[发明专利]挤压整体催化剂体以及该催化剂体的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于在还原剂存在下分解氮氧化物(nitrogen oxides)的挤压整 体催化剂体(solid catalyst body)。本发明进一步涉及一种制备所述整体催化剂体的方 法。

已知含有活性材料的催化剂体适合用于除去含氧废气中的氮氧化物，所述含 氧废气例如以过量的空气运行的内燃机中，并特别是柴油机中的废气，其中所述 催化剂体的活性材料含有二氧化钛，并且通过还原剂，特别例如氨，以及在氧气 存在下，氮氧化物在该二氧化钛上被转变为分子氮和水。此处参见DE2458888A1。 在该选择性催化还原过程中，在短SCR过程中，还原剂或者在废气中将转变为还 原剂的前体物质，在进入催化剂体之前被加入到废气中。已知例如尿素被用作还 原剂氨的前体物质，并优选以尿素水溶液的形式加入到废气中。

常规SCR催化剂体的陶瓷催化剂材料含有作为主成分的氧化钛以及添加的氧 化钨和/或氧化钒。涂覆的载体催化剂(coated carrier catalyst)或整体催化剂被用作为 催化剂体。对于涂覆的载体催化剂，是将催化剂材料涂覆在载体上，特别例如堇 青石(菱形双锥结构的组成为Mg₂Al₄Si₅O₁₈的硅酸镁铝)，并且所述载体其本身是 无催化活性的。另一方面，整体催化剂完全由催化活性的催化剂材料制备。对于 其制备，通常将原料加工为可成形的浆料(slip)，并且该浆料可挤压形成具有连续 流动通道的蜂窝结构体。接着，煅烧挤压的蜂窝结构体形成整体催化剂体。

此外，沸石是SCR催化剂体的公知成分。沸石即骨架状铝硅酸盐部分形成了 连续通道结构，并且其由于高比表面积而特别适合选择性催化还原，其中所述通 道直径与气体分子的直径相当。

由DE19854502A1可知一种用于在还原剂存在下分解氮氧化物的SCR催化剂 体。该文件中所述催化剂体的活性材料含有二氧化钛和沸石。该情况下沸石是氢 离子交换的酸性沸石。

此外，GB2193655A公开了一种使用SCR方法分解氮氧化物的催化剂体。该 文件中所述催化剂体的活性材料含有比表面积小的二氧化钛以及通过离子交换得 到并含有铜的沸石。丝光沸石、ZSM-5和镁碱沸石被描述为优选的沸石。

此外，EP0393917A2公开了一种用于分解氮氧化物的催化剂体，其活性材料 含有沸石，所述沸石在离子交换之后含有铜和/或铁。USY(超稳定的Y)、β和 ZSM-20被描述为优选的沸石。

此外，EP0219854A2公开了一种催化剂体，其含有锐钛矿改性形式的二氧化 钛以及氢或氨形式的酸稳定沸石。

现有技术已描述了所述催化剂体可以制造为涂覆的载体催化剂体和整体催化 剂体。

最终，US5,271,913A公开了一种使用SCR方法分解氮氧化物的催化剂体，并 且其活性材料含有沸石。在该情况下，用氧化铈或氧化铁浸渍沸石。据说所述催 化剂体相对于硫组分具有高稳定度。ZSM-5型沸石被描述为优选的沸石。

与涂覆的载体催化剂相比，整体催化剂对于催化活性来说通常显示出更高的 长期稳定度。对于提高SCR催化剂体的催化活性来说，使用沸石是有利的。然而， 现有技术已揭示了其活性材料含有沸石的SCR整体催化剂体具有不足的机械稳定 性。此外，由于缺少自由流动性和坚固性，因此将含有沸石的活性材料挤压成蜂 窝形式是难以解决的。

因此，本发明的一个目的是提供含有沸石的SCR整体催化剂体，其可以通过 挤出进行制备，并且表现出尽可能高的机械稳定度。此外，本发明的一个目的是 描述一种所述SCR整体催化剂体的制备方法。

根据本发明，按照第一个目的，其提供了一种用于在还原剂存在下分解(break down)氮氧化物的挤压整体催化剂体，该催化剂体的活性材料含有60-87wt％离子 交换型沸石，10-37wt％以上(more than 10-37％by weight)的氧化铝和2-10wt％的无 机纤维，并且所述沸石含有至少一种选自Cu、Hf、La、Au、In、V、镧系元素和 周期系第VIIIB族过渡金属的金属。