选择性催化还原法（SCR）脱硝技术的原理是什么？该技术有哪些优缺点？

选择性催化还原法（SCR）脱硝技术通常使用TiO2/V2O5/WO3/MoO3整装填料催化剂，在300～380℃时引入还原剂，则NO或NO2被NH3还原生成氨。适当的烟气中过剩氨浓度有利于NOx的转化。

NH3选择性催化还原NOx的主要反应如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（1）

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O（2）

脱氮反应过程完全要经历以下五个步骤：

①反应物扩散到催化剂表面；

②活性点对氨的吸附；

③氨和氮氧化物的反应；

④反应产物氮气与水蒸气扩散到烟气中；

⑤钒等活性位的再氧化。

脱氮反应机理

SCR高温催化还原脱硝技术需要一套单独的类似于一套中型锅炉大小的装置（见图3-34），它包括SCR反应器、催化剂床层，以及脱硝剂储存及输送系统、水系统、蒸汽系统、压缩空气系统及脱硝配电和仪表控制

SCR工艺一般分为高温（450～600℃）SCR、中温（320～450℃）SCR和低温（120～300℃）SCR。目前，商业上应用比较广泛的是中温SCR催化剂，中温SCR反应器对催化余热锅炉或CO锅炉结构影响较大，在已有的催化余热锅炉或CO锅炉上实施中温SCR技术难度很大。开发低温SCR催化剂，将低温SCR反应器设置在催化余热锅炉或CO锅炉后部，可以降低工程实施的难度。

与催化余热锅炉或CO锅炉排烟温度（180～230℃）匹配的低温SCR催化剂开发是目前研究的热点。Shell GS（壳牌全球解决方案）公司的低温去除氮氧化物（Shell DeNOx System，SDS）技术通过氧化钛/氧化钒催化剂与氨作用，将氮氧化物转化为无害的氮气和水。该系统主要由侧流反应器（LFR）的高活性、专利的催化剂组成，在较低的温度（120℃）和较低的压力降（1～2kPa）下可以使氮氧化物排放体积分数小于10～50μL/L，氨逃逸体积分数小于5～10μL/L。

SCR技术对催化剂的形状（填料催化剂本身形成的压降和催化剂孔道是否存在易于寄存催化剂粉尘的缺陷等）、脱硝反应器的设计以及脱硝部分的烟气管道的设计要求极高，否则很难保证催化裂化装置的长周期运行。一般较常用的SCR脱硝技术的催化剂要求处理的烟气温度在350～380℃之间。

如果烟气温度高于400℃则大部分的还原催化剂会烧熔，从而造成对SCR反应器的致命破坏，并堵塞延期的正常流径，从而很有可能迫使烟机或过锅炉的摘除。使烟气从三旋或四旋直接旁路到烟囱排放的大气中；如果改走旁路操作不及时还有可能造成催化装置的停车。

如果烟气的温度低于催化剂要求指标（如有的催化剂要求不能低于350℃），则脱硝催化的反应效率急剧下降，完全不能达到脱硝的环保要求。另外，催化装置的锅炉每天都有吹灰的操作。催化装置本身存在着催化剂大量跑失和/或烟机摘除，烟气出现较高温的紧急工况，都会带来影响长周期运转方面的问题。

而且，该技术对烟气中的SO3浓度要求也较为严格，如SO3浓度较高时，在一定温度下SO3和NH3反应生成硫酸铵或者硫酸氢铵，这些产物将以颗粒状态降低烟气透明度，或以粘稠酸性物状态沉积在设备上，造成通道堵塞和设备损坏。其中NH4HSO4的沉积温度为150～200℃，其黏度较大，加剧对空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀。

催化裂化反应过程较为复杂，反应过程中产生的杂质以及脱硫产物有导致催化剂中毒的可能，催化裂化催化剂硬度大，尤其是在吹灰时催化剂浓度较高，容易造成SCR催化剂的磨损。

另外，催化裂化烟气中的含水量对催化剂的活性也有明显影响，而不同的催化裂化装置的烟气含水量也有一定的差异，因此，即使在催化裂化烟气中氮氧化物含量相同，SCR催化剂装填方案一致的情况下，脱硝率也会有差异。

在能够满足脱硝要求的情况下，用于脱硝的催化剂用量越烧越好，催化剂的空隙大点为好，一般控制托效率＜75%为佳，这并不是SCR技术难以达到更高的脱硝率，而是要追求更高的脱硝率将会使脱硝设备出现的问题更多，导致脱硝设备无法运行下去的可能性也就成倍地增加。

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