WO02/41991A2公開了一種存在水蒸氣的熱處理。在此應形成氧化鋁鏈，該氧化鋁鏈并非立體的沸石結構的部分，但是盡管如此與該結構相關甚至與該結構化合。

WO03/022430A2介紹了，通過提高催化劑中的Fe(OH)含量來改善Fe-β沸石的熱液穩定性。Fe(OH)含量的提高應主要這樣來實現，即讓沸石的鈉含量在鐵交換前小于500ppm。

盡管做了所有這些嘗試，但仍舊存在對熱液穩定的Fe-β沸石的需求。

現在已令人驚異地發現，當Fe-β沸石與WO03/022430A2的理論不同包含一定量的鈉，該一定量為500ppm或更高時，是熱液穩定的。

據此，本發明涉及一種包含鐵的結構類型為BEA的沸石，其特征在于，該沸石包含0.05至1wt％的量的鈉，基于與鐵交換的沸石并且作為鈉金屬計算。

根據本發明的催化劑可包含各種形式的鐵。尤其地以離子交換的形式存在。這意味著，借助于相應的鐵陽離子的量中和在將沸石骨架中的Si⁴⁺形式替代為Al³⁺離子時產生的負電荷。除此之外，鐵但是也可部分地作為鐵金屬和/或作為氧化鐵在沸石結構中和/或在沸石結構的表面上存在。

結構類型為BEA的沸石為專業人士所熟知并且可在市場上購買到。尤其地，在名稱“貝塔”或“β”下已知的產物有很多用處，其中還用于制造催化劑，該催化劑用于利用氨對內燃機的廢氣中的氮氧化物進行選擇性還原。

就連已經與鐵交換的或者包含鐵的結構類型為BEA的沸石也能購買得到。替代性地，但是它也可根據已知的方法如通過水狀離子交換或固體離子交換來獲得。

根據本發明的包含鐵的結構類型為BEA的沸石尤其地具有1至10wt％，優選3至6wt％的鐵含量，基于包含鐵的沸石并且作為Fe₂O₃計算。

結構類型為BEA的沸石根據本發明尤其地具有1至50，優選5至35的SAR(硅鋁摩爾比)。特別優選的SAR值為5至15，完全特別優選的SAR值為7至12。