结构性催化剂本体的制作方法_2

文档序号:9242689阅读:来源:国知局
之 间的二氧化硫氧化活性变化小于10%。
[0044] 在一些实施方式中,催化剂层的催化剂本体包含除了沿着至少一个内隔壁的表面 宽度的第一催化材料的梯度以外的本文所描述的一个或多个催化梯度。在一些实施方式 中,例如,催化剂层的催化剂本体还包含如本文所描述的沿着至少一个内部分隔的宽度和/ 或长度的体相第一催化材料的梯度。在一些实施方式中,催化剂层的催化剂本体包含本文 所描述的第二催化材料的一个或多个梯度。在一些实施方式中,将催化剂层的催化剂本体 布置在一个或多个模块中。
[0045] 另一方面,本文描述了处理流体流如烟道气或燃烧气体流的方法。在一些实施方 式中,处理流体流的方法包含提供包括包含第一表面和与第一表面相对的第二表面的至少 一个内隔壁的结构性催化剂本体,所述内隔壁具有沿着第一表面宽度的第一催化材料的梯 度,使流体流通过结构性催化剂本体并催化反应流体流中的至少一种化学物质。在一些实 施方式中,流体流流动通过结构性催化剂本体的一个或多个流动通道。在本文所描述方法 的一些实施方式中,结构性催化剂本体可以具有本文所描述的第一催化材料和/或第二催 化材料的任何梯度。
[0046] 在一些实施方式中,催化反应流体流中的至少一种化学物质包含催化还原流体流 中的氮氧化物。在一些实施方式中,催化反应流体流中的至少一种化学物质包含氧化流体 流中的氨和/或汞。
[0047] 在处理流体流方法的一些实施方式中,在流体流中二氧化硫氧化成三氧化硫被减 少。在一个实施方式中,例如,在由本文所描述的结构性催化剂本体选择性地催化还原流体 流中的氮氧化物的过程中二氧化硫的氧化被减少。
[0048] 在一些实施方式中,催化剂本体是包含本文所描述的多个催化剂本体的模块的一 部分,其中使流体流进入模块中并通过催化剂本体。在一些实施方式中,该模块是催化反应 器的催化层的一部分。
[0049] 另一方面,提供了生产本文所描述的结构性催化剂本体的方法。在一些实施方式 中,生产结构性催化剂本体的方法包括提供包含包括第一表面和与所述第一表面相对的第 二表面的至少一个内隔壁的催化剂载体,用包含第一催化材料的溶液浸渍至少一个内隔壁 并以建立沿着第一表面宽度的第一催化材料的梯度的方式干燥至少一个内隔壁。在一些实 施方式中,在第一表面宽度的周围第一催化材料的量的梯度减少。在一些实施方式中,沿着 第一表面宽度的中心区域第一催化材料的量的梯度增加。
[0050] 在一些实施方式中,沿着第二表面宽度还建立了第一催化材料的梯度。在一些实 施方式中,在第二表面宽度的周围第一催化材料的量的梯度减少。在一些实施方式中,沿着 第二表面宽度的中心区域第一催化材料的量的梯度增加。在一些实施方式中,沿着第二表 面宽度的第一催化材料的梯度曲线与沿着第一表面宽度的第一催化材料的梯度曲线是对 称的或基本上对称的。
[0051] 在一些实施方式中,以建立沿着内隔壁宽度的体相第一催化材料的梯度的方式干 燥结构性催化剂载体的至少一个内隔壁。在一些实施方式中,在内隔壁宽度的周围体相第 一催化材料的浓度梯度降低。在一些实施方式中,沿着内隔壁宽度的中心区域体相第一催 化材料的浓度升高。在一些实施方式中,沿着内隔壁宽度的体相第一催化材料的梯度具有 关于曲线的中点对称的或基本上对称的曲线。
[0052] 在一些实施方式中,以建立沿着内隔壁的第一表面长度的第一催化剂材料的梯度 的方式干燥结构性催化剂载体的至少一个内隔壁。在一些实施方式中,沿着内隔壁的第一 表面长度的第一催化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的第一催化材料的量相比, 在内隔壁的第一末端处的第一催化材料的更大的量,所述第二末端与第一末端相对。
[0053] 在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度还建立了第一催化材料的梯度。 在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第一催化材料的梯度包含与在内隔壁 的第二末端处的第一催化材料的量相比,在内隔壁的第一末端处的第一催化材料的更大的 量,所述第二末端与第一末端相对。在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第一 催化材料的梯度曲线与沿着内隔壁的第一表面长度的第一催化材料的梯度曲线是对称的 或基本上对称的。
[0054] 在一些实施方式中,内隔壁的第一末端对应于结构性催化剂本体的流体流入口侧 而第二末端对应于结构性催化剂本体的流体流出口侧。可选地,在一些实施方式中,内隔壁 的第一末端对应于结构性催化剂本体的出口侧,而第二末端对应于流体流入口侧。
[0055] 在一些实施方式中,以建立沿着内隔壁长度的体相第一催化材料的梯度的方式干 燥本文所描述的结构性催化剂本体的至少一个内隔壁。在一些实施方式中,沿着内隔壁长 度的第一本体催化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的体相第一催化材料的浓度 相比,在内隔壁的第一末端处的体相第一催化材料的更高浓度,所述第二末端与第一末端 相对。
[0056] 在本文所描述方法的一些实施方式中,结构性催化剂本体包含多个内隔壁使得用 包含第一催化材料的溶液浸渍内隔壁并以建立沿着内隔壁的一个或多个表面的宽度和/ 或长度的第一催化材料的梯度的方式干燥内隔壁。在一些实施方式中,以建立沿着内隔壁 的宽度和/或长度的体相第一催化材料的梯度的方式干燥内隔壁。
[0057] 在一些实施方式中,根据本文所描述的方法生产的结构性催化剂本体的内隔壁交 叉从而形成一个或多个中心柱。在一些实施方式中,用包含第一催化材料的溶液浸渍至少 一个中心柱,并且以在中心柱和至少一个内隔壁之间建立体相第一催化材料的梯度的方式 进行干燥。在一些实施方式中,例如,与中心柱相比较,至少一个内隔壁包含更高浓度的体 相第一催化材料。在一些实施方式中,与中心柱相比较,连接到中心柱上的每个内隔壁包含 更高浓度的体相第一催化材料。
[0058] 在本文所描述方法的一些实施方式中,浸渍溶液还包含第二催化材料。在一些实 施方式中,沿着内隔壁宽度建立本体金属或金属氧化物第二催化材料的梯度。可选地,在一 些实施方式中,进一步用包含金属或金属氧化物第二催化材料的溶液浸渍包含本文所描述 的第一催化材料的一个或多个梯度的结构性催化剂本体的至少一个内隔壁并以建立沿着 内隔壁的第一表面和/或第二表面宽度的金属或金属氧化物第二催化材料的梯度的方式 进行干燥。在一些实施方式中,沿着内隔壁宽度建立本体金属或金属氧化物第二催化材料 的梯度。
[0059] 在一些实施方式中,在第一表面宽度的周围第二催化材料的量的梯度减少。在一 些实施方式中,沿着第一表面宽度的中心区域第二催化材料的量的梯度增加。
[0060] 在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面宽度还建立第二催化材料的梯度。在 一些实施方式中,在第二表面宽度的周围第二催化材料的量的梯度减少。在一些实施方式 中,沿着第二表面宽度的中心区域第二催化材料的量的梯度增加。在一些实施方式中,沿着 第二表面宽度的第二催化材料的梯度曲线与沿着第一表面宽度的第二催化材料的梯度曲 线是对称的或基本上对称的。
[0061] 在一些实施方式中,沿着内隔壁的第一表面长度还建立第二催化材料的梯度。在 一些实施方式中,沿着内隔壁的第一表面的第二催化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末 端处的第二催化材料的量相比,在内隔壁的第一末端处的第二催化材料的更大的量,所述 第二末端与第一末端相对。
[0062] 在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度还建立第二催化材料的梯度。在 一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第二催化材料的梯度包含与在内隔壁的第 二末端处的第二催化材料的量相比,在内隔壁的第一末端处的第二催化材料的更大的量, 所述第二末端与第一末端相对。在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第二催 化材料的梯度曲线与沿着内隔壁的第一表面长度的第二催化材料的梯度曲线是对称的或 基本上对称的。
[0063] 在一些实施方式中,沿着内隔壁宽度还建立体相第二催化材料的梯度。在一些实 施方式中,在内隔壁宽度的周围体相第二催化材料的浓度梯度降低。在一些实施方式中,沿 着内隔壁宽度的中心区域体相第二催化材料的浓度升高。在一些实施方式中,沿着内隔壁 宽度的体相第二催化材料的梯度具有关于曲线的中点对称的或基本上对称的曲线。
[0064] 在一些实施方式中,干燥本文所描述的结构性催化剂本体的至少一个内隔壁还建 立了沿着内隔壁长度的体相第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着内隔壁长度的 体相第二催化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的体相第二催化材料的浓度相比, 在内隔壁的第一末端处的体相第二催化材料的更高浓度,所述第二末端与第一末端相对。
[0065] 此外,在本文所描述方法的一些实施方式中,沿着结构性催化剂本体的多个内隔 壁的一个或多个表面的宽度和/或长度还建立第二催化材料的梯度。在一些实施方式中, 沿着结构性催化剂本体的多个内隔壁的宽度和/或长度还建立体相第二催化材料的梯度。
[0066] 在一些实施方式中,用进一步包含第二催化材料的溶液浸渍结构性催化剂本体的 至少一个中心柱,并且干燥该结构性催化剂本体在中心柱和形成所述中心柱的至少一个内 隔壁之间还建立了体相第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,例如,与中心柱相比较, 至少一个内隔壁包含体相第二催化材料的更高浓度。在一些实施方式中,与中心柱相比较, 形成中心柱的每个内隔壁包含了体相第二催化材料的更高浓度。
[0067] 此外,在一些实施方式中,用第二催化材料浸渍本文所描述的结构性催化剂本体 的外周壁。在其中外周壁包含体相第二催化材料的一些实施方式中,与外周壁相比较,结构 性催化剂本体的内隔壁包含了体相第二催化材料的更高浓度。
[0068] 在一些实施方式中,根据本文所描述方法生产的结构性催化剂本体的梯度的第一 和/或第二催化材料包含一个或多个过渡金属。在一些实施方式中,第一和/或第二催化材 料的过渡金属包含钒、钨、钼、铂、钯、钌、铑、铼、铁、金、银、铜或镍或它们的合金或氧化物。 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体的梯度的第一和/或第二催化材料适 合SCR应用和过程。在一些实施方式中,例如,第一和/或第二催化材料包含V 205、103或 1〇03或它们的混合物。在一些实施方式中,第一和/或第二催化材料包含用于形成适用于 SCR应用的催化材料的一个或多个前体。在一些实施方式中,例如,第一和/或第二催化材 料包含用于形成V20 5、103或MoO 3或它们的混合物的一个或多个前体。
[0069] 在一些实施方式中,干燥结构性催化剂载体的内隔壁和/或中心柱包含在足以建 立本文所描述的第一催化材料和/或第二催化材料的一个或多个梯度的速率和/或温度下 使气体流过内隔壁和/或中心柱的表面。使气体流过内隔壁和/或中心柱的表面以建立本 文所描述的第一催化材料和/或第二催化材料的一个或多个梯度能够以并非与本发明的 目标不一致的任何方式实施。在一些实施方式中,气体以均匀的或基本上均匀的方式流过 结构性催化剂载体的全部或基本上全部的内隔壁和/或中心柱。
[0070] 此外,在一些实施方式中,本文所描述方法的浸渍溶液还包含至少一种另外的催 化材料。在这样的实施方式中,干燥结构性催化剂本体可以提供与本文所描述的第一和/ 或第二催化材料的任何梯度相一致的在结构性催化剂本体上具有结构和/或位置的另外 的催化材料的一个或多个梯度。
[0071] 在一些实施方式中,结构性催化剂载体是原始的。在一些实施方式中,原始的结构 性催化剂载体,尚未使用或预先安装到催化反应器中用于在流体流中进行催化反应。
[0072] 在一些实施方式中,结构性催化剂载体是使用过的。在一些实施方式中,使用过的 结构性催化剂载体,已预先安装在催化反应器中用于在流体流中进行催化反应。在一些实 施方式中,使用过的催化剂载体是需要再生的结构性催化剂本体的一部分。
[0073] 在一些实施方式中,原始的或使用过的结构性催化剂载体包含蜂巢状结构载体、 板状结构载体或波纹结构载体。
[0074] 在本文所描述方法的一些实施方式中,将包含多个内隔壁的结构性催化剂载体布 置在催化剂模块的框架中。在这类实施方式中,包含结构性催化剂载体的催化剂模块可以 浸渍在催化材料的溶液中从而使用催化材料来浸渍结构性催化剂载体的内隔壁和/或中 心柱。
[0075] 在一些实施方式中,干燥用第一催化材料的溶液浸渍的结构性催化剂载体,同时 保持催化剂模块的框架以建立本文所描述的第一催化材料的一个或多个梯度。在一些实施 方式中,浸渍溶液还包含第二催化材料,其中,干燥结构性催化剂载体同时保持在催化剂模 块的框架中还建立了如本文所描述的第二催化材料的一个或多个梯度。在一些实施方式 中,例如,在足以建立本文所描述的第一和/或第二催化材料的一个或多个梯度的速率和/ 或温度下气体流过模块和结构性催化剂载体的内隔壁和/或中心柱的表面。在一些实施方 式中,气体均匀地或基本上均匀地流过布置在模块的框架中的结构性催化剂载体使得得到 的结构性催化剂本体的催化活性横过模块是基本上均匀的。在一些实施方式中,由于基本 上均匀,模块中的催化剂本体之间的催化活性变化小于约20%。在一些实施方式中,由于基 本上均匀,模块的催化剂本体之间的催化活性变化小于10%。在一些实施方式中,由于基本 上均匀,模块的催化剂本体之间的催化活性变化小于5%。在一些实施方式中,催化活性包 含氮氧化物的选择性催化还原、汞的氧化或氨的氧化或它们的组合。
[0076] 在一些实施方式中,模块的催化剂本体的二氧化硫氧化活性横过模块是基本上均 匀的。在一些实施方式中,由于基本上均匀,模块的催化剂本体之间的二氧化硫氧化活性变 化小于40%。在一些实施方式中,由于基本上均匀,模块的催化剂本体之间的二氧化硫氧化 活性变化小于20%。在一些实施方式中,由于基本上均匀,模块的催化剂本体之间的二氧化 硫氧化活性变化小于10%。
[0077] 在一些实施方式中,根据上述方法生产的第一和/或第二催化材料的梯度可以具 有针对第一和/或第二催化材料的梯度本文所描述的任何结构性和/或组成性特性。
[0078] 在随后的详细描述中更详细地说明这些和其他的实施方式。
【附图说明】
[0079] 图1示出根据本文所描述的一个实施方式沿着结构性催化剂本体的内隔壁的表 面宽度的第一和第二催化材料的梯度曲线。
[0080] 图2示出根据本文所描述的一个实施方式的结构性催化剂本体。
[0081] 图3示出根据本文所描述的一个实施方式的结构性催化剂本体的一部分的横截 面。
[0082] 图4示出与现有结构性催化剂本体相比,根据本文所描述一个实施方式的结构性 催化剂本体的催化活性测试。
[0083] 图5提供了详细说明根据本文所描述的一些实施方式具有各种梯度组成的结构 性催化剂本体的表格。
[0084] 图6示出根据本文所描述的一个实施方式的波纹状结构性催化剂本体的一部分 的横截面。
【具体实施方式】
[0085] 通过参考下面的详细描述、实施例和附图以及它们之前和之后的描述可以更容易 地理解本发明。然而,本发明的元件、装置和方法并不限于在详细描述、实施例和附图中提 出的【具体实施方式】。应当理解的是这些实施方式仅说明本发明的原理。本领域技术人员容 易清楚许多修正和改写,而不偏离本发明的精神和范围。
[0086] 此外,本文所公开的所有范围应理解为包含其中包括的任何一个和所有的子范 围。例如,说明"1至10"的范围应认为包含在最小值1和最大值10之间的(并且包含端 值)任何一个和所有的子范围;即,所有子范围以1以上的最小值(例如1至6. 1)开始,并 以10以下的最大值(例如5. 5至10)结束。此外,称为"并入本文"的任何引用应理解为 以其整体并入。
[0087] 应当进一步指出的是,如本说明书中使用的,单数形式"一","一个",和"该"包含 复数指示物,除非清楚地并且明确地限定一个指示物。
[0088] -方面,本文所描述催化剂本体,在一些实施方式中,其显示催化材料的不均匀分 布。在一些实施方式中,对于烟道气体流中的氮氧化物的选择性催化还原,本文所描述的催 化剂本体是可操作的。
[0089] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体包括包含第一表面和与所述 第一表面相对的第二表面的至少一个内隔壁,所述内隔壁具有沿着第一表面宽度的第一催 化材料的梯度。在一
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