[发明专利]用于SCR催化剂的脱硫方法

说明书

本发明提供了用于在低温下使硫中毒的SCR催化剂组合物脱硫的方法，以及适用于采用这种脱硫方法的排放物控制系统，从而使催化NOx转化活性再生。所述方法适用于处理SCR催化剂以使硫从SCR催化剂的表面解吸附并增加所述SCR催化剂的NOx转化活性，所述处理步骤包括用包含还原剂的气体流处理所述SCR催化剂第一处理时间段并在第一处理温度下进行，其中第一处理温度是约350℃或更低，接着在高于第一处理温度的第二处理温度下处理第二处理时间段，其中在所述处理步骤期间还原剂与NOx的摩尔比是约1.05:1或更大。

技术领域

本发明通常涉及选择性催化还原催化剂和用于使这些催化剂保持其对氮氧化物的选择性还原的催化活性的脱硫方法的领域。

背景技术

长期以来，氮氧化物(NOx)的有害组分已经造成大气污染。NOx包含在诸如来自内燃机(例如，汽车和卡车)、来自燃烧设备(例如，由天然气、油或煤加热的发电站)以及来自硝酸生产装置的排气中。

已经将多种处理方法用于处理含NOx的气体混合物以减少大气污染。一种类型的处理涉及氮氧化物的催化还原。存在两种方法：(1)非选择性还原法，其中将一氧化碳、氢或烃用作还原剂；以及(2)选择性还原法，其中将氨或氨前体用作还原剂。在选择性还原法中，可用化学计量的还原剂达到高度的氮氧化物移除。

将选择性还原法称为SCR(选择性催化还原)法。SCR法在大气氧的存在下利用氮氧化物与还原剂(例如，氨)的催化还原，结果主要形成氮和水蒸气：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O(标准SCR反应)

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O(慢速SCR反应)

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O(快速SCR反应)

用于SCR法的催化剂理想地应能够在水热条件下在宽范围的使用温度条件下，例如200℃至600℃或更高，保持良好的催化活性。目前用于SCR法的催化剂包括钒掺杂的二氧化钛和分子筛如沸石，所述催化剂已经在氧的存在下用于氮氧化物与还原剂如氨、脲或烃的选择性催化还原中。这些沸石包括金属促进的沸石催化剂如铁促进的沸石催化剂和铜促进的沸石催化剂。例如，铁促进的β沸石是用于氮氧化物与氨的选择性还原的有效的商业催化剂。不幸地，已经发现，在苛刻的水热条件下(例如，如在其中局部温度超过600℃的SCR催化剂的脱硫或滤烟器的再生期间所表现的)，许多金属促进的沸石的催化活性开始下降。该下降归因于沸石的脱铝和随后的沸石中的含金属活性中心的损失。

当作为燃烧副产物产生的硫氧化物(SOx)干扰NOx转化的催化功能，使催化剂降解或“中毒”时，需要对SCR催化剂进行脱硫。尽管引入了低硫柴油燃料，但是在这些燃料中15ppmw(每百万重量份)浓度的硫仍具有使目前的SCR催化剂失活的趋势。认为硫与存在于SCR催化剂中的金属促进剂形成了复合物，如在铜促进的催化剂中形成硫酸铜。为了恢复SCR催化剂的性能，需要在高温下(>600℃)从SCR催化剂表面定期移除硫(脱硫)以分解金属硫酸盐复合物并使SCR催化剂性能恢复至可接受的水平。然而，该高温脱硫处理导致SCR催化剂的热降解。

许多柴油车辆难以达到这些高脱硫温度，因此本领域仍然十分需要开发新的脱硫方法以降低脱硫温度并保持长期的SCR催化剂性能。

发明内容