一种铜改性分子筛选择性还原催化剂及其制备方法和应用与流程

文档序号:11103288阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种铜改性分子筛选择性还原催化剂,其特征在于,以具有SSZ-13型分子筛和Analcime型分子筛结构的共晶分子筛作为催化剂的基质组分,引入活性组分铜离子后得到铜改性共晶分子筛,负载于多孔规整材料上从而形成催化剂,所述的多孔规整材料的负载量为180~260g/L;所述的铜离子的摩尔量是共晶分子筛饱和交换量的2.0~5.0倍;所述的SSZ-13/Analcime共晶分子筛由硅源、铝源、钠源、H2O、SSZ-13分子筛晶种、模板剂R为原料,经过晶化、过滤、烘干和焙烧后制备而成;所述的硅源、铝源、钠源、H2O、模板剂R的摩尔比为20~250:1:5~70:100~10000:3~150,其中硅源:铝源:钠源的摩尔比指的是各自的氧化物SiO2:Al2O3:Na2O的摩尔比;所述的SSZ-13分子筛晶种与SiO2的重量比为0.02~0.2:1。

2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述的铜离子的重量占铜改性共晶分子筛总体重量的0.03~20%。

3.根据权利要求2所述的催化剂,其特征在于,所述的铜离子的摩尔量为共晶分子筛饱和交换量的2.0~4.0倍,铜离子的重量占铜改性共晶分子筛总体重量的0.2~15%。

4.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述的硅源、铝源、钠源、H2O、模板剂R的摩尔比为20~150:1:8~68:130~4500:3~150;所述的SSZ-13分子筛晶种与SiO2的重量比为0.02~0.1:1。

5.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述的铝源为偏铝酸钠、铝酸钠、SB粉、硫酸铝、薄水铝石、异丙醇铝中的任意一种;所述的硅源为层析硅胶、硅溶胶、硅酸钠、白炭黑、正硅酸乙酯、硅酸中的任意一种;所述的模板剂R为有机胺模板剂,包括R1和R2两类有机胺模板剂,有机胺模板剂为R1和R2两类有机胺模板剂按照R1:R2=4~10:1的摩尔比配制成的混合模板剂;所述的R1类模板剂为N,N,N-三甲基-1-金刚烷氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵中任意一种;所述的R2模板剂为取代烷基氢氧化哌啶;所述的取代烷基氢氧化哌啶模板剂为N,N-二甲基-3,5-二甲基氢氧化哌啶、N-乙基-N-甲基-2,6-二甲基氢氧化哌啶、N,N-二甲基-2-(2-羟乙基)-二甲基氢氧化哌啶、N,N-二甲基-2-乙基-二甲基氢氧化哌啶、N,N-二乙基-2,6-二甲基氢氧化哌啶、N,N-二甲基-2,6-二甲基氢氧化哌啶、N-乙基-N-丙基-2,6-二甲基氢氧化哌啶中的任意一种,或两种及以上以任意比例混合而成的混合物。

6.根据权利要求4所述的催化剂,其特征在于,所述的铝源为偏铝酸钠、铝酸钠、SB粉、薄水铝石、异丙醇铝中的任意一种;所述的硅源为层析硅胶、白炭黑、正硅酸乙酯、硅酸钠中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述的多孔规整材料为多孔的蜂窝状流过型规整材料,选自堇青石、α-矾土、碳化硅、钛酸铝、氮化硅、氧化锆、莫来石、锂辉石、 氧化铝-二氧化硅-氧化镁或硅酸锆中的任意一种。

8.根据权利要求7所述的催化剂,其特征在于,所述的多孔规整材料为堇青石。

9.权利要求1~8任一项所述催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)制备共晶分子筛:硅源、铝源、钠源、去离子水、SSZ-13分子筛晶种、模板剂R按照所述的比例混合后,在自生压力和晶化温度为100~200℃的条件下晶化20~144h,然后经过过滤、烘干和焙烧后得到SSZ-13/Analcime共晶分子筛;所述的烘干的温度为100~150℃,烘干时间为12~48h,所述的焙烧温度为450~650℃,焙烧时间为3~20h;

(2)制备氢型分子筛:将步骤(1)得到的SSZ-13/Analcime共晶分子筛放入铵盐水溶液中在70~100℃条件下进行铵离子交换1~3次后,于105~120℃条件下干燥12~48h,然后于450~650℃条件下焙烧2~10h后得到氢型分子筛;

(3)铜改性氢型分子筛:将步骤(2)得到的氢型分子筛加入到铜盐水溶液中,在室温~100℃条件下搅拌24~72h进行铜改性,过滤后在50~100℃条件下真空干燥12~48h,重复上述改性、过滤、真空干燥过程0~3次后,将干燥后的样品在正常大气压强条件下于450~600℃下焙烧3~5h后,得到所述的铜改性共晶分子筛;

(4)将步骤(3)得到的铜改性共晶分子筛与胶体二氧化硅按照2.0~5.0:1的重量比混合后,加入去离子水制备成催化剂浆液,催化剂浆液中铜改性分子筛与胶体二氧化硅的总固含量为35.0~55.0wt%;通过浸渍法,将所述的催化剂浆液按照所述的负载量涂覆于所述的多孔规整材料上,用压缩空气吹掉多余的浆液液滴,105~120℃条件下干燥12~48h,然后于450~650℃条件下焙烧2~10h,制备成铜改性分子筛SCR催化剂。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述的晶化温度为150~200℃,晶化时间为24~100h;所述的烘干的温度为105~120℃;步骤(2)中,所述的铵盐水溶液为硝酸铵、硫酸铵、氯化铵或碳酸氢铵的水溶液,铵离子的浓度为1.0mol/L,铵离子交换温度为80~100℃;步骤(3)中,所述的铜盐水溶液为硝酸铜、氯化铜、醋酸铜或硫酸铜的水溶液,铜盐水溶液中铜离子的浓度为0.1~1.5mol/L。

11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述的晶化时间为48~144h;步骤(2)中所述的铵盐水溶液为硝酸铵或氯化铵的水溶液;步骤(3)中,所述的铜盐水溶液为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜的水溶液。

12.权利要求1~8任一项所述催化剂的应用,其特征在于,所述的催化剂主要用于处理含有NOx气流的尾气处理系统中。

13.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述的含有NOx气流,除了包括氮氧 化物,还含有氧气、氨和/尿素,其中NO2的含量至多为NOx重量的80%。

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