NH3-SCR脱硝反应机理及催化剂失活原因

       NH₃-SCR 技术是在催化剂作用下，向布袋除尘后温度为 280～420℃的烟气中喷入氨（尿素或其它还原剂），将 NO_X还原为 N₂和 H₂O，反应机理如下方右侧图示，一般认为 SCR 催化剂上反应物 NH₃、NO、NO₂和 O₂典型的化学反应式如下：

  4NH₃ +4NO +O₂ →4N₂ +6H₂O    (1)                       

  4NH₃ +2NO +O₂ →3N₂ +6H₂O    (2)

在没有 O₂或者 O₂不足的条件下，NH₃与

NO在催化剂表面还可能发生如下反应：

4NH₃ +6NO →5N₂ +6H₂O        (3)

       在实际中还原剂 NH₃还会发生副反应，导致                NH₃-SCR机理示意图

催化剂活性的下降以及产生 N₂O等新的污染，如下方公式（5）所示，主要的副反应如下：

4NH₃ +5O₂ →4NO +6H₂O       （4）

4NH₃ +4NO +3O₂ →4N₂O +6H₂O  （5）

4NH₃ +3O₂ →2N₂ +6H₂O（6）

       发生 NH₃分解和氧化的反应都在350℃以上才进行，450℃以上反应才比较剧烈，在通常的 SCR 工艺中，反应温度都控制在 450℃以下，此时主要发生 NH₃氧化为 N₂的副反应如上方（6）反应式所示。

在 SO₂和 H₂O 存在条件下，SCR 系统也会在催化剂表面发生如下的不利反应：

        2SO₂ +O₂ →2SO₃              （7）

        NH₃ +SO₃ +H₂O →NH₄HSO₄       （8）

        2NH₃ +SO₃ +H₂O →(NH₄)₂SO₄     （9）

        SO₃ +H₂O →H₂SO₄              （10）

生成的硫酸铵和硫酸氢铵会沉积在催化剂表面，覆盖住表面的活性中心，造成催化剂失活，硫酸氢铵的分解温度为350°，硫酸铵的分解温度为250°，这一点是非常不利的。同时生成的 SO₃和硫酸会在下游管道沉积，造成烟气管道腐蚀。为防止这一现象的发生，通常SCR 反应的温度至少高于 320℃。并且当催化剂使用一段时间后如发现失活严重，可以采取将催化剂整体加热到400°左右，目的是分解硫酸铵和硫酸氢铵，让催化剂恢复催化活性。

除上述因为烟气中的SO₂造成的硫酸盐中毒，其它碱金属(如 Na、K)和碱土金属(如 Ca)等均能明显抑制 SCR 催化剂的脱硝活性，目前较为公认的观点是碱金属可以导致 SCR 催剂还原性和表面酸性下降,影响了NH₃的吸附及NO活化，同时碱金属还可以堵塞催化剂的孔道结构,从而导致 SCR 催化剂显著失活。氧化镁窑炉脱硫脱硝