[发明专利]提高柴油车尾气脱硝分子筛整体催化剂涂层均匀度的方法

说明书

本发明公开了一种提高柴油车尾气脱硝分子筛整体催化剂涂层均匀度、防止催化剂通道堵塞的改进型制备方法，该方法以含有模板剂的Cu改性分子筛粉体为分散介质，通过添加载体润湿剂，制备出适宜涂覆的分子筛催化剂球磨浆料。在不破坏分子筛晶体初级晶粒的前提下，降低了球磨浆料的初始粘度，并使浆料更易在蜂窝陶瓷载体通道内表面完全铺展，形成连续相。制备过程中采用热风烘干快速带走蜂窝陶瓷载体通道内涂层催化剂球磨浆料中的易分解和易挥发组分。上述手段在保证分子筛催化剂脱硝活性的前提下，提高了蜂窝陶瓷催化剂涂层的均匀度，有效地防止催化剂通道堵塞，特别适用于制备目数高、大尺寸的蜂窝陶瓷整体催化剂，适于工业生产放大。

技术领域

本发明涉及一种柴油车尾气脱硝分子筛蜂窝陶瓷整体催化剂的制备方法，特别是涉及一种提高柴油车尾气脱硝分子筛蜂窝陶瓷整体催化剂涂层均匀度、防止催化剂通道堵塞的改进型制备方法。

技术背景

近几年，中国城市空气质量中超过50％的NOx污染来自机动车尾气排放。随着全国机动车辆保有量的持续增加，机动车辆排气性污染已替代煤烟型，成为主要空气污染源，并且这一趋势还将继续发展。

不同燃料类型汽车的污染物排放量不同，柴油车尾气中HC和CO含量较低，而NOx和颗粒物含量较高。在我国，仅占机动车保有量不到20％的柴油车排放的NOx量就占到总排放量的70％以上，因此，控制和减少柴油车尾气中NOx的排放是缓解机动车辆排气性污染的重要手段。当前柴油机的排放控制大体分为机内净化措施和后处理技术两种，机内减排措施是对所用燃料的调整及对发动机的改进，如喷油延迟、废气再循环等，然而，面对日益严格的柴油机尾气排放标准，仅对柴油发动机的燃烧方式进行改进还远远不够，需要在上述技术基础上对排气进行后处理。在众多的排气后处理技术中，选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)被认为是目前技术条件下柴油车NOx排放达到欧V甚至更高排放标准的最佳方案。SCR路线的燃油经济性高，且对燃油硫含量不敏感；在应用时不需要加装废气回流系统，只需将SCR系统安装在汽车的尾气管路中；SCR技术可以选用廉价且安全性好的尿素水溶液作为还原剂，催化剂反应活性温度窗口较宽，能够与柴油机排气温度相匹配，非常适合应用于柴油机尾气后处理系统。

催化剂是整个SCR系统的核心和关键。在固定源燃煤烟气脱硝领域已经工业化应用多年的V₂O₅-WO₃-TiO₂催化剂虽然具有较高的NOx脱除效率以及良好的抗硫性能，并且成功使得重型柴油车尾气排放达到欧IV以及欧V标准，但是该催化体系用于柴油车尾气脱硝尚有很多问题，如催化剂高温热稳定性差，TiO₂载体高温相变易导致催化剂失活；操作温度窗口较窄，低温活性较差，不适于温度窗口较宽的柴油机尾气处理等。此外，特定工况下，柴油车尾气温度有可能达到750℃，而V₂O₅的熔点仅为670℃，故不能排除V₂O₅的挥发进而对周围的环境和人体健康产生毒害作用，发达国家如美国、日本等早已禁止或替代了钒基催化剂在柴油车上的使用。因此，开发高效、环境友好的新型非钒基SCR催化剂来替代传统钒基催化剂用于柴油车尾气NOx脱除是SCR技术发展的一个重要趋势。

过渡金属离子交换的分子筛催化剂由于具有优异的SCR活性、很宽的活性温度窗口、较好的热稳定性以及低的SO₂氧化能力而在柴油车尾气脱硝领域受到了广泛的关注,并且已经在美国等发达国家得到了实际应用。国外著名的催化剂公司如BASF(US7704475B2、US20140219879A1)、Johnson Matthey(US20150151288A1、US 2015084930A1、EP2517777A2)、Topsoe(US20120208692A1)、SUD CHEMIE(US20130089494A1)等均申请了大量的相关专利。通过研究者的不懈努力，目前在限制其发展和商业化应用的各个方面，分子筛脱硝催化剂的研究已经有了极大的突破。