[发明专利]一种用于船舶柴油机后处理的SCR催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂，特别是一种用于船舶柴油机后处理的SCR催化剂及其制备方法。

背景技术

随着运输船舶数量的不断增加，船舶排放的污染物对大气和水体造成的污染和危害也日趋严重。据统计，以柴油为动力的船舶每年向大气排放氮氧化物（NO_X）约650万吨、硫氧化物（SO_X）约600万吨、颗粒物（PM）170万吨，造成了严重的大气污染，包括空气质量下降、温室效应、酸雨和大气臭氧层破坏等，同时严重危害了人体健康。国际海事组织（IMO）制定了一系列船舶防污染公约，以限制船舶尾气的排放，加强生态环境的保护。

2008年，海洋环境保护委员会（MEPC）正式通过了MARPOL73/78公约附则Ⅳ的修正案，对船舶发动机污染物排放提出了阶段性减排要求，公约附则Ⅳ对尾气NO_X排放规定了限值，到2016年1月1日所有新建船舶必须满足TierⅢ标准。

近年来各国研究者对船舶尾气处理做了大量的研究，SCR（选择性催化还原）技术是目前世界各国脱硝减排防治大气污染首选的主流技术。商业化的SCR催化剂配方是V₂O₅-WO₃（MoO₃）-TiO₂，该配方以V₂O₅为活性组分，WO₃或者MoO₃为助催化剂，TiO₂为载体。目前在车用柴油机NO_X控制领域已得到广泛的应用，但是仍存在许多问题，低温活性差，活性温度窗口较窄（300～400℃），且催化剂用的TiO₂为高比表面积、高活性的锐钛矿，但锐钛矿TiO₂不稳定，600℃左右极易发生晶型转变，变为比表面积小、活性差的金红石，导致催化活性的急剧降低，耐高温性能差，无法满足实际船用柴油机排放后处理。且船用柴油相对于车用柴油的硫含量较高，因此开发高净化效率、高耐硫性能的船用SCR催化剂迫在眉睫。

目前，研发低温活性良好，活性温度窗口宽，抗水热老化性能和抗硫性能好的SCR催化剂，已成为国内外相关领域的研究热点，其中分子筛类催化材料的研究尤为活跃。ZSM-5分子筛是目前研究最多、应用最广泛的分子筛。所负载的活性组分主要为Cu，Fe，Mn和Ce等过渡金属元素或稀土金属元素。该类型的催化剂具有良好的吸附性能且灵活性好，但仍无法满足实际脱硝过程中的温度窗口，同时其水热稳定性、抗硫性能比较差。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种适用于船舶柴油机尾气脱硝的高催化活性、高水热稳定性、高抗硫性、制备简单、成本低廉的SCR催化剂，确保船用柴油机尾气脱硝满足TierⅢ标准的要求。

本发明的实施例提供一种船舶尾气脱硝用SCR催化剂及其制备方法。该催化剂具有很高的催化活性，较宽的活性温度窗口，较好的水热稳定性和抗硫性能。

本发明的实施例提供了一种SCR催化剂，其特征在于：以高比表面积ZSM-5分子筛作为载体，以钒、钨、铜、锰、铈金属元素作为活性组分制备SCR催化剂。

所述载体选自SiO₂与Al₂O₃摩尔比为20～200的ZSM-5分子筛，且ZSM-5分子筛的比表面积均在500m²/g以上，比孔容在0.6mL/g以上；

所述活性组分包括：V₂O₅0～10%wt，WO₃0～10%wt，CuO0～5%wt，MnO₂0～8%wt，CeO₂0～8%wt中的一种或两种或多种。

在一些实施例中，优选为，所述高比表面积ZSM-5分子筛的比表面积在530m²/g以上，比孔容在0.7mL/g以上。

在一些实施例中，优选为，所述活性组分包括：V₂O₅1～8%wt，WO₃1～8%wt，CuO1～3%wt，MnO₂1～5%wt，CeO₂1～5%wt中的一种或两种或多种。