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，模块中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，模块中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。
[0197] 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%。
[0198] 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。在一 些实施方式中，例如，根据本文所描述的一个或多个方法生产的结构性催化剂可以具有如 在图5的表1中提供的第一催化材料和/或第二催化材料的梯度的任何组合。
[0199] 在本文描述方法的一些实施方式中，结构性催化剂载体被浸入（i_erse)或浸渍 (dip)催化材料的溶液中从而用催化材料的溶液浸渍内隔壁和/或中心柱。在一些实施方 式中，溶液的催化材料包含一种或多种过渡金属。在一些实施方式中，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一种或多种催化材料适合SCR应用和过程。在一些实施 方式中，例如，催化材料包含V 2O5、103或MoO 3或它们的混合物。
[0200] 在一些实施方式中，本文所描述的溶液的第一催化材料包含选自由以下组成的组 中的过渡金属：钒、钨、钼、铂、钯、钌、铑、铼、铁、金、银、铜、和镍以及它们的合金和氧化物。 此外，在一些实施方式中，本文所描述的溶液的第二催化材料包含选自由以下组成的组中 的过渡金属：钒、钨、钼、铂、钯、钌、铑、铼、铁、金、银、铜、和镍以及它们的合金和氧化物。在 一些实施方式中，本文所描述的溶液的至少一种另外的催化材料包含选自由以下组成的组 中的过渡金属：钒、钨、钼、铂、钯、钌、铑、铼、铁、金、银、铜、和镍以及它们的合金和氧化物。
[0201] 在一些实施方式中，例如，水溶液包含钒盐的第一催化材料，如氧钒盐，包含草酸 氧钒、硫酸氧钒或偏钒酸铵或它们的混合物。在一些实施方式中，水溶液还包含钨盐的第二 催化材料，如钨酸盐，包含偏钨酸铵。在一些实施方式中，水溶液进一步包含钼盐的至少一 种另外的催化材料，如钼酸铵、钼酸钠、或它们的混合物。
[0202] 催化材料能够以并非与本发明的目标不一致的任何量存在于用于浸渍催化剂载 体的溶液中。
[0203] 在一些实施方式中，结构性催化剂载体浸渍在第一，第二和/或另外的催化材料 的溶液中持续并非与本发明的目标不一致的任何所需的时间量。在一些实施方式中，结构 性催化剂载体浸渍在催化材料的溶液中持续至少约5秒的时间。在一些实施方式中，结构 性催化剂载体浸渍在催化材料的溶液中持续至少约10秒或至少约30秒的时间。在一些实 施方式中，结构性催化剂载体浸渍在催化材料的溶液中持续至少约1分钟的时间。在一些 实施方式中，结构性催化剂载体浸渍在催化材料的溶液中持续至少约5分钟或至少约10分 钟的时间。在一些实施方式中，结构性催化剂载体浸渍在催化材料的溶液中持续范围从约 1分钟至约15分钟的时间。
[0204] 在一些实施方式中，在将结构性催化剂本体浸渍在催化材料的溶液中之前或之 后，不使用封闭流体或具有抑制或促进催化材料的溶液浸渍到内隔壁和/或中心柱中能力 的其他试剂处理结构性催化剂载体的孔表面和/或其他表面。
[0205] 在一些实施方式中，结构性催化剂载体完全浸渍在催化材料的溶液中。在一些实 施方式中，催化剂载体仅部分地浸渍在催化材料的溶液中。
[0206] 此外，在本文所描述方法的一些实施方式中，包含多个内隔壁的结构性催化剂载 体被设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 块可以浸渍在第一、第二和/或另外的催化材料的溶液中从而用催化材料浸渍结构性催化 剂载体的内隔壁和/或中心柱。
[0207] 干燥结构性催化剂载体的内隔壁和/或中心柱以建立本文所描述的第一、第二和 /或另外的催化材料的一个或多个梯度。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。
[0208] 在干燥过程中流过结构性催化剂载体的内隔壁和/或中心柱表面的气体可以具 有与建立本文所描述的催化材料的一个或多个梯度相一致的任何所需的流速。在一些实施 方式中，气体具有根据列于表1中的任何范围的流速。
[0209] 表1
[0210]
[0211]
[0212] 此外，在干燥过程中流过结构性催化剂载体的内隔壁和/或中心柱表面的气体可 以具有与建立本文所描述的催化材料的一个或多个梯度相一致的任何所需的温度。在一些 实施方式中，气体被加热到至少约140 °C的温度。在一些实施方式中，气体被加热到至少约 160°C的温度。在一些实施方式中，气体被加热到范围从约100°C至约350°C的温度。在一 些实施方式中，气体被加热到高于350°C的温度。
[0213] 在一些实施方式中，气体的流速和气体的温度可以相互地或独立地调节从而在生 产结构性催化剂本体中产生沿着结构性催化剂载体的内隔壁宽度不同程度的催化材料的 梯度。
[0214] 适合流过一个或多个内隔壁表面的气体可以包含并非与建立本文所描述的催化 材料的一个或多个梯度不一致的任何气体。在一些实施方式中，气体包含空气。在一些实 施方式中，气体包含氮气或氩气。在一些实施方式中，气体包含燃烧烟气。在一些实施方式 中，在建立一个或多个催化材料的梯度后，煅烧本文所描述的结构性催化剂本体。
[0215] 结构性催化剂载体的内隔壁和/或中心柱可以暴露于流动气体持续与建立本文 所描述的催化材料的一个或多个梯度相一致的任何需要的时间。在一些实施方式中，内隔 壁和/或中心柱暴露于流动气体中持续范围从约1分钟至约1. 5小时的时间。在一些实施 方式中，内隔壁和/或中心柱暴露于流动气体中持续范围从约5分钟至约45分钟的时间。 在一些实施方式中，内隔壁和/或中心柱暴露于流动气体中持续范围从约10分钟至约30 分钟的时间。
[0216] 本文所描述的使气体流过内隔壁和/或中心柱的表面以建立催化材料的一个或 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全部的或基本上全部的结构性催化剂载体的内隔壁和/ 或中心柱。在一些实施方式中，例如，将导管结合到催化剂载体的开口面，气体流动通过导 管并通过结构性催化剂载体的流体通路，从而均匀地或基本上均匀地流过内隔壁和/或中 心柱。在一些实施方式中，导管被密封至结构性催化剂载体的开口面或防止或抑制沿着结 构性催化剂载体的外表面的空气流。
[0217] 在一些实施方式中，在催化剂载体开口面的前面设置扩散器用来在干燥过程中协 助提供气体均匀地或基本上均匀地流过结构性催化剂本体。在一些实施方式中，扩散器可 以包含多孔板。此外，在一些实施方式中，扩散器可以单独使用或与导管联合使用。
[0218] 在一些实施方式中，将用第一、第二和/或另外的催化材料的溶液浸渍的结构性 催化剂载体干燥同时保留催化剂模块的框架用来建立本文所描述的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催化材料的一个或多个梯度的 速率和/或温度下使气体流动通过模块并流过结构性催化剂载体的内隔壁和/或中心柱的 表面。
[0219] 在一些实施方式中，气体均匀地或基本上均匀地流过设置在模块框架中的结构性 催化剂载体使得所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。
[0220] 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%。
[0221] 在一些实施方式中，将导管结合到模块的开口面并且使气体流动通过导管并通过 模块中的结构性催化剂载体。在一些实施方式中，导管被密封至模块的开口面上，以防止或 抑制沿着模块的外表面的空气流。
[0222] 在一些实施方式中，在催化剂模块的开口面的前面设置扩散器用来在干燥过程中 协助提供气体均匀地或基本上均匀地流动通过结构性催化剂本体。在一些实施方式中，扩 散器可以包含多孔板。此外，在一些实施方式中，扩散器可以单独使用或与导管联合使用。
[0223] 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所述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，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。
[0224] 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。
[0225] 在处理流体流方法的一些实施方式中，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，在通过本文所描述的结构性催化剂本体选择性催化还原流体 流中的氮氧化物的过程中二氧化硫的氧化被减少。
[0226] 在一些实施方式中，处理流体流方法的催化剂本体包括除了沿着至少一个内隔壁 表面宽度的第一催化材料的梯度之外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，催化剂本体还包含如本文所描述的沿着至少一个内隔部分的宽度和/或长度的 体相第一催化材料的梯度。在一些实施方式中，本文所描述方法的催化剂本体可以具有在 图5的表1中提供的梯度的任何组合。
[0227] 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，其中流体流传递到模块中并通过催化剂本体。在一些实施方式中，模块是催化反应器 的催化层的一部分。
[0228] 结构性催化剂本体的这些和其他实施方式由下面非限制性实例进一步说明。
[0229] 实施例1
[0230] 结构性催化剂本体
[0231] 通过将TiO2粉末与填充剂、粘合剂、挤出助剂和润滑剂混合来提供挤出组合物。挤 出组合物基本上不含有钒（〈〇. 10% V2O5)。挤出组合物包含< 1. 80% 103的钨含量。将挤 出组合物挤出以提供包含外周壁和多个内隔壁的结构性催化剂载体。内隔壁限定了结构性 催化剂载体的多个流动通道，流动通道具有正方形横截面轮廓。挤出的催化剂载体被干燥 和煅烧。结构性催化剂载体的孔隙率通过水吸收试验测定。
[0232] 通过将草酸氧钒溶液和偏钨酸铵粉末加入去离子水的容器中来提供钒第一催化 材料和钨第二催化材料的溶液。如本领域技术人员理解的，根据结构性催化剂载体的所需 体相化学（bulk chemistry)和孔隙率来决定添加的草酸氧f凡和偏鹤酸按的量。催化材料 的溶液浓度通过X-射线荧光（XRF)确定。将结构性催化剂本体浸渍在催化材料溶液中持 续三分钟并随后移除。
[0233] 使用热空气鼓风机来干燥用钒第一催化材料和钨第二催化材料浸渍的结构性催 化剂载体。以一种方式包裹和密封结构性催化剂本体使得从鼓风机接收的加热空气以基 本上均匀的方式流动穿过流动通路以及流过内隔壁。如本文所描述的，可以将导管密封至 结构性催化剂本体的表面用于递送加热的空气。以20°C /min的速率将来自鼓风机的空气 加热至160°C的设定点温度并保持30分钟以干燥结构性催化剂本体。然后将空气温度以 20°C /min的速率升高至350°C以进行结构性催化剂本体的15分钟煅烧。得到的结构性催 化剂本体显示了与图1中所示相一致的第一（V 2O5)和第二（WO3)催化材料的梯度。
[0234] 此外，针对氮氧化物的选择性催化还原和二氧化硫氧化测定了根据本实施例生产 的结构性催化剂本体的催化活性。将结构性催化剂本体的催化活性与缺乏沿着内隔壁宽度 的第一和第二催化材料的梯度的现有结构性催化剂本体进行比较。图4示出催化活性测试 的结果。如在图4中所示，与现有催化剂本体（B)相比较，针对每单位二氧化硫氧化的氮氧 化物选择性还原，本实施例的结构性催化剂本体（A)表现出显著更高的速率。
[0235] 已经描述了本发明的各种实施方式用于实施本发明的各种目标。应当理解的是这 些实施方式仅仅是本发明原理的说明。本领域技术人员应当容易清楚它们的许多修改和改 编，而不偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1. 一种结构性催化剂本体，包括： 至少一个内隔壁，包含沿着所述内隔壁宽度的体相第一催化材料的梯度。2. 根据权利要求1所述的结构性催化剂本体，其中，在所述内隔壁宽度的周围所述体 相第一催化材料的浓度梯度减少。3. 根据权利要求1所述的结构性催化剂本体，其中，沿着所述内隔壁宽度的中心区域 所述体相第一催化材料的浓度梯度增加。4. 根据权利要求1所述的结构性催化剂本体，其中，所述体相第一催化材料的梯度具 有关于曲线中点基本对称的曲线。5. 根据权利要求3所述的结构性催化剂本体，其中，在所述内隔壁宽度的中心区域点 处所述体相第一催化材料的浓度比在第一表面宽度的周围点处所述体相第一催化材料的 浓度高至少1. 3倍。6. 根据权利要求3所述的结构性催化剂本体，其中，在所述内隔壁宽度的中心区域点 处所述体相第一催化材料的浓度比在第一表面宽度的周围点处所述体相第一催化材料的 浓度高至少2倍。7. 根据权利要求1所述的结构性催化剂本体还包含沿着所述内隔壁宽度所述体相第 二催化材料的梯度。8. 根据权利要求7所述的结构性催化剂本体，其中，在所述内隔壁宽度的周围所述体 相第二催化材料的浓度梯度减少。9. 根据权利要求7所述的结构性催化剂本体，其中，沿着所述内隔壁宽度的中心区域 所述体相第二催化材料的浓度梯度增加。10. 根据权利要求1所述的结构性催化剂本体，还包括含有沿着所述内隔壁宽度的体 相第一催化材料的梯度的多个另外的内隔壁，沿着所述内隔壁宽度的中心区域所述体相第 一催化材料的浓度增加，其中在所述中心区域点处所述体相第一催化材料的浓度比在所述 内隔壁宽度的周围点处所述体相第一催化材料的浓度高至少1. 3倍。
【专利摘要】本发明提供了一种结构性催化剂本体，包括至少一个内隔壁，包含沿着所述内隔壁宽度的体相第一催化材料的梯度。
【IPC分类】B01J35/02
【公开号】CN104959169
【申请号】CN201510379414
【发明人】克里斯蒂安·特雷夫茨格尔, 克里斯·E·迪弗兰策斯克, 雷蒙德·奥赫
【申请人】康明公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2011年8月9日
【公告号】CA2808046A1, CA2808046C, CN103153464A, CN103153464B, EP2603320A2, US8901033, US20120087835, US20150079334, US20150079335, WO2012021556A2, WO2012021556A3