[发明专利]一种制备铜交换分子筛的方法、催化系统和废气处理装置

说明书

本发明涉及一种制备铜交换分子筛的方法、催化系统和废气处理装置，铜交换分子筛的制备方法包括步骤：将CHA型k⁺分子筛经过铵交换形成NH₄⁺分子筛，之后通过特定温度曲线焙烧形成H⁺分子筛，再进行铜离子交换、焙烧；其中，特定温度曲线包括：200‑300℃保持8h，接着300‑450℃保持10h，之后450‑600℃保持10h。本发明通过更新制备工艺，提高了制备得到的分子筛的高低温催化性能；该分子筛可广泛应用于汽车尾气处理或工业尾气处理中，用于废气中的NOx的还原无害化处理，具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，具体涉及一种制备铜交换分子筛的方法、催化系统和废气处理装置。

背景技术

选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOx还原成N₂和H₂O。催化剂有贵金属和非贵金属两类。该技术已被广泛应用于柴油机尾气后处理，通过优化喷油和燃烧过程，尽量在机内控制微粒PM的产生，而后在机外处理富氧条件下形成的氮氧化物，即使用车用尿素(车用尿素在一定温度下分解生成氨)对氮氧化物(NOx)进行选择性催化还原，从而达到既节能、又减排的目的。

相比国五柴油车NOx排放量限值，国六阶段柴油车NOx排放量限值降低了近80％，要求SCR催化剂将废气中NO_X转化率达到90％。高硅铝比分子筛具有较好的水热稳定性，柴油车正常工况下的尾气温度约为200-450℃，冷启动阶段尾气温度低于200℃，当前端的颗粒捕集器(DPF)再生时，进入SCR模块的尾气瞬时温度能达到700℃。因此，在大幅度变动的温度窗口均表现出良好的NOx转化率是SCR催化剂重要的性能指标之一。现有的铜交换分子筛的制备方法比较复杂，并且高低温催化性能还有待提高，因此，需要开发新型的铜交换分子筛的制备工艺，以提高分子筛的高低温催化性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种制备铜交换分子筛的方法、催化系统和废气处理装置，至少部分解决现有技术中存在的问题。

本发明提供了一种制备铜交换分子筛的方法，包括步骤：将CHA型k⁺分子筛经过铵交换形成NH₄⁺分子筛，之后通过特定温度曲线焙烧形成H⁺分子筛，再进行铜离子交换、焙烧，得到铜交换分子筛。本发明的铜离子交换是在H⁺分子筛和铜离子之间。

优选地，特定温度曲线包括：200-300℃保持8h，接着300-450℃保持10h，之后450-600℃保持10h；温度控制在200-300℃时为密闭焙烧，温度控制在300-450℃时是在惰性气体下进行焙烧，惰性气体的流量不超过30m³/h/Kg；温度控制在450-600℃时是在空气中进行焙烧，空气的流量不超过30m³/h/Kg。

优选地，铜离子交换后焙烧的温度控制包括：200-380℃保持8h，然后380-460℃保持10h，之后460-600℃保持10h；温度控制在200-380℃时为密闭焙烧，温度控制在380-460℃、460-600℃时是在惰性气体下进行焙烧，惰性气体的流量不超过30m³/h/Kg。

优选地，铜离子交换中使用的含铜离子水溶液中铜离子的摩尔浓度为0.01-0.3M，铵交换中使用的含NH₄⁺水溶液中NH₄⁺的摩尔浓度为0.01-0.8M；铜离子交换的温度为0-90℃，铵交换的温度为0-95℃。