催化還原工藝是一種廣泛用于廢氣脫硝的成功的技術(shù)。

影響催化脫硝的因素有：

1)催化劑

上述反應(yīng)如果沒有催化劑的作用，只有在很窄的高溫范圍內(nèi)(989℃左右)進(jìn)行，而采用催化劑時(shí)，其反應(yīng)溫度可以大幅度降低。顯然，不同的催化劑具有不同的活性，因而反應(yīng)溫度和脫硝效果也有差異。催化劑活性強(qiáng)意味著選擇性弱，不希望的反應(yīng)如SO2氧化為SO3的反應(yīng)就強(qiáng)。應(yīng)選擇合適的催化劑和控制反應(yīng)溫度，使主反應(yīng)速度大大超過(guò)副反應(yīng)的速度，則有利于NO2的脫除。目前，大都采用非貴金屬作催化劑，如Al2O3為載體的銅鉻催化劑、TiO2為載體的釩鎢和亞鉻酸銅催化劑、氧化鐵載體催化劑等，貴金屬催化劑多采用鉑。

2)還原劑用量

還原劑NH3的用量一般用NH3與NO2的摩爾比來(lái)衡量，不同的催化劑有不同的NH3/NOx范圍。當(dāng)這個(gè)比值過(guò)小時(shí)，反應(yīng)不完全，NOx脫除率低。在一定范圍內(nèi)，脫除率隨NH3/NOx值增大而上升。但NH3/NOx值過(guò)大則對(duì)脫除率無(wú)明顯影響，且增加未反應(yīng)氨的泄漏或排放，造成二次污染，也使還原劑耗量增加。

3)空間速度

空速標(biāo)志廢氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，一般由實(shí)驗(yàn)確定。空速過(guò)小，催化劑和設(shè)備利用率低，空速過(guò)大，氣體和催化劑的接觸時(shí)間短，反應(yīng)不充分，則NOx脫除率下降。

4)反應(yīng)溫度

采用某種催化劑，如銅鉻催化劑，當(dāng)上述反應(yīng)的溫度改變時(shí)，可能發(fā)生一些不利于NOx還原的副反應(yīng)，尤其當(dāng)溫度較高時(shí)。例如，發(fā)生NH3分解為N2和H2的反應(yīng)，使還原劑減少，或者NH3被O2氧化為NO的反應(yīng)。這些反應(yīng)發(fā)生在350℃以上，超過(guò)450℃變得激烈，溫度再高，還能再生成NO2，從而使NOx的還原率下降。而在200～350℃之間，NH3與O2只生成N2和H2O，NOx的還原率隨著反應(yīng)溫度的升高而增大。

研究表明，溫度低于200℃，可能生成硝酸銨(NH4NO3)和有爆炸危險(xiǎn)的亞硝酸銨(NH4NO2)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞管道。可見，溫度對(duì)SCR工藝極為重要，應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格控制。SCR的最佳溫度為300～400℃，這時(shí)僅有主反應(yīng)能夠進(jìn)行。

非選擇性催化還原法NSCR

該法是在貴金屬鉑、鈀等催化劑作用下，反應(yīng)溫度為550～800℃時(shí)，用H2、CH4、CO或由它們組成的燃料氣作為還原劑，將廢氣中的NOx還原為N2，同時(shí)，還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2和H2O。

該法NOx脫除率可達(dá)90%，但還原劑耗量大，需采用貴金屬催化劑和裝設(shè)熱回收裝置，費(fèi)用高，以及還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)導(dǎo)致催化劑層溫度急劇升高，工藝操作復(fù)雜，因此逐漸被淘汰，多改用選擇性催化還原法。

液體吸收法用水或其他溶液吸收NOx的方法較多，在硝酸廠和金屬表面處理行業(yè)中應(yīng)用廣泛。濕法工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，能夠以硝酸鹽等形式回收NOx中的氮，但由于NO極難溶于水或堿溶液，吸收效率一般不很高。可以采用氧化、還原或絡(luò)合吸收的辦法以提高NO的凈化效果。

(1)水吸收法

水吸收NOx時(shí)，水與NO2反應(yīng)生成硝酸(HNO3)和亞硝酸(HNO2)。生成的HNO2很不穩(wěn)定，快速分解后會(huì)放出部分NO。常壓時(shí)NO在水中的溶解度非常低，0℃時(shí)為7.34mL/100g水，沸騰時(shí)完全逸出，它也不與水發(fā)生反應(yīng)。因此常壓下該法效率很低，不適用于NO占總NOx95%的燃燒廢氣脫硝。

提高壓力(約0.1MPa)可以增加對(duì)NOx的吸收率，通常作為硝酸工廠多級(jí)廢氣脫硝的最后一道工序。

(2)酸吸收法

普遍采用的是稀硝酸吸收法。由于NO在12%以上硝酸中的溶解度比在水中大100倍以上，故可用硝酸吸收NOx廢氣。硝酸吸收NOx以物理吸收為主，最適用于硝酸尾氣處理，因?yàn)榭蓪⑽盏腘Ox返回原有硝酸吸收塔回收為硝酸。

影響吸收效率的主要因素有：

①溫度。溫度降低，吸收效率急劇增大。溫度從38℃降至20℃，吸收率由20%升至80%;

②壓力。吸收率隨壓力升高而增大。吸收壓力從0.11MPa升至0.29MPa時(shí)，吸收率由4.3%升至77.5%;

③硝酸濃度。吸收率隨硝酸濃度增大呈現(xiàn)先增加后降低的變化，即有一個(gè)最佳吸收的硝酸濃度范圍。當(dāng)溫度為20℃～24℃時(shí)，吸收效率較高的硝酸濃度范圍為15%～30%。

此法具有工藝流程簡(jiǎn)單，操作穩(wěn)定，可以回收NOx為硝酸，但氣液比較小，酸循環(huán)量較大，能耗較高。由于我國(guó)硝酸生產(chǎn)吸收系統(tǒng)本身壓力低，至今未用于硝酸尾氣處理。

(3)堿液吸收法

該法的實(shí)質(zhì)是酸堿中和反應(yīng)。在吸收過(guò)程中，首先，NO2溶于水生成硝酸HNO3和亞硝酸HNO2;氣相中的NO和NO2生成N2O3，N2O3也將溶于水而生成HNO2。然后HNO3和HNO2與堿(NaOH、Na2CO3等)發(fā)生中和反應(yīng)生成硝酸鈉NaNO3和亞硝酸鈉NaNO2。對(duì)于不可逆的酸堿中和反應(yīng)，可不考慮化學(xué)平衡，堿液吸收效率取決于吸收速度。

堿液吸收法廣泛用于我國(guó)的NOx廢氣治理，其工藝流程和設(shè)備較簡(jiǎn)單，還能將NOx回收為有用的亞硝酸鹽磷硝酸鹽產(chǎn)品，但一般情況下吸收效率不高。考慮到價(jià)格、來(lái)源、不易堵塞和吸收效率等原因，堿吸收液主要采用NaOH和Na2CO3，尤以Na2CO3使用更多。但Na2CO3效果較差，因?yàn)镹a2CO3吸收NOx的活性不如NaOH，而且吸收時(shí)產(chǎn)生的CO2將影響NO2、特別是N2O2的溶解。