选择性催化还原法

维基百科,自由的百科全书
跳到导航 跳到搜索
以德文表示的選擇性催化還原的過程圖。
一台日野汽車生產的貨車上的選擇性催化還原裝置,配合柴油碳微粒濾清器(Diesel Particulate Active Reduction,DPR)。.[1][2]

選擇性催化還原法Selective Catalytic Reduction,SCR)是把一氧化氮(Nitrogen Oxide,NO)或氮氧化物NOx)從煙氣中移除的過程。在使用催化劑(Catalyst)協助的情況下,使之「還原」及分解成N2)和水份H2O)。過程為把氣化還原劑(Reductant),特別是亞摩利亞(NH3)、液氨(Ammonium Hydroxide)或尿素,加進煙氣排放氣體 並使之被催化劑所吸收。[來源請求]二氧化碳CO2)是使用尿素作還原劑時的副產品。商業用選擇性催化還原設備一般常見於世界各地的火力發電廠锅炉設施垃圾焚化爐 ,而通常以減低所排放煙氣中70-95%的氮氧化物(NOx)為標準。[3]

始於1960年代,不同國家如日本美國皆在投入資源開發選擇性催化還原技術,特別聚焦於尋找節省成本而更為耐用的催化劑或催化媒介。使用亞摩利亞(NH3)作還原劑的選擇性催化還原法化專利已於1975年被美国专业化工生产企业安格公司英语Engelhard(Engelhard Corporation)所取得。1978年,第一座大規模的選擇性催化還原設備由日本IHI公司率先安裝並投入使用。[3] 近年來更多使用柴油引擎的重型汽車如巴士及貨車、柴油機車汽车,或船艦或重型工業燃氣渦輪發動機皆開始裝備選擇性催化還原設施或裝置。裝備選擇性催化還原系統已經成為符合歐盟六期汽車廢氣排放標準(EURO6)的重要條件。依靠著新式小型化的選擇性催化還原裝置,由車輛排放的氮氧化物及懸浮粒子(Particulate Matter,PM)與1990年代早期相比可減少達90%或以上。

化學反應[编辑]

氮氧化物NOx) 的還原作用發生在燃燒完畢後的煙氣流過催化室(Catalytic chamber)時。在煙氣進入催化室前,還原劑如亞摩利亞(氨)或尿素會被預先加入之煙氣被媾合(Mixing)。


使用亞摩利亞(氨)(NH3)作還原劑,不論是無水(anhydrous)或含水的(aqueous),以化學計量(Stoichiometric)反應的化學式為:

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O

二次反應:

2SO2 + O2 → 2SO3
2NH3 + SO3 + H2O(NH4)2SO4
NH3 + SO3 + H2ONH4HSO4


若使用尿素作還原劑的化學式為:

4NO + 2(NH2)2CO + O2 → 4N2 + 4H2O + 2CO2


理想的選擇性催化還原反應發生溫度在於630至720 K之間,但亦可以被操作於500至720 K 之溫度以獲得更長的停留時間(Residence time)。操作的最低許可溫度示乎燃料種類、氣體成份、催化劑幾何而定。 其他可選擇的包括還原劑氰尿酸(Cyanuric acid)及硫酸銨(Ammonium sulfate).[4]

參見[编辑]

  • ^ Hino Standardized SCR Unit. Hino Motors. [30 July 2014]. [永久失效連結]
  • ^ The DPR Future (PDF). Hino Motors. [30 July 2014]. 
  • ^ 3.0 3.1 Steam: Its Generation and Uses. Babcock & Wilcox英语Babcock & Wilcox.
  • ^ "Environmental Effects of Nitrogen Oxides". Electric Power Research Institute, 1989