[發(fā)明專利]銅鐵分子篩基催化劑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110231045.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN113058641B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧麗君;付本全;張壘;劉璞;劉尚超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號(hào): B01J29/80
• 分類號(hào): B01J29/80;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/90
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 王和平;程杰

本發(fā)明公開了一種銅鐵分子篩基催化劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于環(huán)境保護(hù)中脫硝催化技術(shù)領(lǐng)域。該催化劑包括以MCM?22和ZSM?5為載體，負(fù)載金屬Cu和Fe作為活性組分，其中，Cu含量為銅鐵分子篩基催化劑總重量的1.5～5.0％，F(xiàn)e含量為銅鐵分子篩基催化劑總重量的1.5～5.0％，且該銅鐵分子篩基催化劑的通式為xCu/yFe?MCM?22/ZSM?5，其中，x為催化劑中金屬Cu的質(zhì)量百分比含量，取值為2.0～4.5％，y為催化劑中金屬Fe的質(zhì)量百分比含量，取值為2.0～4.5％。該催化劑解決了傳統(tǒng)銅基、鐵基分子篩催化劑，溫度窗口窄，脫硝活性低的問(wèn)題，在標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)氣氛條件下，該型催化劑在200～500℃溫度區(qū)間的脫硝效率能達(dá)到80％以上，具有良好的低溫脫硝活性和寬溫度窗口。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用氨氣選擇性催化還原氮氧化物的分子篩基催化劑，屬于環(huán)境保護(hù)中脫硝催化技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種銅鐵分子篩基催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

氮氧化物(俗稱NOx，主要含有NO)是大氣宏一種主要的污染物，其對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康有巨大危害，它不僅造成酸雨，也是形成近地層大氣臭氧污染、二次微細(xì)顆粒污染和地表水富營(yíng)養(yǎng)化的前驅(qū)體，由此引起的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)與臭氧層破壞、全球氣候變化一起成為最為突出的大氣環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題。氮氧化物主要來(lái)源于汽車尾氣(移動(dòng)源)和發(fā)電廠的燃煤鍋爐(固定源)。近年來(lái)，為提高燃料的利用率，目前內(nèi)燃機(jī)大多使用富氧貧燃內(nèi)燃機(jī)，這種內(nèi)燃機(jī)的主要污染物是氮氧化物，因此研究在富氧條件下還原氮氧化物具有十分重要的意義。世界各國(guó)的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格限制。由于治理氮氧化物難度大，控制和治理氮氧化物污染物已成為i當(dāng)前環(huán)保研究中最活躍的課題之一。

氨選擇性催化還原技術(shù)(NH₃-SCR)是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的NO_X脫除技術(shù)，其原理是以NH₃或尿素作為還原劑，將NO_X還原為無(wú)害的N₂而排放。SCR技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)高效穩(wěn)定的催化劑體系，以適應(yīng)機(jī)動(dòng)車使用的特殊環(huán)境。目前該技術(shù)的商業(yè)催化劑以V₂O₅-WO₃/TiO₂為主。該催化劑弊端諸多，如低溫活性差、活性溫度窗口窄、高溫穩(wěn)定性差、SO₂被氧化以及釩流失污染等問(wèn)題。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑難以滿足排放法規(guī)要求。新一代負(fù)載金屬離子的分子篩基催化劑已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，在用作SCR催化劑方面，既可以使用單一離子負(fù)載分子篩，如Cu-SSZ-13，F(xiàn)e-Beta，F(xiàn)e-ZSM-5。也可以使用混合離子負(fù)載分子篩，如Cu/Fe-SSZ-13、Cu/Fe-Beta、Cu/Fe-ZSM-5等。

MCM-22是一種具有兩種獨(dú)立的孔道系統(tǒng)的MWW型分子篩，其中一種孔道體系內(nèi)部包含著十二元環(huán)大型超籠，這些超籠通過(guò)重合六元環(huán)，一個(gè)堆疊在另一個(gè)上面，貫穿在近似橢圓形的十元環(huán)窗口中；另一種孔道體系是二維正弦孔道，有效孔徑為十元環(huán)，周圍圍繞著與超籠相連的重合六元環(huán)。這種獨(dú)特的孔道體系賦予了催化劑較大的比表面積和孔道擴(kuò)散性能，有利于活性金屬物種的分散。Rutkowska等(Applied Catalysis B:Environmental168-169(2015)531–539)采用離子交換法制備Fe/MCM-22催化劑，其NH₃-SCR性能較低、活性溫度區(qū)間較窄，同時(shí)連同上述各分子篩類催化劑均存在不同程度的易被HC化合物中毒，水熱穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)。因此制備活性溫度窗口寬、無(wú)毒耐高溫的催化劑是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種銅鐵分子篩基催化劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明制備的分子篩基催化劑在標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)氣氛，GHSV＝60000h^-1條件下，在200～500℃溫度區(qū)間的脫硝效率能達(dá)到80％以上。