利用不同的還原劑，在一定溫度和催化劑的作用下將NO，還原為無(wú)害的氮?dú)夂退?，通稱(chēng)為催化還原法。凈化過(guò)程中，可依還原劑是否與氣體中的氧氣發(fā)生反應(yīng)分為非選擇性催化還原和選擇性催化還原兩類(lèi)。

一、非選擇性催化還原法

含NOx的氣體，在一定溫度和催化劑的作用下，與還原劑發(fā)生反應(yīng)，其中的二氧化氮還原為氮?dú)猓瑫r(shí)還原劑與氣體中的氧發(fā)生反應(yīng)生成水和二氧化碳。還原劑有氫、甲烷、一氧化碳和低烴類(lèi)化合物。在工業(yè)上可選用合成氨釋放氣、焦?fàn)t氣、天然氣、煉油廠尾氣和氣化石腦油等作為還原劑。一般將這些氣體統(tǒng)稱(chēng)為燃料氣。

(一）化學(xué)反應(yīng)

H2+NO2→H2O+NO

2H2+0→2H2O

2H2+2NO→2H2O+N2

CH2+4NO2→CO2+4NO+2H2O

CH4+2O2→CO2+2H2O

CH4+4NO→CO2+2N2+2H2O

4CO+2NO2→N2+4CO2

2CO+O2→2CO2

2CO+2NO→N2+2CO2

反應(yīng)的第一步將有色的no2還原為無(wú)色的NO，通常稱(chēng)為脫色反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程大量放熱；后一步將no還原為N2，通常稱(chēng)為消除反應(yīng)。消除反應(yīng)比脫色反應(yīng)和還原劑的氧化反應(yīng)慢得多，因而必須用足夠的還原劑，才能保證它的充分進(jìn)行。工程上把還原劑的實(shí)際用量與理論計(jì)算量的比值（又稱(chēng)燃料比）控制在1.10~1.20的范圍內(nèi)，相應(yīng)的凈化率可達(dá)90%以上。

（二）催化劑

用貴金屬鉑、鈀可作為非選擇性催化還原的催化劑，通常以0.1%~1％的貴金屬負(fù)載于氧化鋁載體上。催化劑的還原活性隨金屬含量的增加而增加，以0.4％為宜。另外也可將鉑或鈀鍍?cè)阪嚭辖鹕希瞥刹y網(wǎng)，再卷成柱狀蜂窩體。

(1）鉑和鈀的比較 低于500℃時(shí)，鉑的活性優(yōu)于鈀，高于500℃時(shí)，鈀的活性優(yōu)于鉑。鈀催化劑的起燃溫度低，價(jià)格又相對(duì)便宜，但對(duì)硫較敏感，高溫易于氧化，因而它多用于硝酸尾氣的凈化，而對(duì)煙氣等含硫化物氣體的凈化，則需預(yù)先脫硫。

(2）非貴金屬催化劑 如25%CuO和CuCrO2，活性比鉑催化劑低，但價(jià)廉。

(3）載體 常用氧化鋁﹣氧化硅和氧化鋁﹣氧化鎂型。形狀分球狀、柱狀、蜂窩狀，在氧化鋁表面鍍上一層ThO2或ZrO2可提高載體的耐熱、耐酸性。

（三）影響脫除效率的主要因素

(1）催化劑的活性 催化劑的活性是影響脫除效率的重要因素之一。要選用活性好、機(jī)械強(qiáng)度大、耐磨損的催化劑，并注意保持催化劑的活性，減少磨損，防止催化劑的中毒和積炭。減少磨損的方法是采取較低的氣流速度，并盡量使氣流穩(wěn)定。防止中毒的辦法是預(yù)先除去燃料氣和廢氣中的硫、砷等有害雜質(zhì)。防止積碳的辦法是控制適當(dāng)?shù)娜剂媳龋谌剂蠚庵刑砑由倭克魵庖怖诒苊夥e碳。

(2）預(yù)熱溫度和反應(yīng)溫度 用不同的燃料氣作還原劑時(shí)，其起燃溫度不同，因而要求的預(yù)熱溫度也不同（表8-2列出了鈀系催化劑各種還原劑的起燃溫度）。如果作為還原劑的燃料氣達(dá)不到要求的預(yù)熱溫度，則不能很好地進(jìn)行還原反應(yīng)，脫除效果不好。

反應(yīng)溫度控制在823K到1073K之間，脫除效率最高。溫度低，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率低：而溫度超過(guò)1088K，催化劑就會(huì)被燒壞，以至催化劑活性降低，壽命減少。

反應(yīng)溫度除與起燃溫度、預(yù)熱溫度有關(guān)外，還與廢氣中氧含量有關(guān)。當(dāng)起燃溫度高，廢氣中氧含量大時(shí)，反應(yīng)溫度高；反之，反應(yīng)溫度低。

(3）空速 空速的選擇與選用的催化劑及反應(yīng)溫度有關(guān)。國(guó)內(nèi)試驗(yàn)用鉑、鈀催化劑，在773~1073k的溫度條件下，空速在11.1~27.8s-1，能使氮氧化物濃度降到200x10-6以下。

(4）還原劑用量根據(jù)廢氣中氮氧化物和氧氣的含量，可計(jì)算出還原劑的用量。由試驗(yàn)可知，當(dāng)燃料比等于和大于100％時(shí)，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率一般可達(dá)92％以上。但燃料比降為90％時(shí)，轉(zhuǎn)化率降到70%~80%。這說(shuō)明還原劑的量不足，會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)氮氧化物的脫除效果。但還原劑量過(guò)大，不僅使原料消耗增加，還會(huì)引起催化劑表面積碳。一般將燃料比控制在110%~120％為宜。

反應(yīng)溫度在270℃以下，反應(yīng)的最終產(chǎn)物為氮和水；第一個(gè)副反應(yīng)在350℃以下發(fā)生，而后兩個(gè)副反應(yīng)都要在450℃以上才會(huì)明顯增強(qiáng)。所以反應(yīng)溫度控制在220~260℃為宜，而不同的催化劑在其不同的活性階段，最適宜的溫度也不同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于含有3000mL/m3氮氧化物的氣體，經(jīng)氨催化還原后，氮氧化物含量可降為10mL/m3。

（二）操作條件與工藝流程

1、催化劑

選擇性催化還原的催化劑，可以用貴金屬催化劑，也可以用非貴金屬催化劑。以氨為還原劑來(lái)還原氮氧化物的過(guò)程較易進(jìn)行，非貴金屬中的銅、鐵、釩、鉻、錳等可起有效的催化作用。

2．氨還原法流程

氨催化還原法治理硝酸生產(chǎn)的尾氣流程

將含氮氧化物的廢氣除塵、脫硫、干燥并預(yù)熱至240~250℃，然后和經(jīng)過(guò)凈化的氨以

一定比例在混合器內(nèi)混合。一定溫度的混合氣進(jìn)入催化反應(yīng)器，在選定的溫度下進(jìn)行還原反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體經(jīng)分離器除去催化劑粉末，再經(jīng)余熱回收裝置釋放熱量后排放。

3．工藝條件

反應(yīng)空速12000h-1；反應(yīng)器入口溫度220~230℃;

nh3/no2物質(zhì)的量比值1.2~1.6；床層壓降

9.6~39.2kPa.

4．處理結(jié)果

5．原料消耗

1t硝酸耗氨量7~8kg；燃料氣約30m3/h；空

氣用量約1500m3/h。

一排放口

利用8209型銅鉻催化劑，以氨作還原劑可使硝酸尾氣的NO，凈化率達(dá)到90%。

（三）影響因素

(1）催化劑 不同的催化劑有不同的活性，因而反應(yīng)溫度和凈化效率也不同，具體情況

見(jiàn)表8-4。

(2）反應(yīng)溫度 反應(yīng)溫度更適宜，才能有較高的凈化效率，銅鉻催化劑在350℃以下時(shí)，隨反應(yīng)溫度的升高，凈化效率增加；超過(guò)350℃則副反應(yīng)增加，凈化效率反而下降。鉑催化劑的反應(yīng)溫度以225~255℃為宜，過(guò)低會(huì)生成NH4NO3和NH.NO2。