[发明专利]催化剂和其使用方法

说明书

一种用于转化NO_X和N₂O的催化剂，所述催化剂包含铁菱沸石和铁β沸石。一种使工艺气体流中的NO_X和N₂O浓度同时降低的方法，所述方法包含使所述工艺气体流与包含铁菱沸石和铁β沸石的催化剂在转化条件下接触。

本申请要求2017年7月11日提交的美国临时申请第62/530,880号的权益。

技术领域

本发明涉及一种催化剂和使工艺气体流中的NO_X和N₂O浓度同时降低的方法。

背景技术

氮氧化物和一氧化二氮是已知的污染气体并且已努力限制这些化合物进入大气中的数量。在许多工业过程的废气和工艺气体流中都发现了这些物质。另外，在轿车、卡车、公共汽车等机动车辆的废气中发现了这些物质。选择性催化还原是一种已知方法，其通过将一氧化二氮和氮氧化物转化成氮气和水而从工艺气体流中去除这些化合物。

US 20110286914公开了一种不含有机物的含金属沸石β，其中的二氧化硅与氧化铝比率在5至20范围内，且金属含量为至少0.5wt％。已公开的专利申请还公开了一种使用沸石β选择性催化还原废气中的氮氧化物的方法。

US 20130142727公开了一种具有3埃至5埃范围的孔隙开口的微孔结晶材料，其中所述材料包含选自碱土金属族、稀土金属族、碱金属族或其混合物的第一金属，以及选自铁、铜或其混合物的第二金属；并且具有3至10的二氧化硅与氧化铝摩尔比。已公开的专利申请还公开了一种选择性催化还原废气中的氮氧化物的方法。

有利的是开发在这种反应中更有效且更稳定的改进型催化剂，以便所述单元能够在不维护或不更换催化剂的情况下操作更长的持续时间。

发明内容

本发明提供一种用于转化NO_X和N₂O的催化剂，所述催化剂包含铁菱沸石和铁β沸石。

本发明提供一种使工艺气体流中的NOX和N2O浓度同时降低的方法，所述方法包含使工艺气体流与包含铁菱沸石和铁β沸石的催化剂在转化条件下接触。

附图说明

图1描绘了三种不同催化剂的N2O分解。

图2描绘了包含铁菱沸石和铁β沸石的催化剂的N₂O分解和NO_X转化。

图3描绘了包含铁菱沸石和铁β沸石的催化剂的水热稳定性。

具体实施方式

本发明提供一种用于转化NO_X和N₂O的改进型催化剂。所述催化剂包含铁菱沸石和铁β沸石。

β沸石优选在有机结构导向剂不存在的情况下制备。所得β沸石材料的孔隙中不含任何残余有机物质，因此不需要通常为了去除有机组分而必需的处理。在现有技术的催化剂中，前体材料使用有机结构导向剂，如四乙基氢氧化铵、二苯甲基甲铵和二苯甲基二甲基氢氧化铵。这些化合物的成本以及它们在制造后通常保留在孔隙中的事实是这些β沸石材料合成时的问题。

β沸石中的二氧化硅与氧化铝比率优选5至20。二氧化硅与氧化铝比率优选不大于12，且更优选在5至11范围内。β沸石的平均晶体尺寸优选大于0.1微米，更优选0.2至5微米。

使用上述β沸石的铁β沸石优选包含至少0.5wt％的铁，更优选1至10wt％的铁。催化剂也可以包含氧化铝。

优选将铁通过一种或多种方法(包括液相或固体离子交换、浸渍或通过直接合成并入)加入催化剂组分(菱沸石和β沸石)中。在一个优选的实施例中，优选将铁通过离子交换加入。