选择性催化还原法

✍ dations ◷ 2025-09-08 21:39:56 #发电站技术,污染控制技术,空气污染控制系统,环境保护,气体技术,化学工程,过滤器

选择性催化还原法(英语:Selective Catalytic Reduction,SCR)是把一氧化氮或氮氧化物(NOx)从烟气中移除的过程。在使用催化剂协助的情况下,使之“还原”及分解成氮(N2)和水分(H2O)。过程为把气化还原剂(Reductant),特别是亚摩利亚(NH3)、液氨或尿素,加进烟气或排放气体 并使之被催化剂所吸收。二氧化碳(CO2)是使用尿素作还原剂时的副产品。商业用选择性催化还原设备一般常见于世界各地的火力发电厂,锅炉设施及垃圾焚化炉 ,而通常以减低所排放烟气中70-95%的氮氧化物(NO)为标准。

始于1960年代,不同国家如日本和美国皆在投入资源开发选择性催化还原技术,特别聚焦于寻找节省成本而更为耐用的催化剂或催化媒介。使用亚摩利亚(NH3)作还原剂的选择性催化还原法化专利已于1975年被美国专业化工生产企业安格公司(英语:Engelhard)所取得。1978年,第一座大规模的选择性催化还原设备由日本IHI公司率先安装并投入使用。 近年来更多使用柴油引擎的重型汽车如巴士及货车、柴油机车、汽车,或船舰或重型工业燃气涡轮发动机皆开始装备选择性催化还原设施或装置。装备选择性催化还原系统已经成为符合欧盟六期汽车废气排放标准(EURO6)的重要条件。依靠着新式小型化的选择性催化还原装置,由车辆排放的氮氧化物及悬浮粒子与1990年代早期相比可减少达90%或以上。

氮氧化物(NO) 的还原作用发生在燃烧完毕后的烟气流过催化室时。在烟气进入催化室前,还原剂如亚摩利亚(氨)或尿素会被预先加入之烟气被媾合。


使用亚摩利亚(氨)(NH3)作还原剂,不论是无水(anhydrous)或含水的(aqueous),以化学计量反应的化学式为:

二次反应:


若使用尿素作还原剂的化学式为:

温度是选择性催化还原反应的最大关键及限制。许多时候不同的器械或设备如燃气轮机、汽车或柴油发动机在起始(Start-Up)阶段时皆需预留或存在一段时间(以分钟甚至小时计,视乎规模或其他因素)以待其排气的温度升至足够高,以达至理想的选择性催化还原反应发生温度。 一般理想的选择性催化还原反应发生温度在于630至720 K之间,但亦可以被操作于500至720 K 之温度以获得更长的停留时间。操作的最低许可温度示乎燃料种类、气体成分、催化剂几何而定。 其他可选择的包括还原剂氰尿酸及硫酸铵.

虽然氮氧化物与亚摩利亚(氨)之间的化学反应大部分情况下皆可达至或者高于 95% 的效能,但仍不能达到完全完美,因此会产生出小部分多余和未发生反应的亚摩利亚(氨)。此现象亦称为氨滑(Ammonia Slip、NH3 Slip),或亚摩利亚过剩。检测或量度氨滑一般分为差分化学发光(Differential Chemiluminescence)及可调二极管激光器(Tunable Diode Laser,TDL)两种主流方式。两种量度氨滑皆有其长处及短处,亦因此在应用于不同情况时需作出合适的选择。

差分化学发光方式利用最少两个监测分析仪以量度及计算出所排放氮化物含量上的差距。在使用差分化学发光方式时,亚摩利亚(NH3)需事先被转换成一氧化氮(NO)方能被量度,通常是运用测量现场的探针内的热氧化转化器完成转换。氮化物监测分析仪根据一氧化氮和臭氧 (O3)的反应所产生的发光特征作出测量,其发光特征强度或光度是与排放气体中一氧化氮的浓度成正比。当监测结果显示出红外线时,即表示由电子激发的一氧化氮份子已降低或处于低能量状态。


可调二极管激光器(TDL)的测量方式则使用吸收光谱技术对亚摩利亚进行直接的浓度量度。使用此方式的其中一个好处是可以直接从气体排放处抽取样本及在“湿热”(Hot wet condition)情况下进行量度,并省却了除湿的步骤。

相关

  • ACLS高级生命支持,亦为高级心肺复苏、ACLS,是指一系列的临床介入(clinical intervention),作为以下情况的应急处置:心跳停止、休克,以及其他医学上危及生命的紧急情况;亦指施行此临床
  • 苏加诺苏加诺(印尼语:Soekarno,英语:Sukarno,出生名:Koesno Sosrodihardjo,1901年6月6日-1970年6月21日),印度尼西亚民族独立运动的领袖。印尼建国领袖及首任印尼总统。又译作苏加诺。1959年
  • 马歇尔·罗森布卢特马歇尔·尼古拉斯·罗森布卢特(英语:Marshall Nicholas Rosenbluth,1927年2月5日-2003年9月28日),美国等离子物理学家,美国国家科学院院士。1997年,他因对可控核聚变、等离子体物理
  • 王鼎盛王鼎盛(1940年-),生于重庆市南川县,中国物理学家。中国科学院物理研究所研究员。1962年毕业于北京大学物理系,1966年中国科学院物理研究所研究生毕业。2005年当选为中国科学院院士
  • 结构基序结构模体(英语:structural motif,亦称为结构基序)是链状生物分子(如蛋白质或核酸)中的一种超二级结构,也存在于其它分子之中。结构模体使得我们无法预测蛋白的生物学功能:不同蛋白质
  • 东罗马帝国皇帝本表列出东罗马帝国的皇帝。东罗马帝国的开始时间难于确定。罗马皇帝戴克里先为了便于管理,在284年将罗马帝国分为东西两部。不过,拜占庭本身由始至终将自己视为罗马帝国的合
  • 叶如棠叶如棠(1940年3月20日-),男,祖籍浙江温岭,生于宁波,中华人民共和国政治人物,美国建筑师协会荣誉会员,中国建筑学会原理事长。叶如棠祖籍浙江省温岭市牧屿金樟村,生于宁波市。早年就读
  • 马萨诸塞理工学院马萨诸塞理工学院(英语:Massachusetts Institute of Technology,缩写为MIT),位于美国马萨诸塞州剑桥市,是一所著名的私立研究型大学。学校成立于1861年,主校区沿查尔斯河而建,当时目
  • 石竹目石竹目(学名:Caryophyllales)是核心真双子叶植物的一目,大多是草本及灌木,亦有些小乔木及肉质植物。该目植物的花大多为两性,辐射对称。大多数的食虫植物归属于此目。含12科,约1万
  • 简·库派茨基扬·库佩茨基(捷克语:Jan Kupecký,德语:Johann Kupetzky,匈牙利语:Kupeczky János;1667年-1740年7月16日),又译简·库派茨基,是捷克波希米亚肖像画家,巴洛克画派的代表人物之一。主要