專利名稱：：廢氣處理催化劑和廢氣處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及廢氣處理催化劑和廢氣處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：為了使燃燒廢氣脫硝，氨(NH3)被用作用于將氮氧化物(NOx)分解為氮?dú)?N》和水蒸氣(H20)的還原劑。在這種脫硝反應(yīng)中，為了提高反應(yīng)速率和反應(yīng)效率，使用DeNO"脫硝)催化劑。為了提高NOx的分解率，當(dāng)添加NH3時(shí)僅僅需要提高NH3/NOx摩爾比。然而，當(dāng)NIVNOx摩爾比過度增加時(shí)，未反應(yīng)的氨可能混入廢氣中。當(dāng)將所得到的廢氣釋放到大氣中時(shí)，由于泄漏的氨，可能引起二次污染等等。在這種狀況下，JP3436567B中公開了具有用于氧化未反應(yīng)氨的催化劑層的廢氣凈化催化劑。這種廢氣凈化催化劑包含使用DeNOx催化劑漿料形成的厚約0.5mm的DeNOx催化劑層。該層對(duì)于確保脫硝反應(yīng)是必不可少的。然而，DeNOx催化劑層的加厚增加了壓力損失，使得工廠的工作效率退化。加厚DeNOx催化劑層的另一個(gè)原因是催化劑載體層不能用作廢氣凈化催化劑。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題鑒于以上狀況而作出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種廢氣處理催化劑和一種廢氣處理系統(tǒng)，其能夠降低氨泄漏率同時(shí)保持足夠的NOx除去效率，包含催化劑基材和涂層，其中所述涂層相對(duì)于該催化劑基材具有降低的厚度。解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的特征可在于能夠在使用氨作為還原劑從廢氣中催化地除去氮氧化物的同時(shí)分解和除去未反應(yīng)的氨的廢氣處理催化劑，該催化劑包含包含二氧化鈦及選自釩(V)的氧化物、鎢(W)的氧化物和鉬(MO)的氧化物的至少一種化合物的多孔催化劑基材；以及在該多孔催化劑基材的表面上形成的涂層，所述涂層包含負(fù)載在二氧化鈦上的鉑。在一個(gè)方面，本發(fā)明可以是通過使用氨作為還原劑能夠從廢氣中催化地除去氮氧化物同時(shí)分解和除去未反應(yīng)的氨的廢氣處理催化劑，其通過如下操作獲得將包含負(fù)載在二氧化鈦上的鉑的第一催化劑漿料與由二氧化鈦及選自釩(V)的氧化物、鎢(W)的氧化物和鉬(Mo)的氧化物的至少一種化合物制備的第二催化劑漿料混合，以形成漿料混合物；以及將該衆(zhòng)料混合物應(yīng)用于該多孔催化劑基材的表面。基于涂層中包含的二氧化鈦和鉑(Pt)的總量，優(yōu)選該涂層可以包含0.050.1重量％的量的鉑。在本發(fā)明的廢氣處理催化劑中，該涂層的厚度可以優(yōu)選為100300在本發(fā)明的廢氣處理催化劑的一個(gè)實(shí)施方式中，該涂層中的鉑可以與釩的氧化物不鄰接。在另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征可在于能夠在使用氨作為還原劑從廢氣中催化地除去氮氧化物的同時(shí)分解和除去未反應(yīng)的氨的廢氣處理系統(tǒng)，其中DeNOj崔化劑位于氣流上游側(cè)，本發(fā)明的廢氣處理催化劑布置在該DeNOx催化劑下游。發(fā)明效果本發(fā)明提供廢氣處理催化劑和廢氣處理系統(tǒng)，其相對(duì)于催化劑基材的厚度具有厚度減少的涂層，并具有降低的氨泄漏率同時(shí)保持足夠的NOx除去效率。具體實(shí)施例方式下文將參照實(shí)施方式更具體地描述本發(fā)明的廢氣處理催化劑和廢氣處理系統(tǒng)。多孔催化劑基材本發(fā)明的廢氣處理催化劑使用多孔催化劑基材作為基材。該多孔催化劑基材優(yōu)選為多孔蜂窩催化劑基材。具體地，使用二氧化鈦和選自釩(V)的氧化物、鎢(W)的氧化物和鉬(Mo)的氧化物的至少一種化合物作為原材料形成該多孔催化劑基材。通常，優(yōu)選以(0.1~0.6)/(3~9)/(70~80)的V/W/Ti原子比或者(0.10.6)/(3~9)/(7080)的V/Mo/Ti原子比混合原材料。含有DeNOx催化劑成分的基材例如通過下列步驟制備將氨水添加至偏鈦酸漿料；添加預(yù)定量的仲鎢酸銨粉末；混煉所得到的混合物；干燥并煅燒混煉的物質(zhì)(mass)以獲得催化劑粉末；將所得到的催化劑粉末和如果必要的成形助劑放入混煉機(jī)中；將所得到的混合物與足夠量的水一起混煉；擠出所得到的物質(zhì)；以及干燥然后煅燒該擠出物。由此制備的基材優(yōu)選調(diào)節(jié)為具有0.25~0.40g/cc的孔隙體積。該多孔催化劑基材充當(dāng)用于分解源自廢氣的氮氧化物(Ncg和在分解氨過程中產(chǎn)生的氮氧化物兩者的DeNOx催化劑。在本發(fā)明的廢氣處理催化劑中，該多孔催化劑基材充當(dāng)DeNOx催化劑。因?yàn)樗纸馕捶磻?yīng)的氨，同時(shí)分解在分解氨過程中產(chǎn)生的氮氧化物(Ncg，所以它不會(huì)導(dǎo)致脫硝效率的惡化。含有在其上負(fù)載鉑的二氧化鈦的涂層在本發(fā)明的廢氣處理催化劑中，在如上制備的多孔催化劑基材上形成涂層。該涂層含有在其上負(fù)載鉑的二氧化鈦。該涂層可形成為單層的形式，作為氨氧化催化劑和DeNOx催化劑，該單層包含在其上負(fù)載鉑的二氧化鈦。具有涂層的廢氣處理催化劑的制備方法通過制備催化劑漿料，將它施用于多孔催化劑基材，以及煅燒所得到的材料，從而制備涂層。下面是這種方法的一個(gè)實(shí)例。在這種方法的個(gè)實(shí)施方式中，將球形二氧化鈦(具有2~4mm的直徑)浸漬在諸如氯化鉑水溶液(H2PtCl6)的水性鉑溶液中，從而在該球形二氧化鈦上負(fù)載0.05~0.1重量％的Pt。干燥之后，將所得到的二氧化鈦在45050(TC煅燒3~5小時(shí)以獲得粉末催化劑1。將水加入所得到的粉狀催化劑l，接著進(jìn)行濕式球磨粉碎以獲得催化劑漿料l(氨氧化催化劑漿料)。類似地，通過混合選自釩氧化物、鎢氧化物和鉬氧化物的至少一種化合物和二氧化鈦而獲得粉末催化劑2，向其中加入水，以及在濕式球磨機(jī)中粉碎所得到的混合物，以獲得催化劑漿料(DeNOx催化劑槳料)2。在這種情況下，優(yōu)選以(0.1~0.6)/(3~9)/(70~80)的V/W/Ti原子比或者(0.10.6)/(39)/(7080)的V/Mo/Ti原子比混合該氧化物。通過混合30~40重量份的催化劑槳料1和60~70重量份的催化劑漿料2，制備催化劑漿料3，所述催化劑漿料1和2分別調(diào)節(jié)為相等的6漿料濃度。將多孔催化劑基材，例如多孔蜂窩催化劑基材浸漬入催化劑漿料3。干燥所得到的催化劑之后，將它在45050(TC煅燒3~5小時(shí)。以該基材表面積每平方米85115g(該涂層的厚度為85115)im)的量，將催化劑漿料3施用于該基材的表面。由此獲得的雙功能催化劑是在其多孔催化劑基材上具有涂層的廢氣處理催化劑，即氨氧化催化劑和DeNOx催化劑，該涂層由含有在其上負(fù)載鉑的二氧化鈦的單層構(gòu)成。當(dāng)該涂層由如上所述的單層制成時(shí)，為了提高鉑在氨氧化時(shí)的催化活性，優(yōu)選使釩氧化物與鉑不鄰接。本發(fā)明的廢氣處理催化劑用作通過使用氨作為還原劑從廢氣中催化地除去氮氧化物，同時(shí)所述催化劑還分解和除去未反應(yīng)的氨。簡而言之，它經(jīng)歷如下所述的脫硝反應(yīng)和氨的氧化分解。脫硝反應(yīng)NO+NH3+1/402=N2+3/2H20(1)氨的氧化分解反應(yīng)NH3+3/402=1/2N2+3/2H20(2)NH3+5/402=NO+3/2H20(3)本發(fā)明的廢氣處理催化劑能夠用于廢氣處理系統(tǒng)。這種廢氣處理系統(tǒng)是通過使用氨作為還原劑從廢氣中催化地除去氮氧化物，并且同時(shí)分解和除去未反應(yīng)的氨的廢氣處理系統(tǒng)。作為具體方式，廢氣處理系統(tǒng)能夠通過如下操作構(gòu)建將DeNOj崔化劑布置在氣流上游側(cè)，然后將本發(fā)明的廢氣處理催化劑布置在該DeNOx催化劑下游。與僅使用DeNOx催化劑的系統(tǒng)相比較，這種廢氣處理系統(tǒng)具有實(shí)施例1:將球形二氧化鈦(具有24mm的直徑)浸漬在氯化鉑水溶液(H2PtCl6)中，從而在球形二氧化鈦上負(fù)載0.05重量％的鉑。在干燥之后，將所得到的二氧化鈦在50(TC煅燒5小時(shí)以獲得粉末催化劑1。將水加入所得到的粉末催化劑(氨氧化催化劑)l，接著在濕式球磨機(jī)中粉碎以獲得催化劑漿料l。類似地，將水加入由0.6重量份的釩氧化物、9重量份的鎢氧化物和80重量份的二氧化鈦構(gòu)成的粉末催化劑(DeNOx催化劑)2中，并且在球磨機(jī)中粉碎所得到的混合物以獲得催化劑漿料2。催化劑漿料3通過混合35重量份的催化劑漿料1和65重量份的催化劑漿料2而制備，所述催化劑漿料1和2均調(diào)節(jié)為相等的漿料濃度。將用作多孔催化劑基材且由0.6重量份的釩氧化物、9重量份的鎢氧化物和80重量份的二氧化鈦構(gòu)成的多孔蜂窩催化劑基材(起DeNOx催化劑的作用)浸漬在催化劑漿料3中。干燥所得到的催化劑，然后在500"煅燒5小時(shí)。以該基材表面積每平方米100g(涂層厚度約100)im)的量將催化劑漿料3施用于該基材，所得到的蜂窩廢氣處理催化劑指定為雙功能催化劑1。實(shí)施例2按用于實(shí)施例1的雙功能催化劑1類似的方式獲得雙功能催化劑2，所不同的是，鉑(Pt)的負(fù)載量變?yōu)?.1重量％。比較例1以下面的方式制備Ti02-V2(VW03DeNCU崔化劑(Ti02:V205:W03質(zhì)量比=80:0.6:9)。將具有25%NH3含量的氨水添加至3600g的偏鈦酸漿料(具有308質(zhì)量％的丁102含量)，以將pH調(diào)節(jié)至6.5。將仲鎢酸銨粉末添加至所得到的混合物中從而得到9質(zhì)量％的W03含量，并將所得到的混合物濕法混煉2小時(shí)。將所得到的物質(zhì)干燥，然后在55(TC煅燒5小時(shí)以獲得由二氧化鈦和鴇氧化物構(gòu)成的粉末。將偏釩酸銨水溶液添加至所得到的粉末中，從而得到0.6質(zhì)量％的V20s含量。將所得到的混合物充分混合、干燥并在45(TC煅燒4小時(shí)，以獲得由二氧化鈦[Ti02]、釩氧化物[V205]和鎢氧化物[W03]構(gòu)成的粉末(A)。將1000g粉末(A)、25g羧甲基纖維素和12.5g聚環(huán)氧乙垸填充入混煉機(jī)。向所得到的混合物加入足夠量的水，接著混煉30分鐘。將所得到的混煉物質(zhì)擠出成50mm2的片材，將該片材干燥然后在50(TC煅燒5小時(shí)。比較例2按用于實(shí)施例1的類似方式制備催化劑，所不同的是，使用氯化鈀水溶液代替氯化鉑水溶液(H2PtCl6)。使用雙功能催化劑1、2和5以及DeNOj崔化劑進(jìn)行性能試驗(yàn)。在下列條件下進(jìn)行性能試驗(yàn)。廢氣溫度380°C廢氣流速2.3Nm/秒NOj農(nóng)度500ppm結(jié)果示于表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>使用本發(fā)明的廢氣處理催化劑能夠降低泄漏的氨濃度，同時(shí)保持95%的脫硝效率，還能夠降低涂層的厚度。權(quán)利要求1.一種廢氣處理催化劑，其能夠在使用氨作為還原劑從廢氣中催化地除去氮氧化物的同時(shí)分解和除去未反應(yīng)的氨，該催化劑包含多孔催化劑基材，其包含二氧化鈦及選自釩(V)的氧化物、鎢(W)的氧化物和鉬(Mo)的氧化物的至少一種化合物；以及在該多孔催化劑基材的表面上形成的涂層，所述涂層包含負(fù)載于二氧化鈦上的鉑。2.根據(jù)權(quán)利要求1的廢氣處理催化劑，其通過如下獲得將包含負(fù)載于二氧化鈦上的鉑的第一催化劑漿料與由二氧化鈦及選自釩(V)的氧化物、鎢(W)的氧化物和鉬(Mo)的氧化物的至少一種化合物制備的第二催化劑漿料混合，從而形成漿料混合物；以及將該漿料混合物應(yīng)用于該多孔催化劑基材的表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的廢氣處理催化劑，其中基于該涂層中包含的二氧化鈦和鉑(Pt)的總量，該涂層包含0.050.1重量％的量的鉑。4.根據(jù)權(quán)利要求1的廢氣處理催化劑，其中該涂層具有100300的厚度。5.—種廢氣處理系統(tǒng)，其能夠在使用氨作為還原劑從廢氣中催化地除去氮氧化物的同時(shí)分解和除去未反應(yīng)的氨，其中DeNOj崔化劑布置在氣流上游，且如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的廢氣處理催化劑布置在該DeNOx催化劑下游。全文摘要本發(fā)明提供一種能夠降低氨泄漏率同時(shí)保持足夠的NO_x除去效率的廢氣處理催化劑，所述催化劑包含涂層和催化劑基材，其中所述涂層相對(duì)于催化劑基材具有降低的厚度；并涉及使用所述廢氣處理催化劑的廢氣處理系統(tǒng)。用于通過使用氨作為還原劑從廢氣催化地除去氮氧化物同時(shí)分解和除去未反應(yīng)氨的該廢氣處理催化劑中，在多孔催化劑基材的表面上形成涂層，所述涂層包括負(fù)載于二氧化鈦上的鉑，該多孔催化劑基材包含二氧化鈦和選自釩(V)的氧化物、鎢(W)的氧化物和鉬(Mo)的氧化物的至少一種化合物。文檔編號(hào)B01D53/94GK101600499SQ200880003769公開日2009年12月9日申請(qǐng)日期2008年8月7日優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日發(fā)明者尾林良昭,服部晃,野地勝己申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社