福鑫环保氮氧化物废气处理工艺——还原法！

Robert W Hemquist认为，还原法可分为选择性催化还原法(SCR), 选择性非催化还原法(SNCR),非选择性催化还原法和催化分解法；也可按催化剂的不同分为贵金属催化剂还原法，过渡金属催化剂还原法，陶瓷及固体金属催化剂还原法，无催化剂还原法，目前研究和应用比较多的属于还原法脱销的工艺主要有：

Ø 选择性催化还原法(SCR)：

选择性催化还原法(SCR)的原理是在适宜的温度(一般250~450℃)范围内和催化剂的作用下，使用还原剂有选择性地将废气中的氮氧化物还原为N₂，所用的催化剂有钯，铂贵金属或Cu, Cr, Fe, Mn, Co, Ni等的氧化物(以铝矾土为载体)。

若以氨作还原剂，NO_X在300~400℃的催化剂层中被分解为N₂和H₂O,NH₃还原NO_X的主要反应如下：

主反应8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O+653.31kcal                          (1-2)

       4NH₃+6NO→5N₂+6H₂O+432.245kcal                          (1-3)

副反应6NH₃+8NO₂→7N₂O+9H₂O                                    (1-4)

       2NH₃+8NO→5N₂O+3H₂O                                    (1-5)

       4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O                                      (1-6)

       4NH₃+4O₂→2N₂O+6H₂O                                     (1-7)

上述主副反应温度的变化表现出两种互为相反的变化趋势，因此对反应区间有一定的要求，但是只要针对所选用的催化剂选择好适当的温度范围，仍能获得较高的NO_X转化率。

选择性催化还原法由于还原剂同尾气中的O₂不反应或很少反应，因而还原剂用量少，反应释放的能量少，催化床温度变化少，操作上容易控制，工艺上采用一段式流程，除此之外，还原剂氨相对易得，引燃温度和催化床温度较低，催化床工作温度通常低于300℃，明显改善了催化剂和反应器的工作条件，虽然应用氨选择性催化还原法具有净化效率高，工艺设备紧凑，运行可靠等特点，但是SCR技术也有一定的缺点，比如投资成本，运行成本较高，催化剂活性，寿命不够长，价格较贵等问题。

Ø 选择性非催化还原法(SNCR)：

选择性非催化还原法(SNCR)是在没有催化剂作用的情况下，注入还原剂和氮氧化物发生还原反应。选择性非催化还原法(SNCR)，由Exxon公司于20世纪六七十年代开创，采用氨作原料，加尼福利亚研究院(EPRI)于80年代进一步发展为采用尿素为原料，Fuel-Tech公司的NO_XOUT是一种以尿素为原料的SNCR工艺，这种工艺需要精密设计的喷射系统，以便将稳定的尿素溶液喷入燃烧气中，从而使大多数NO_X还原发生在1650-2100℉的温度范围，喷嘴一般是多层次的，负荷变化时可自动控制。

该法特点是不需催化剂，投资较SCR法小，仅为SCR的1/5左右(包括设备费用和操作费用)，但还原剂消耗量较SCR法多。SNCR通过烟道气流中产生的氨自由基与NO_X反应，达到去除氮氧化物的目的，反应式如下：

       4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O                                    (1-8)

由于该法没有催化剂，所以反应的温度必须严格控制在900℃~1200℃之间，若温度低于900℃，则NH₃的反应不完全，造成所谓的“氨穿透”，而温度高于1000℃，则下面的竞争反应将占优势，导致氮氧化物排放量增加：

       4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O                                    (1-9)

因此控制好反应温度是非常重要的，另外，氨注入的不足在于NH₃不可能完全反应，从而带来二次污染，当注入的是尿素溶液时，在930℃~1040℃有较高的还原NO_X的活性，通常尿素溶液的浓度为50%。

SNCR技术是较为成熟的脱销技术，但是也有一些缺点，如氨的逃逸率高，还原剂消耗量大，需要精密设计的喷射系统，还原反应的温度高且控制比较严格等。

Ø 非选择性催化还原法：

气源中的NO₂和NO在一定温度和催化剂作用下，被还原剂CH₂,CO,CH₄及其他低碳氢化合物还原为氮气，同时还原剂还与气源中的氧气反应生成水和二氧化碳。在这种脱销过程中，反应需借助于催化剂的催化作用，而还原剂与NO_X和O₂都发生反应，无选择性，所以称为非选择性催化还原反应。常用的还原剂有合成氨释放气，焦炉气，天然气，炼油厂尾气和汽油石脑油等，可总称为燃料气，常用催化剂有铂(Pt)和钯(Pd)。

该法由于存在着过量氧，燃料消耗量大，需贵金属做催化剂，需增设热回收装置，投资大，因而在国内逐渐被淘汰。

Ø 催化分解法：

在众多的NO_X治理途径中，将NO_X直接分解为N₂和O₂的方法具有工艺简单，产物可以直接排入大气，不会造成二次污染等优点，被认为是治理NO_X的最佳途径。对氮氧化物的分解有催化作用的组分有铂系金属，过渡金属，稀土金属及其氧化物等。迄今为止人们研究所得的催化剂体系主要有：贵金属催化剂，金属氧化物催化剂以及分子筛催化剂,将这些催化剂应用到实际，是目前汽车尾气催化净化技术发展的热点，由于这些催化剂在实际运用中仍然存在一些问题，估计在不久的将来，这些技术会有所突破。