湛流SCR 脱硝：氨气与氮氧化物的反应ZLCO

反应路径：氨气与氮氧化物的 “化学反应之舞”

在 SCR 脱硝过程中，氨气（NH₃）作为还原剂，与烟气中的氮氧化物（主要是一氧化氮 NO 和二氧化氮 NO₂）发生一系列化学反应。其主要反应方程式如下：
4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O
6NO + 4NH₃ → 5N₂ + 6H₂O
6NO₂ + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O
2NO₂ + 4NH₃ + O₂ → 3N₂ + 6H₂O

从微观角度来看，反应首先是氨气和氮氧化物分子被吸附到催化剂表面的活性位点上。催化剂就像是一个神奇的 “魔法平台”，为反应提供了特殊的环境，使得原本难以发生的反应能够顺利进行。在催化剂表面，氨气分子中的氮原子与氮氧化物分子中的氧原子发生电子转移，形成中间产物。这些中间产物进一步反应，*终生成氮气和水，并从催化剂表面脱附，释放到气相中。

反应活化能：催化剂降低反应门槛的 “神奇魔力”

在没有催化剂的情况下，氨气与氮氧化物的反应需要较高的能量才能启动，也就是需要克服较高的反应活化能。这就好比是一座高耸的山峰，反应物分子要想发生反应，必须具备足够的能量才能翻越这座山峰。而催化剂的作用，就是降低这座 “山峰” 的高度，即降低反应活化能。

催化剂能够提供特殊的活性位点，使反应物分子在其表面发生吸附和化学变化。通过改变反应的路径，让反应沿着一条更容易进行的途径发生，从而大大降低了反应所需的能量。有了催化剂的帮助，原本在高温条件下才能发生的反应，现在在相对较低的温度下就可以快速进行，这也是 SCR 脱硝技术能够在实际应用中广泛使用的重要原因之一。

反应速率与温度：微妙的平衡关系

温度对 SCR 脱硝反应速率有着至关重要的影响。根据阿伦尼乌斯方程，反应速率常数与温度呈指数关系。当温度升高时，反应物分子的热运动加剧，它们具有更多的能量去克服反应的活化能，从而使得反应速率加快。在一定的温度范围内，随着温度的升高，脱硝反应速率明显增加，脱硝效率也随之提高。

然而，温度并不是越高越好。当温度超过一定范围时，催化剂的活性会下降，进而导致反应速率和脱硝效率降低。这是因为高温可能会破坏催化剂的晶体结构，使活性成分发生烧结或团聚，减少了活性位点的数量。不同类型的催化剂具有不同的*佳反应温度范围，例如，常见的 V₂O₅ - WO₃/TiO₂催化剂的*佳反应温度一般在 300 - 400℃之间。在实际应用中，必须严格控制反应温度在合适的范围内，以保证脱硝反应的高效进行。

催化剂活性：影响反应的核心因素

催化剂活性是决定 SCR 脱硝反应效果的核心因素。除了温度之外，还有许多因素会影响催化剂的活性。

催化剂的组成和结构对其活性起着关键作用。目前工业上广泛应用的以 TiO₂为载体，V₂O₅或 V₂O₅ - WO₃、V₂O₅ - MoO₃为活性成分的蜂窝状催化剂，各组分之间相互协同作用，共同影响着催化剂的活性。TiO₂作为载体，提供了较大的比表面积和稳定的结构，使活性成分能够均匀分散；V₂O₅是主要的活性成分，通过改变自身的氧化态来促进氮氧化物的还原反应；WO₃或 MoO₃的加入则可以提高催化剂的热稳定性和抗中毒能力，同时调节 V₂O₅的电子结构，进一步增强催化剂的活性。

烟气中的杂质也会对催化剂活性产生负面影响。例如，硫化物会与催化剂活性成分生成硫酸盐，覆盖催化剂表面，遮蔽活性位点，还会改变孔隙结构，影响气体通透性；重金属（如铅、汞、砷等）会与催化剂表面活性中心反应，占据活性成分位置，阻碍氮氧化物与还原剂接触，导致催化剂中毒失活；碱金属和碱土金属（如钠、钾、钙、镁等）的氧化物会与催化剂活性成分发生不可逆反应，生成无活性的稳定化合物，降低催化剂活性；废气中的粉尘颗粒在催化剂表面沉积，会阻塞孔道，使反应物难以与催化剂接触，降低催化效率 。