处理瞬时nox排放的催化剂的制作方法_5

文档序号:9313842阅读:来源:国知局
100°C (优选约150°C至750°C )的温度转化。在方法的某些实施方 案中,含气体以5, OOOhr 1至500, OOOhr 1的气体时空间速度接触SCR催化剂。在某 些实施方案中,以I : 1NH3/N0和4 : 3NH3/N02计算,理论氨的约60%至约200%接触SCR 催化剂。在方法的某些实施方案中,接触SCR催化剂的气体中NO : NO2比为约4 : 1至约 1 : 3体积比。
[0106] 以下实施例仅作为说明提供。 实施例
[0107] 实施例1-制备新鲜3%重量Cu/SSZ-13 (铝硅酸盐CHA)催化剂的方法
[0108] 使市售SSZ-13沸石(CHA)在NH4NO3溶液中进行NH 4+离子交换,然后过滤。在搅拌 下将所得物质加到Cu (NO3)2的水溶液。将浆料过滤,然后洗涤并干燥。重复此过程,以得到 所需金属负载。煅烧最终产物。在本文中,将根据此实施例制备的材料称为"新鲜"。
[0109] 实施例2-制备新鲜5 %重量Fe/ β催化剂的方法
[0110] 使市售β沸石在NH4NO3溶液中进行NH/离子交换,然后过滤。在搅拌下将所得物 质加到Fe(NO 3)3的水溶液。将浆料过滤,然后洗涤并干燥。重复此过程,以得到所需金属负 载。煅烧最终产物。在本文中,将根据此实施例制备的材料称为"新鲜"。
[0111] 实施例3-催化剂混合物
[0112] 由根据实施例1和2制备的样品的物理混合物制备新鲜和老化1 : 3重量比Fe/ β : Cu/SSZ-13的单独物理掺合物。同样制备1 : 3重量比BEA-铁硅酸盐:CuSSZ-13的 物理掺合物。
[0113] 实施例4_N0X转化活性试验
[0114] 在实验室设备中在250°C试验根据实施例1、2和3制备的新鲜粉末样品的活性,试 验在60,0001^ 1空间速度使用以下气体混合物:125口口111勵、375口口111勵2、75(^口111順 3、14% 02、4· 5% Η20、4· 5% CO2,其余为队。在样品下游检测20ppm NH3时停止试验。结果显示于图 3中。
[0115] 从结果看到,Fe/ β样品具有快瞬时反应,但限制最大转化。与Cu/SSZ-13和Fe/ β +Cu/SSZ-13掺合物比较,它也在试验中早期泄漏NH3。瞬时反应定义为在催化剂上的NH3 填充量增加时NOxR化增加所在的速率。Cu/SSZ-13具有较好、较高的最大转化率,但有较慢 的瞬时反应。Fe/β和Cu/SSZ-13的组合得到快瞬时反应,较高最大转化率,但也比单独组 分在中间NH 3填充量更高的转化率,这明显为协同作用。预老化I : 3Fe/i3 : Cu/SSZ-13 也提供改进的结果。
[0116] 实施例5 :掺合物、层和区域组合的比较
[0117] 制备1 : 3重量比BEA-铁硅酸盐:Cu/SSZ-13组合的三个样品,并单独作为掺合 物、区域和层涂在基质上。使三个经涂覆基质暴露于与实施例4中所述类似的试验环境,不 同之处在于NO : NO2比为约50 : 50。结果显示于图5中。
[0118] 从结果可以看到,与掺合物比较,区域和掺合物达到较高NOx转化。
[0119] 实施例6-N20生成
[0120] 制备1 : 3重量比FeBEA : CuSSZ-13组合的一个样品和1 : 3重量比BEA-铁硅 酸盐:CuSSZ-13组合的三个样品,并单独涂在基质上。FeBEA : CuSSZ-13组合作为掺合物 涂覆,而BEA-铁硅酸盐:CuSSZ-13组合的样品作为掺合物、区域和层涂覆。使各样品暴露 于与NH 3剂量(20ppm泄漏)组合的模拟柴油机排气。记录在暴露期间的平均N2O生成,显 不于图6a和6b中。
[0121] 很明显,FeBEA : CuSSZ-13掺合物产生显著N2O,导致最大转化和"N2选择性"瞬时 反应明显减小。此转化减小也超过对独立评价的两种组分观察的减小。意外的是,BEA-铁 硅酸盐:CuSSZ-13掺合物产生实质小于对任何其它CuSSZ-13/沸石掺合物观察的N 20。然 而,BEA-铁硅酸盐:CuSSZ-13的层和区域不仅保持对掺合物观察的低N2O产生,而且在不 同N 2O量下显示改善的瞬时反应(参见图7)。
[0122] 实施例7-N0 : NO2比的作用
[0123] 制备BEA-铁硅酸盐:CuSSZ-13的4个样品,并试验暴露于与NH3还原剂组合的 模拟柴油机排气期间的NO xR化能力。试验在250°C和约60, 000/小时的气体时空间速度 进行。结果提供于下表中。在此,参照("ref")催化剂为CuSSZ-13,"低填充"是指小于约 〇. 5g/L排气的順3量,"高填充"是指大于约lg/L排气的NH 3。
[0125] 实施例8-多种组合
[0126] 制备FeBEA、CuSSZ_13和BEA-铁硅酸盐的样品,并以指示组合组合,多种组合显示 于图8a_8c中。在图例中,比率以重量给出,掺合物显示于括号中,区域由"//"指示,并且 第一命名组分相对于通过催化剂的气流在上游布置。使各组合和多种组合暴露于包含NH 3 还原剂的模拟柴油机排气流。排气中的NO : NO2比从只N0、50 : 50N0 : NO2(以重量计) 和75% NO2(以重量计)改变,以在不同条件试验催化剂。作为順3填充量的函数评价各组 合或多种组合的NO x转化率(关于N 20生成校正)。
【主权项】
1. 一种多相催化剂制品,所述催化剂制品包含: 催化组分,所述催化组分包括第一分子筛和第二分子筛的至少一种组合,所述第一分 子筛具有FER晶体结构且任选包含约0.01至约20%重量的由铜或铁组成的第一金属,所述 第二分子筛具有小孔晶体结构,其选自由CHA、AEI、AFX、LEV、ERI、DDR和KFI组成的框架, 任选包含约0. 01至约20%重量的由铜组成的第二金属,其中所述第一金属和第二金属与 分子筛的晶体框架交换或相对于分子筛的晶体框架游离;和 上面或之内结合所述催化组分的整料基质, 其中所述第一分子筛和第二分子筛的组合选自掺合物、多个层和多个区域,其中所述 组合包括基于所述第一分子筛和第二分子筛的组合重量的多数所述第二分子筛。2. -种多相催化剂制品,所述催化剂制品包含: 催化组分,所述催化组分包括第一分子筛和第二分子筛的至少一种组合,所述第一分 子筛具有BEA晶体结构且任选包含约0. 01至约20%重量的由铜或铁组成的第一金属,所述 第二分子筛具有小孔晶体结构,其选自由AEI、AFX、LEV、ERI、DDR和KFI组成的框架,任选 包含约0. 01至约20%重量的由铜组成的第二金属,其中所述第一金属和第二金属与分子 筛的晶体框架交换或相对于分子筛的晶体框架游离;和 上面或之内结合所述催化组分的整料基质, 其中所述第一分子筛和第二分子筛的组合选自掺合物、多个层和多个区域,其中所述 组合包括基于所述第一分子筛和第二分子筛的组合重量的多数所述第二分子筛。3. -种多相催化剂制品,所述催化剂制品包含: 催化组分,所述催化组分包括第一分子筛和第二分子筛的至少一种组合,所述第一分 子筛具有MFI晶体结构且任选包含约0.01至约20%重量的由铜或铁组成的第一金属,所述 第二分子筛具有小孔晶体结构,其选自由AEI、AFX、LEV、ERI、DDR和KFI组成的框架,任选 包含约0. 01至约20%重量的由铜组成的第二金属,其中所述第一金属和第二金属与分子 筛的晶体框架交换或相对于分子筛的晶体框架游离;和 上面或之内结合所述催化组分的整料基质, 其中所述第一分子筛和第二分子筛的组合选自掺合物、多个层和多个区域,其中所述 组合包括基于所述第一分子筛和第二分子筛的组合重量的多数所述第二分子筛。4. 权利要求1-3中任一项的催化剂制品,其中所述第二分子筛具有8至150的二氧化 硅-氧化铝比率。5. 权利要1-3中任一项的催化剂制品,其中所述组合包括约0. 1至约1第一分子筛与 第二分子筛重量比的所述第一分子筛和所述第二分子筛。6. 权利要求2或3的催化剂制品,其中所述第二分子筛具有CHA晶体结构。7. 权利要求1-3中任一项的催化剂制品,其中所述第二分子筛具有AEI晶体结构。8. 权利要求1-3中任一项的催化剂制品,其中所述第二分子筛具有AFX晶体结构。9. 权利要求1-3中任一项的催化剂制品,其中所述第二分子筛具有KFI晶体结构。
【专利摘要】一种处理瞬时NOX排放的催化剂。一种多相催化剂制品,所述多相催化剂制品具有具中孔、大孔或介孔晶体结构且任选包含第一金属的第一分子筛和具有小孔晶体结构且任选包含第二金属的第二分子筛的至少一种组合;和上面或之内结合所述催化组分的整料基质,其中第一分子筛和第二分子筛的组合为掺合物、多个层和/或多个区域。
【IPC分类】B01D53/56, B01D53/94, B01J29/80
【公开号】CN105032477
【申请号】CN201510394460
【发明人】G.R.钱德勒, A.N.M.格林, J.E.梅尔维尔, P.R.菲利普斯, S.D.里德
【申请人】约翰逊马西有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2010年11月30日
【公告号】CN102821847A, CN104588092A, EP2506969A2, EP2520365A2, EP2520365A3, US20120275977, US20130136677, WO2011064666A2, WO2011064666A3
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