[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2608616C2 - Каталитическая композиция и способ применения в селективном каталитическом восстановлении оксидов азота - Google Patents

Каталитическая композиция и способ применения в селективном каталитическом восстановлении оксидов азота Download PDF

Info

Publication number
RU2608616C2
RU2608616C2 RU2014120917A RU2014120917A RU2608616C2 RU 2608616 C2 RU2608616 C2 RU 2608616C2 RU 2014120917 A RU2014120917 A RU 2014120917A RU 2014120917 A RU2014120917 A RU 2014120917A RU 2608616 C2 RU2608616 C2 RU 2608616C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
component
zeolite
zro
ceo
beta
Prior art date
Application number
RU2014120917A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014120917A (ru
Inventor
Александр Ю. СТАХЕЕВ
Мари ГРИЛЛ
Аркадий КУСТОВ
Original Assignee
Хальдор Топсеэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор Топсеэ А/С filed Critical Хальдор Топсеэ А/С
Publication of RU2014120917A publication Critical patent/RU2014120917A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2608616C2 publication Critical patent/RU2608616C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7007Zeolite Beta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2062Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2065Cerium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/2073Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20738Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20761Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209Other metals
    • B01D2255/2092Aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • B01D2255/407Zr-Ce mixed oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • B01D2255/502Beta zeolites

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к каталитической композиции для применения в селективном восстановлении оксидов азота в отходящих газах по реакции с аммиаком, к монолитному структурированному телу, покрытому каталитической композицией, и к способу селективного окисления оксидов азота и окисления сажи в присутствии аммиака. Каталитическая композиция состоит из кислого цеолитного или цеотипного компонента ВЕА, физически смешанного с окислительно-восстановительным компонентом, состоящим из CeO2-ZrO2, или кислого цеолитного или цеотипного компонента FER, физически смешанного с Cu/Al2O3. Каталитическая композиция, содержащая кислые цеолитные или цеотипные компоненты, физически смешанные с соединениями металлов с окислительно-восстановительной активностью, показала улучшенную активность в селективном восстановлении оксидов азота и окислении углеводородов, CO и сажи, содержащихся в отходящих газах. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил., 6 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к каталитической композиции для применения в селективном восстановлении оксидов азота в отходящих газах по реакции с аммиаком или его предшественником.
Катализаторы для NH3-СКВ, т.е. селективное восстановление оксидов азота (NOx) с использованием аммиака в качестве восстановителя, хорошо известны из уровня техники. Эти катализаторы включают цеолитный материал, необязательно усовершенствованный медью или железом.
Задача, которую следует решить с помощью настоящего изобретения, заключается в предоставлении каталитической композиции и способа восстановления оксидов азота с DeNOx активностью при температурах реакции между 150 и 550°C.
Отходящие газы экономичных двигателей внутреннего сгорания помимо NOx содержат углеводороды, CO и сажевые частицы, которые могут быть восстановлены или удалены путем каталитического окисления. Следовательно, соответствующие настоящему изобретению каталитическая композиция и способ должны также включать активность в отношении окисления сажи и углеводородов одновременно с DeNOx активностью.
Наши недавние исследования обнаружили несколько примеров ярко выраженного синергетического эффекта в составных катализаторах, полученных путем механического смешивания кислого цеолитного или цеотипного порошка и соединений металлов с окислительно-восстановительной активностью.
Авторы изобретения обнаружили, что каталитическая композиция, содержащая один или большее количество кислых цеолитных или цеотипных компонентов, физически смешанных с одним или большим количеством соединений металлов с окислительно-восстановительной активностью, показала улучшенную активность в селективном восстановлении оксидов азота и окислении углеводородов, CO и сажи, содержащихся в отходящих газах.
Термин "соединения металлов с окислительно-восстановительной активностью", используемый в настоящем описании, относится к соединениям металлов, которые обратимо могут быть окислены и восстановлены с точки зрения изменений степени окисления (состояния окисления) металлического атома или соединения.
В соответствии с изложенными выше открытиями настоящее изобретение обеспечивает каталитическую композицию для селективного восстановления оксидов азота и окисления сажи, содержащую один или большее количество кислых цеолитных или цеотипных компонентов, выбранных из группы, состоящей из BEA, MFI, FAU, FER, CHA, MOR или их смесей, физически смешанных с одним или большим количеством соединений металлов с окислительно-восстановительной активностью, выбранных из группы, состоящей из Cu/Al2O3, Mn/Al2O3, CeO2-ZrO2, Ce-Mn/Al2O3 и их смесей.
Каталитические композиции, полученные путем механического смешивания указанных выше цеолитных или цеотипных материалов и металлических компонентов с окислительно-восстановительной активностью, смешанных согласно настоящему изобретению, проявляют ярко выраженный синергетический эффект. DeNOx активность таких составных катализаторов значительно превышает активность их индивидуальных компонентов.
Кислый цеолитный или цеотипный компонент может использоваться в протонированной форме или быть усовершенствованным при помощи Fe.
Предпочтительно, массовое соотношение между цеолитными компонентами и окислительно-восстановительными компонентами находится между 1:1 и 1:50.
В одном варианте выполнения изобретения окислительно-восстановительные компоненты диспергированы по подложке, выбранной из группы, состоящей из Al2O3, TiO2, SiO2, CeO2, ZrO2 или их смесей.
Обычно предпочтительно, чтобы среднее молярное соотношение Si/Al цеолитных компонентов согласно изобретению составляло от 5 до 100.
Описанная выше каталитическая композиция согласно изобретению может быть использована как материал для покрытия или как оболочка на структурированных телах металлических, керамических, оксидметаллических, SiC или диоксидкремниевых материалов или волокон.
Таким образом, изобретение также обеспечивает монолитное структурированное тело, покрываемое каталитической композицией, соответствующей любому из раскрытых выше вариантов выполнения изобретения. Монолитное структурированное тело предпочтительно изготовлено из металлических, керамических, оксидметаллических, SiC или диоксидкремниевых материалов или волокон.
Монолитное структурированное тело может быть в форме фильтра частиц, например фильтр с сотовой структурой или фильтр закрытого типа («wall flow»).
В другом варианте выполнения изобретения каталитическая композиция наносится на тело двумя или несколькими отдельными каталитическими слоями последовательно или двумя несколькими каталитическими слоями параллельно и при этом слои имеют различные составы или толщины слоев. Конкретными преимуществами, вытекающими из настоящего изобретения, являются:
1) Добавление CeO2-ZrO2, Cu/Al2O3, Mn/Al2O3 или Ce-Mn/Al2O3 к кислому цеолиту или цеотипу в протонированной форме или усовершенствованному железом заметно увеличивает DeNOx активность при Treact<250°C без увеличения количества цеолитного компонента. В этом случае суммарный объем катализатора увеличивается на объем добавленного окислительно-восстановительного компонента.
2) В альтернативном варианте количество дорогостоящего цеолитного/цеотипного компонента в составном катализаторе может быть значительно снижено за счет замещения эквивалентным объемом окислительно-восстановительного компонента. В таком случае суммарный объем катализатора остается постоянным, но количество цеолитного компонента может снижаться в 2-5 раз, без заметной потери DeNOx эффективности. Когда для получения препарата катализатора используется компонент Ce-Mn/Al2O3, наблюдается заметное улучшение в степени превращения NOx при Treact<250°C несмотря на сниженное количество цеолитного компонента.
3) Помимо благоприятной DeNOx активности, композиции [CeO2-ZrO2 + цеолиты/цеотипы] или [Ce-Mn/Al2O3 + цеолиты/цеотипы] демонстрируют значительную активность в отношении окислении сажи, что делает их многообещающими кандидатами для развития комплексных DeNOx-DeSoot каталитических систем.
4) Помимо благоприятной DeNOx активности, композиции [CeO2-ZrO2 + цеолиты/цеотипы] или [Ce-Mn/Al2O3 + цеолиты/цеотипы] демонстрируют значительно более низкий проскок аммония при высокой температуре благодаря селективному окислению избыточного аммиака.
Изобретение обеспечивает дополнительно способ селективного восстановления оксидов азота и окисления сажи, содержащихся в отходящем газе, причем способ включает стадию контактирования отходящего газа в присутствии аммиака с каталитической композицией, содержащей один или большее количество кислых цеолитных или цеотипных компонентов, выбранных из группы, состоящей из BEA, MFI, FAU, FER, CHA, MOR или их смесей, физических смешанных с одним или большим количеством соединений металлов с окислительно-восстановительной активностью, выбранных из группы, состоящей из Cu/Al2O3, Mn/Al2O3, CeO2-ZrO2, Ce-Mn/Al2O3 и их смесей.
Кислый цеолитный или цеотипный компонент может использоваться в протонированной форме или быть усовершенствованным при помощи Fe.
В одном варианте выполнения способа, соответствующего настоящему изобретению, один или большее количество соединений металлов с окислительно-восстановительной активностью диспергируются по подложке, выбранной из группы, состоящей из Al2O3, TiO2, SiO2, ZrO2 или их смесей.
В еще одном варианте выполнения способа, соответствующего настоящему изобретению, каталитическая композиция подвергается контактированию с отходящим газом при температуре ниже 250°C. В другом варианте выполнения способа, соответствующего настоящему изобретению, избыток аммиака селективно окисляется до азота при контакте с каталитической композицией.
Примеры
Пример 1
Синергетический эффект в NH3-DeNOx над каталитическими композициями CeO2-ZrO2 + H-Beta цеолит.
Составной катализатор [CeO2-ZrO2 + H-Beta цеолит] был получен путем тщательного смешивания порошка 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 с порошком H-Beta цеолита при массовом соотношении 10. Это массовое соотношение приводит к объемному соотношению компонентов CeO2-ZrO2/H-Beta = 3/1 благодаря разнице в плотностях этих материалов. Порошки полностью перемалывали в агатовой ступке в течение 10-15 мин и подвергали пеллетизации. Пеллеты дробили и просеивали, собирая фракцию 0,2-0,4 мм для теста на определение каталитической активности. Аналогичным образом пеллетизированные 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2, H-Beta и Fe-Beta цеолит использовали в качестве контрольных образцов.
Катализаторы тестировали на определение NH3-DeNOx активности в температурном диапазоне 150-550°C. Тест проводили при следующих условиях: уменьшение температуры реакции со скоростью 2°C/мин, подаваемая газовая композиция: 500 част./млн NO, 540 част./млн NH3, 10% об. O2, 6% об. H2O, сбалансированная при помощи N2, получая полный поток 300 мл/мин.
Каталитическая нагрузка и полученная объемная скорость подачи газа:
0,197 г с 74% мас. CeO2-ZrO2 + 0,02 г H-Beta цеолита, объем катализатора 0,134 мл, объемная скорость подачи газа = 135000 ч-1.
В этих условиях составной катализатор CeO2-ZrO2 + H-Beta цеолит показал DeNOx активность, которая значительно превысила активности индивидуальных 74% мас. CeO2-ZrO2 (0,131 г CeO2-ZrO2, объем катализатора 0,067 мл, объемная скорость подачи газа = 270000 ч-1) и Н-Beta цеолита (0,04 г, объем катализатора 0,067 мл, объемная скорость подачи газа = 270000 ч-1), что свидетельствует о ярко выраженном синергетическом эффекте между компонентами составного катализатора, как показано на Фиг. 1.
Степень превращения NOx над составным катализатором является сходной со степенью превращения NOx над коммерческим Fe-Beta цеолитом (Fe-Beta) при 230-550°C и превышает степень превращения NOx над Fe-Beta цеолитом при 150-200°C.
Пример 2
Увеличенная DeNOx эффективность составного катализатора [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta] при Treact<250°C.
Два образца составного катализатора [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta цеолит] были получены путем тщательного перемалывания порошков 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta цеолита.
Первый образец получали путем смешивания порошков 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta цеолита при массовом соотношении 3,3. Это массовое соотношение приводит к объемному соотношению компонентов 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 / Fe-Beta в составном катализаторе = 1/1.
Второй образец получали путем смешивания порошков 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta при массовом соотношении 10. Для второго образца объемное соотношение 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 / Fe-Beta цеолита составляет 3/1.
После перемалывания в агатовой ступке в течение 10-15 мин полученные смеси были пеллетизированы. Пеллеты дробили и просеивали, собирая фракцию 0,2-0,4 мм для каталитического теста. Пеллетизированный аналогичным образом Fe-Beta цеолит использовали в качестве контроля.
Активности полученных образцов тестировали, используя следующие каталитические загрузки с одним и тем же количеством Fe-Beta цеолитного компонента в реакторе.
Первый образец с объемным соотношением 1/1 компонентов: [0,065 г 74% CeO2-ZrO2 + 0,02 г Fe-Beta цеолита].
Второй образец с объемным соотношением 3/1 компонентов: [0,197 г 74% CeO2-ZrO2 + 0,02 г Fe-Beta цеолита].
Контрольный образец: 0,02 г Fe-Beta цеолита.
Катализаторы тестировали на определение NH3-DeNOx активности в пределах температурного диапазона 150-550°C. Тест проводили при следующих условиях: уменьшение температуры реакции со скоростью 2°C/мин, подаваемая газовая композиция: 500 част./млн NO, 540 част./млн NH3, 10% об. O2, 6% об. H2O, сбалансированная при помощи N2, получая полный поток 300 мл/мин.
Содержание катализатора и полученная объемная скорость подачи газа:
[0,197 г 74% CeO2-ZrO2 + 0,02 г Fe-Beta цеолита], объем катализатора = 0,134 мл, объемная скорость подачи газа = 135000 ч-1;
[0,065 г 74% CeO2-ZrO2 + 0,02 г Fe-Beta цеолит], объем катализатора = 0,067 мл, объемная скорость подачи газа = 270000 ч-1;
0,02 Fe-Beta цеолит, объем катализатора = 0,034 мл, объемная скорость подачи газа = 540000 ч-1.
В этих условиях теста составные катализаторы [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta цеолит] показали увеличенную DeNOx активность в пределах низкотемпературного диапазона (150-300°C), что значительно превысило активность индивидуального Fe-Beta цеолита, как показано на Фиг. 2. Важно отметить, что активность [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta цеолит] улучшается, когда количество CeO2-ZrO2 компонента было увеличено.
Пример 3
Катализатор со сниженным количеством цеолитного компонента.
Три образца составного катализатора [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta цеолита] были получены путем тщательного перемалывания порошка 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 с порошком Fe-Beta цеолита.
Первый образец получали путем смешивания порошков 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta при массовом соотношении 3,3. В этом случае объемное соотношение 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 / Fe-Beta цеолит составляет 1/1.
Второй образец получали путем смешивания порошков 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta цеолита при массовом соотношении 15,5. Для второго образца объемное соотношение компонентов 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta цеолита составляет 5/1.
Третий образец получали путем смешивания порошков 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta цеолита при массовом соотношении 30. Для третьего образца объемное соотношение компонентов 74% мас. CeO2 - 26% мас. ZrO2 и Fe-Beta цеолита составляет 10/1.
После перемалывания в агатовой ступке в течение 10-15 мин полученные смеси подвергались пеллетизации. Пеллеты дробили и просеивали, собирая фракцию 0,2-0,4 мм для каталитического теста. Пеллетизированный аналогичным образом Fe-Beta цеолит использовали в качестве контроля.
Активности полученных образцов определяли, используя следующую нагрузку катализатора с одним и тем же объемом катализатора в реакторе. Во всех экспериментах, описанных ниже, суммарный объем нагруженного катализатора составлял 0,067 мл, что приводит к объемной скорости подачи газа ~270000 ч-1.
Первый образец (1/1 об. соотношение компонентов): [0,065 г 74% мас. CeO2-ZrO2 + 0,02 г Fe-Beta цеолита].
Второй образец (5/1 об. соотношение компонентов): [0,109 г 74% мас. CeO2-ZrO2 + 0,007 г Fe-Beta цеолита].
Третий образец (10/1 об. соотношение компонентов): [0,119 г 74% мас. CeO2-ZrO2 + 0,0035 г Fe-Beta цеолита].
Контрольный образец: 0,02 г Fe-Beta цеолита.
Подаваемая газовая композиция: 540 част./млн NH3, 500 част./млн NO, 10% O2, 6% H2O, сбалансированная при помощи N2.
В этих условиях составные катализаторы [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta цеолит] показали эффективности DeNOx активности, которые были по существу идентичными с эффективностью контрольного Fe-Beta цеолитного образца несмотря на значительно сниженное количество цеолитного катализатора (Fe-Beta цеолит), нагруженного в реактор как часть композита [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta цеолит].
Данные на Фиг. 3 свидетельствуют о том, что количество цеолита может быть снижено по меньшей мере в 10 раз без потери в эффективности DeNOx активности [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta цеолит] путем его замены на соответствующий объем CeO2-ZrO2.
Пример 4
Увеличенная эффективность DeNOx активности композитного катализатора [Ce-Mn/Al2O3 + Fe-Beta цеолит] при Treact<250°C.
Составные катализаторы [Ce-Mn/Al2O3 + Fe-Beta] получали путем тщательного смешивания порошка 15% мас. Ce - 15% мас. Mn / Αl2O3 с порошком Fe-Beta при массовом соотношении 0,8:1; 1,7:1 и 3,4:1, используя один и тот же суммарный объем катализатора. Эти массовые соотношения приводят к объемному соотношению компонентов Ce-Mn/Al2O3/Fe-Beta = 2/1; 1/1 и 1/2 из-за разницы плотностей этих материалов. Порошки тщательно перемалывали в агатовой ступке в течение 10-15 мин и затем пеллетизировали. Пеллеты дробили и просеивали, собирая фракцию 0,2-0,4 мм для определения каталитической активности. Пеллетизированный аналогичным образом Fe-Beta использовали в качестве контроля.
Катализаторы тестировали на определение NH3-DeNOx активности в температурном диапазоне 150-550°C. Тест проводили при следующих условиях: уменьшение температуры реакции со скоростью 2°C/мин, подаваемая газовая композиция: 500 част./млн NO, 540 част./млн NH3, 10% об. O2, 6% об. H2O, сбалансированная при помощи N2, получая суммарный поток 300 мл/мин.
Нагрузка катализатора: 0,04 г Fe-Beta и
[0,045 г Ce-Mn/Al2O3 + 0,013 г Fe-Beta] (соотношение 2/1), [0,034 г Ce-Mn/Al2O3 + 0,02 г Fe-Beta] (соотношение 1/1), [0,022 г Ce-Mn/Al2O3 + 0,027 г Fe-Beta] (соотношение 1/2).
В этих условиях все составные катализаторы [Ce-Mn/Al2O3 + Fe-Beta] показали DeNOx активность, которая значительно превысила активности индивидуальных Ce-Mn/Al2O3 и Fe-Beta при температурах ниже 350°C, что свидетельствует об ярко выраженном синергетическом эффекте между компонентами составного катализатора (Фиг. 4). Помимо этого проскок аммония на составных катализаторах был значительно ниже, чем для контрольного Fe-Beta катализатора, свидетельствуя о том, что эти составные системы могут использоваться в качестве объединенного DeNOx-ASC.
Пример 5
Увеличенная эффективность DeNOx активности составных катализаторов [10% мас. Cu/Al2O3 + H-цеолит].
Три образца составного катализатора [10% мас. Cu/Al2O3 + H-цеолит] были получены путем тщательного перемалывания 10% мас. Cu/Al2O3 и порошка H-Beta, H-ZSM-5 или H-ферриерита.
Первый образец получали путем смешивания порошков 10% мас. Cu/Al2O3 и H-Beta (Si/Al=20) при массовом соотношении 1/1.
Второй образец получали путем смешивания порошков 10% мас. Cu/Al2O3 и H-ZSM-5 (Si/Al=20) при массовом соотношении 1/1.
Третий образец получали путем смешивания порошков 10% мас. Cu/Al2O3 и H-ферриерита (Si/Al=32) при массовом соотношении 1/1.
После перемалывания в агатовой ступке в течение 10-15 мин полученные смеси пеллетизировали. Пеллеты дробили и просеивали, собирая фракцию 0,2-0,4 мм для теста на определение каталитической активности. Пеллетизированные аналогичным образом соответствующие цеолиты (H-Beta, H-ZSM-5 и H-ферриерит) использовали в качестве контроля.
Активности полученных образцов тестировали, используя следующую нагрузку катализатора с одним и тем же количеством цеолитного компонента в реакторе.
Первый образец с массовым соотношением компонентов 1/1: [0,040 г 10% мас. Cu/Al2O3 + 0,040 г H-Beta].
Второй образец с массовым соотношением компонентов 1/1: [0,040 г 10% мас. Cu/Al2O3 + 0,040 г H-ZSM-5].
Третий образец с массовым соотношением компонентов 1/1: [0,040 г 10% мас. Cu/Al2O3 + 0,040 г H-ферриерита].
Контрольные образцы: 0,040 г H-Beta; 0,040 г H-ZSM-5 или H-ферриерит или 0,040 г 10% мас. Cu/Al2O3.
Катализаторы тестировали на определение NH3-DeNOx активности в пределах температурного диапазона 150-550°C. Тест проводили при следующих условиях: уменьшение температуры реакции со скоростью 2°C/мин, подаваемая газовая композиция: 500 част./млн NO, 540 част./млн NH3, 10% об. 02, 6% об. H2O, уравновешенная при помощи N2, получая суммарный поток 300 мл/мин.
Загрузка катализатора и полученная объемная скорость подачи газа:
[0,040 г 10% мас. Cu/Al2O3 + 0,040 г H-Beta], объем катализатора = 0,134 мл, объемная скорость подачи газа = 135000 ч-1;
[0,040 г 10% мас. Cu/Al2O3 + 0,040 г H-ZSM-5], объем катализатора = 0,134 мл, объемная скорость подачи газа = 135000 ч-1;
[0,040 г 10% мас. Cu/Al2O3 + 0,040 г H-ферриерита], объем катализатора = 0,134 мл, объемная скорость подачи газа = 135000 ч-1.
Контрольные катализаторы
0,040 г H-Beta, объем катализатора = 0,067 мл,
объемная скорость подачи газа = 270000 ч-1;
0,040 г H-ZSM-5, объем катализатора = 0,067 мл,
объемная скорость подачи газа = 270000 ч-1;
0,040 г H-ферриерит, объем катализатора = 0,067 мл,
объемная скорость подачи газа = 270000 ч-1;
0,040 г Cu/Al2O3, объем катализатора = 0,067 мл,
объемная скорость подачи газа = 270000 ч-1.
В этих условиях теста составные катализаторы [10% мас. Cu/Al2O3 + H-цеолит] показали увеличенную DeNOx активность во всем температурном диапазоне (150-550°C), которая значительно превысила активность индивидуальных компонентов, что видно при сравнении Фиг. 5 и Фиг. 6.
Пример 6
Катализатор с увеличенной активностью в отношении окисления сажи [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta] с объемным соотношением компонентов 3/1 получали, как описано в Примере 2. Для определения активности в отношении окисления сажи [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta] часть пеллетизированного образца дробили и порошок катализатора смешивали с сажей ("Printex U", Degussa) при массовом соотношении катализатор/сажа = 1/10. Сажу и катализатор смешивали путем встряхивания в стеклянной бутылке в течение 5 мин, тем самым обеспечивая неплотный контакт между сажей и катализатором. Контрольный образец получали сходным образом, используя Fe-Beta порошок. Окисление сажи проводили при скорости изменения температуры = 10°C/мин в потоке сухого воздуха. Профили окисления сажи над [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta] и Fe-Beta показаны на Фиг. 7. [CeO2-ZrO2 + Fe-Beta] имеет значительно более высокую активность в отношении окисления сажи, чем индивидуальный Fe-Beta, что подтверждается сдвигом максимума окисления сажи от ~600°C для (Fe-Beta + сажа) до ~420°C для ([CeO2-ZrO2 + Fe-Beta] + сажа).

Claims (14)

1. Каталитическая композиция для селективного восстановления оксидов азота реакцией с аммиаком в качестве восстановителя и для окисления сажи, причем указанная каталитическая композиция состоит из кислого цеолитного или цеотипного компонента ВЕА, физически смешанного с окислительно-восстановительным компонентом, состоящим из CeO2-ZrO2, или кислого цеолитного или цеотипного компонента FER, физически смешанного с Cu/Al2O3.
2. Каталитическая композиция по п. 1, в которой массовое соотношение между цеолитным или цеотипным компонентом и окислительно-восстановительным компонентом составляет между 1:1 и 1:50.
3. Каталитическая композиция по п. 1, в которой кислый цеолитный или цеотипный компонент находится в протонированной форме или является промотированным Fe.
4. Каталитическая композиция по п. 1, в которой среднее молярное соотношение Si/Al кислых цеолитных или цеотипных компонентов составляет от 5 до 100.
5. Каталитическая композиция по любому из пп. 1-4, в которой кислый цеолитный или цеотипный компонент ВЕА является бета-цеолитом и кислый цеолитный или цеотипный компонент FER является ферриеритом.
6. Монолитное структурированное тело, покрытое каталитической композицией по любому из пп. 1-5.
7. Монолитное структурированное тело по п. 6, где указанное монолитное структурированное тело находится в форме фильтра частиц.
8. Монолитное структурированное тело по п. 6 или 7, в котором каталитическая композиция нанесена в качестве покрытия на тело в два или несколько отдельных каталитических слоев последовательно или в два или несколько каталитических слоев параллельно и в котором слои имеют различные составы или толщины слоев.
9. Способ селективного восстановления оксидов азота и окисления сажи, которые содержатся в отходящем газе, включающий стадию приведения в контакт отходящего газа в присутствии аммиака с каталитической композицией из кислого цеолитного или цеотипного компонента ВЕА, физически смешанного с окислительно-восстановительным компонентом, состоящим из CeO2-ZrO2, или кислого цеолитного или цеотипного компонента FER, физически смешанного с Cu/Al2O3.
10. Способ по п. 9, в котором каталитическую композицию приводят в контакт с отходящим газом при температуре ниже 250°C.
11. Способ по п. 9, в котором избыток аммиака селективно окисляется до азота путем контакта с каталитической композицией.
12. Способ по п. 9, в котором кислые цеолитные или цеотипные компоненты находятся в протонированной форме или являются промотированными Fe.
13. Способ по п. 9, в котором среднее молярное соотношение Si/Al кислых цеолитных или цеотипных компонентов составляет от 5 до 100.
14. Способ по любому из пп. 9-13, в котором кислый цеолитный или цеотипный компонент ВЕА является бета-цеолитом и кислый цеолитный или цеотипный компонент FER является ферриеритом.
RU2014120917A 2011-10-24 2012-05-02 Каталитическая композиция и способ применения в селективном каталитическом восстановлении оксидов азота RU2608616C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EPPCT/EP2011/005344 2011-10-24
PCT/EP2011/005344 WO2013060341A1 (en) 2011-10-24 2011-10-24 Catalyst composition for use in selective catalytic reduction of nitrogen oxides
PCT/EP2012/058003 WO2013060487A1 (en) 2011-10-24 2012-05-02 Catalyst composition and method for use in selective catalytic reduction of nitrogen oxides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014120917A RU2014120917A (ru) 2015-12-10
RU2608616C2 true RU2608616C2 (ru) 2017-01-23

Family

ID=46085901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120917A RU2608616C2 (ru) 2011-10-24 2012-05-02 Каталитическая композиция и способ применения в селективном каталитическом восстановлении оксидов азота

Country Status (11)

Country Link
JP (1) JP6112734B2 (ru)
KR (1) KR101789114B1 (ru)
CN (1) CN103889569B (ru)
AU (1) AU2012327482A1 (ru)
BR (1) BR112014008669B1 (ru)
CA (1) CA2853154C (ru)
CL (1) CL2014000993A1 (ru)
IN (1) IN2014CN02950A (ru)
MX (1) MX2014004494A (ru)
RU (1) RU2608616C2 (ru)
WO (2) WO2013060341A1 (ru)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104014324B (zh) * 2014-05-14 2016-08-17 华东理工大学 氧化铈基负载型烟气脱硝催化剂及其制备方法
CN105435789A (zh) * 2014-09-09 2016-03-30 中国石油化工股份有限公司 一种Cu基甲醇合成催化剂大比表面载体的制备方法
CN104525216B (zh) * 2014-12-11 2017-01-04 清华大学 用于宽温度窗口高硫条件下的脱硝催化剂及其制备方法
CN104437540A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 安徽省元琛环保科技有限公司 一种抗磷低温scr脱硝催化剂及其制备方法
MX2018002212A (es) * 2015-08-21 2018-08-14 Basf Corp Catalizadores de tratamiento de gas de escape.
BR112018006174A2 (pt) * 2015-09-29 2018-10-09 Johnson Matthey Plc composição, filtro catalítico, sistema e método para tratar um gás de escape de queima pobre, usos de um filtro catalítico e de uma composição, e, métodos para melhorar a combustão de fuligem, para reduzir a suscetibilidade de um catalisador de scr contido em um filtro à deterioração, para diminuir a temperatura de combustão de fuligem, para melhorar a resistência de um catalisador de scr e para coletar material particulado do gás de escape emitido de um motor.
CA3182231A1 (en) 2015-10-30 2017-05-04 Blueshift Materials, Inc. Highly branched non-crosslinked aerogel, methods of making, and uses thereof
CA3016132A1 (en) 2016-06-08 2017-12-14 Blueshift Materials, Inc. Polymer aerogel with improved mechanical and thermal properties
EP3281698A1 (de) 2016-08-11 2018-02-14 Umicore AG & Co. KG Scr-aktives material
EP3496854A1 (de) 2016-08-11 2019-06-19 Umicore AG & Co. KG Scr-aktives material mit erhöhter thermischer stabilität
TW201838708A (zh) * 2017-03-02 2018-11-01 丹麥商托普索公司 用於移除來自工廠的廢氣所含有的硫氧化物和氮氧化物的方法
US11142622B2 (en) 2017-12-05 2021-10-12 Blueshift Materlals, Inc. Thermally treated polyamic amide aerogel
DE102018100834A1 (de) 2018-01-16 2019-07-18 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines SCR-Katalysators
DE102018100833A1 (de) 2018-01-16 2019-07-18 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines SCR-Katalysators
CN111742121B (zh) * 2018-02-19 2022-08-16 巴斯夫公司 具有上游scr催化剂的排气处理系统
CN109126817B (zh) * 2018-11-07 2021-07-16 东北大学 一种铁、钨、锌改良氧化铈/氧化锰scr脱硝催化剂及其制备方法
EP3791955A1 (de) 2019-09-10 2021-03-17 Umicore Ag & Co. Kg Kupfer-zeolith- und kupfer/alumina-haltiges katalytisches material für die scr, abgasreinigungsverfahren mit diesem material und verfahren zur herstellung dieses materials
CN110586176B (zh) * 2019-09-27 2020-11-17 中国环境科学研究院 一种电解锰渣基微介孔zsm-5催化剂及制备方法
CN110917829A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 西安润川环保科技有限公司 一种脱硫脱硝的烟气深度处理方法
CN111111429A (zh) * 2019-12-16 2020-05-08 山东金城柯瑞化学有限公司 一种利用单活性中心多相催化剂技术治理乙酰呋喃氧化尾气的方法
CN111389454B (zh) * 2020-04-29 2022-09-20 陕西延长石油(集团)有限责任公司 一种合成气与甲苯制备对甲基苯甲醛的催化剂及方法
US11989661B1 (en) * 2023-07-24 2024-05-21 Morgan Stanley Services Group Inc. Dynamic rules for rules engines

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0557196A (ja) * 1991-08-29 1993-03-09 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒の製造方法
WO2001047634A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Corning Incorporated Zeolite/alumina catalyst support compositions and method of making the same
US6770251B2 (en) * 2000-06-28 2004-08-03 Ict. Co., Ltd. Exhaust gas purifying catalyst
JP2006136776A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Toyota Central Res & Dev Lab Inc NOx選択還元触媒
WO2008085280A2 (en) * 2007-01-09 2008-07-17 Catalytic Solutions, Inc. High temperature ammonia scr catalyst and method of using the catalyst
WO2008132452A2 (en) * 2007-04-26 2008-11-06 Johnson Matthey Public Limited Company Transition metal/zeolite scr catalysts
EP2075063A1 (en) * 2006-10-18 2009-07-01 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst
US20090263297A1 (en) * 2007-09-19 2009-10-22 General Electric Company Catalyst and method of manufacture
US20090304566A1 (en) * 2007-01-09 2009-12-10 Golden Stephen J Ammonia scr catalyst and method of using the catalyst
RU2407584C2 (ru) * 2006-03-21 2010-12-27 Родиа Операсьон Состав на основе оксида циркония и оксида церия с повышенной восстановительной способностью и стабильной удельной поверхностью, способ получения и использование для обработки выхлопных газов

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3917541B2 (ja) * 2003-03-20 2007-05-23 日産ディーゼル工業株式会社 ディーゼルエンジンの排気浄化装置
US7527776B2 (en) * 2007-01-09 2009-05-05 Catalytic Solutions, Inc. Ammonia SCR catalyst and method of using the catalyst
WO2009141894A1 (ja) * 2008-05-20 2009-11-26 イビデン株式会社 ハニカム構造体
CN101722059B (zh) * 2008-10-31 2011-12-21 中国石油化工股份有限公司 脱除烟气中硫和/或氮氧化物的吸附剂组合物再生方法
EP2335810B1 (de) * 2009-12-11 2012-08-01 Umicore AG & Co. KG Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Dieselmotoren

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0557196A (ja) * 1991-08-29 1993-03-09 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒の製造方法
WO2001047634A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Corning Incorporated Zeolite/alumina catalyst support compositions and method of making the same
US6770251B2 (en) * 2000-06-28 2004-08-03 Ict. Co., Ltd. Exhaust gas purifying catalyst
JP2006136776A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Toyota Central Res & Dev Lab Inc NOx選択還元触媒
RU2407584C2 (ru) * 2006-03-21 2010-12-27 Родиа Операсьон Состав на основе оксида циркония и оксида церия с повышенной восстановительной способностью и стабильной удельной поверхностью, способ получения и использование для обработки выхлопных газов
EP2075063A1 (en) * 2006-10-18 2009-07-01 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst
WO2008085280A2 (en) * 2007-01-09 2008-07-17 Catalytic Solutions, Inc. High temperature ammonia scr catalyst and method of using the catalyst
US20090304566A1 (en) * 2007-01-09 2009-12-10 Golden Stephen J Ammonia scr catalyst and method of using the catalyst
WO2008132452A2 (en) * 2007-04-26 2008-11-06 Johnson Matthey Public Limited Company Transition metal/zeolite scr catalysts
US20090263297A1 (en) * 2007-09-19 2009-10-22 General Electric Company Catalyst and method of manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013060341A1 (en) 2013-05-02
CN103889569B (zh) 2017-02-15
KR20140095512A (ko) 2014-08-01
CN103889569A (zh) 2014-06-25
AU2012327482A1 (en) 2014-05-15
KR101789114B1 (ko) 2017-10-23
IN2014CN02950A (ru) 2015-07-03
RU2014120917A (ru) 2015-12-10
CA2853154A1 (en) 2013-05-02
JP2015501210A (ja) 2015-01-15
CA2853154C (en) 2018-04-03
WO2013060487A1 (en) 2013-05-02
JP6112734B2 (ja) 2017-04-12
MX2014004494A (es) 2014-07-11
BR112014008669A2 (pt) 2017-04-18
BR112014008669B1 (pt) 2019-07-02
CL2014000993A1 (es) 2014-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2608616C2 (ru) Каталитическая композиция и способ применения в селективном каталитическом восстановлении оксидов азота
US20150290632A1 (en) IRON AND COPPER-CONTAINING CHABAZITE ZEOLITE CATALYST FOR USE IN NOx REDUCTION
JP6294126B2 (ja) Scr用触媒及び排ガス浄化触媒システム
CN110494205B (zh) 用于排放处理系统中的具有scr活性基材、氨泄漏催化剂层和scr层的催化剂制品
KR20160091394A (ko) Scr 촉매
WO2004045766A1 (ja) 排ガス浄化用触媒および排ガスの浄化方法
US20190314801A1 (en) Scr catalyst device containing vanadium oxide and molecular sieve containing iron
CN104772162A (zh) 低温NH3还原NOx的Zr-Ce-Mn-Fe/ZSM-5复合氧化物催化剂及其制备方法
CN105828933A (zh) Co泄漏催化剂和使用方法
US9168517B2 (en) Catalyst composition and method for use in selective catalytic reduction of nitrogen oxides
US9527071B2 (en) SCR catalyst and method of preparation thereof
US20150231620A1 (en) IRON-ZEOLITE CHABAZITE CATALYST FOR USE IN NOx REDUCTION AND METHOD OF MAKING
US20150258537A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst
KR20170018914A (ko) 배기 가스 처리 시스템
CN104772163A (zh) 低温NH3还原NOx的Ce-Mn-Fe/ZSM-5复合氧化物催化剂及其制备方法
JP2015196116A (ja) Scr用触媒及び排ガス浄化触媒システム
KR20170063596A (ko) 열적으로 안정한 nh3-scr 촉매 조성물
JP2009061394A (ja) 排ガス中の窒素酸化物の接触還元除去方法
CN113694924B (zh) 铂-铑/钡基催化材料、稀燃氮氧化物催化剂及制备方法
CN104349839B (zh) Scr催化剂及其制备方法
JPH0557196A (ja) 排気ガス浄化用触媒の製造方法
CN104801336A (zh) 低温NH3还原NOx的Zr-Mn-Fe/ZSM-5复合氧化物催化剂及其制备方法
CN118475405A (zh) 含有共混的氧化物和h-沸石的scr催化剂
KR20230147151A (ko) 암모니아 산화 촉매 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180731

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200503