选择性催化还原法

以德文表示的选择性催化还原的过程图。

一台日野汽车生产的货车上的选择性催化还原装置，配合柴油碳微粒滤清器（Diesel Particulate Active Reduction，DPR）。.

选择性催化还原法（英语：Selective Catalytic Reduction，SCR）是把一氧化氮或氮氧化物（NO
x）从烟气中移除的过程。在使用催化剂协助的情况下，使之“还原”及分解成氮（N
2）和水分（H
2O）。过程为把气化还原剂（Reductant），特别是氨（NH₃）、液氨或尿素，加进烟气或排放气体 并使之被催化剂所吸收。二氧化碳（CO
2）是使用尿素作还原剂时的副产品。商业用选择性催化还原设备一般常见于世界各地的火力发电厂，锅炉设施及垃圾焚化炉 ，而通常以减低所排放烟气中70-95%的氮氧化物（NO
x）为标准。

始于1960年代，不同国家如日本和美国皆在投入资源开发选择性催化还原技术，特别聚焦于寻找节省成本而更为耐用的催化剂或催化媒介。使用氨（NH₃）作还原剂的选择性催化还原法化专利已于1975年被美国专业化工生产企业安格公司所取得。1978年，第一座大规模的选择性催化还原设备由日本IHI公司率先安装并投入使用。 近年来更多使用柴油引擎的重型汽车如巴士及货车、柴油机车、汽车，或船舰或重型工业燃气涡轮发动机皆开始装备选择性催化还原设施或装置。装备选择性催化还原系统已经成为符合欧盟六期汽车废气排放标准（EURO6）的重要条件。依靠着新式小型化的选择性催化还原装置，由车辆排放的氮氧化物及悬浮粒子与1990年代早期相比可减少达90%或以上。

化学反应

氮氧化物（NO
x） 的还原作用发生在燃烧完毕后的烟气流过催化室时。在烟气进入催化室前，还原剂如氨或尿素会被预先加入之烟气被媾合。

使用氨（NH₃）作还原剂，不论是无水（anhydrous）或含水的（aqueous），以化学计量反应的化学式为:

4NO + 4NH
3 + O
2 → 4N
2 + 6H
2O + 热

2NO
2 + 4NH
3 + O
2 → 3N
2 + 6H
2O + 热

NO + NO
2 + 2NH
3 → 2N
2 + 3H
2O + 热

二次反应:

2SO
2 + O
2 → 2SO
3

2NH
3 + SO
3 + H
2O → (NH
4)
2SO
4

NH
3 + SO
3 + H
2O → NH
4HSO
4

若使用尿素作还原剂的化学式为:

4NO + 2(NH
2)
2CO + O
2 → 4N
2 + 4H
2O + 2CO
2

温度是选择性催化还原反应的最大关键及限制。许多时候不同的器械或设备如燃气轮机、汽车或柴油发动机在起始（Start-Up）阶段时皆需预留或存在一段时间（以分钟甚至小时计，视乎规模或其他因素）以待其排气的温度升至足够高，以达至理想的选择性催化还原反应发生温度。 一般理想的选择性催化还原反应发生温度在于630至720 K之间，但亦可以被操作于500至720 K 之温度以获得更长的停留时间。操作的最低许可温度示乎燃料种类、气体成分、催化剂几何而定。 其他可选择的包括还原剂氰尿酸及硫酸铵.

氨滑（氨过剩）

虽然氮氧化物与氨之间的化学反应大部分情况下皆可达至或者高于 95% 的效能，但仍不能达到完全完美，因此会产生出小部分多余和未发生反应的氨。此现象亦称为氨滑（Ammonia Slip、NH₃ Slip），或氨过剩。 检测或量度氨滑一般分为差分化学发光（Differential Chemiluminescence）及可调二极管激光器（Tunable Diode Laser，TDL）两种主流方式。两种量度氨滑皆有其长处及短处，亦因此在应用于不同情况时需作出合适的选择。

差分化学发光方式利用最少两个监测分析仪以量度及计算出所排放氮化物含量上的差距。在使用差分化学发光方式时，氨（NH₃）需事先被转换成一氧化氮（NO）方能被量度，通常是运用测量现场的探针内的热氧化转化器完成转换。 氮化物监测分析仪根据一氧化氮和臭氧 （O₃）的反应所产生的发光特征作出测量，其发光特征强度或光度是与排放气体中一氧化氮的浓度成正比。当监测结果显示出红外线时，即表示由电子激发的一氧化氮份子已降低或处于低能量状态。

可调二极管激光器（TDL）的测量方式则使用吸收光谱技术对氨进行直接的浓度量度。使用此方式的其中一个好处是可以直接从气体排放处抽取样本及在“湿热”（Hot wet condition）情况下进行量度，并省却了除湿的步骤。

参见

• 选择性非催化还原法（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）
• 环保汽车尿素，或称AdBlue
• 催化转换器（Catalytic converter）
• 烟气脱硫（Flue-Gas Desulphurisation，FGD）
• 静电除尘（Electrostatic precipitator，ESP）