[发明专利]改善整体挤出式蜂窝催化剂机械强度的方法

说明书

本发明涉及一种改善整体挤出式蜂窝催化剂机械强度的方法，其特征在于具体步骤如下：将硅溶胶（20~40wt%）、铝溶胶（10~30wt%）、增塑剂、桐油和高岭土充分搅拌成为粘稠的白色浆液；将甲基纤维素加入到白色浆液，搅拌形成不可流动的膏状体；将催化剂粉末、田菁粉、纤维素、玻璃纤维加入到捏合机中进行搅拌混合均匀，得到混合粉体；将白色膏状体加入到混合粉体中，充分搅拌得到湿料团；使用液压挤出机对湿料团进行挤出成型，干燥处理，将载体增强涂料涂覆于蜂窝催化剂蒙皮表面，涂覆2~5次，并干燥、煅烧。其弥补了传统涂覆式蜂窝催化剂涂层易脱落的问题，同时提高整体挤出式蜂窝催化剂的机械强度，具有足够高的机械强度以满足实际使用的需求。

技术领域

本发明涉及一种改善整体挤出式蜂窝催化剂机械强度的方法，特别用于柴油车尾气净化领域，其中特别用于根据选择性催化还原方法的氮氧化物还原，即使用含氮还原剂的氮氧化物还原。

背景技术

氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物之一，其中NO和NO₂所占的比例最大。伴随着我国经济的高速发展，对能源的需求日益增长，NOx的排放量也在急剧的增长。柴油车是NOx的主要排放源之一，NOx排放控制已成为环境保护中一个非常令人关注的课题。针对柴油车NOx排放，世界各国排放法规日益严格：2009年9月实行的欧5标准把NOx排放限值定为2.0g/kWh，2013年底执行的欧6排放标准更是在欧5基础上将NOx排放降低80%，而美国实施的法规比欧5和欧6还要严格。我国车用柴油机于2010年采用欧4标准。目前，NH3—SCR技术是唯一被商业化应用技术。NH₃—SCR技术是利用NH₃或尿素作为还原性物质，在一定温度和催化剂作用下，选择性的优先将NOx还原为N₂和H₂O。SCR技术所用排气净化装置主要由载体和催化剂两部分构成，催化剂载体的性能好坏，对催化剂活性和寿命影响极大，而陶瓷蜂窝载体在尾气净化领域已被广泛应用。

目前SCR整体式蜂窝催化剂主要分为涂覆式和共混挤出式两种。涂覆式是将催化剂粉末与一定的添加剂混合制备成催化剂浆料涂覆在蜂窝陶瓷载体上，形成一定厚度的催化剂层，目前主要使用的催化剂有钒钨钛催化剂和分子筛催化剂。然而此种方法面临着涂层不牢固和催化剂上载率不高的问题，即随着使用里程的增加，载体上的催化剂会发生脱落，以及部分中毒失活，导致NOx转化率降低，无法满足排放法规要求。共混挤出成型法制备蜂窝催化剂是将催化剂与一定的添加剂混合，通过一系列的工艺步骤挤压成蜂窝状，即催化剂均匀的分布于载体的各个部分，此种方法缩短了SCR整体式蜂窝催化剂制备工艺流程，弥补了传统涂覆式整体催化剂涂层脱落的问题，提高了整体式SCR催化剂的耐久里程。

WO2010/099395A1公开了挤出蜂窝状催化剂及其制造方法。蜂窝催化剂包括选自由氧化钨、氧化钒及其组合组成的组中的第一氧化物，选自由氧化铈、氧化镧、氧化锆及其组合组成的组中的第二氧化物。在一个实施方案中，挤出的沸石芯上涂有一层氧化铈、氧化锆和氧化钨的混合物。CN 103842076 A公开了一种共混挤出蜂窝状催化剂，该催化剂包含蜂窝体型式的挤出活性载体和活化涂层，该挤出活性载体包含第一SCR催化活性组分并具有操作过程中废气所流经的多个通道，该活化涂层包含被施用到挤出体的第二SCR催化活性组分的，其中第一SCR催化活性组分和第二SCR催化活性组分各自独立地选自以钒作为活性组分的催化剂、以过渡金属或镧系元素作为催化活性组分的氧化物以及铁/铜基沸石催化剂。

由于气流的热冲击和路面的不平整及气缸震动引起的剧烈震动，故要求催化剂载体有较高的机械强度。而以上几篇公开的专利均未提出如何提高和改善整体挤出式蜂窝催化剂机械强度的方法。目前SCR整体式蜂窝催化剂主要分为涂覆式和共混挤出式两种。涂覆式蜂窝催化剂面临着涂层不牢固和催化剂上载率不高的问题，即随着使用里程的增加，载体上的催化剂会发生脱落，以及部分中毒失活，导致NOx转化率降低，无法满足排放法规要求。

发明内容