在催化剂存在的条件下，若还原剂优先与气相中的氧发生反应， 再与NOx发生反应的还原过程称为非选择性催化还原。
利用H2、CH4和CO作还原剂进行非选择性催化还原NOx。在非选择 性催化还原过程中，还原剂与气流中的氧反应而被大量消耗，并给催 化床层带来强烈的热效应。近年的研究表明，一定条件下H2、CH4和 CO可以选择性或部分选择性的还原NO。催化剂主要有：CuO、NiO、 SnO2、CeO2、Cr2O3和Pt-、Ru-Al2O3、Rh-TiO2、RuO2等。
柴油机后处理技术
Legislation
Emission Reductions Evolution
g / k W . h r * PM scale x10 *
16 14 12 10
8 6 4 2 0
1990
-43% -12%
-56%
Euro 0
Euro 1
Euro 2
NOx -86%
18 years
选择性催化还原
NOx（SCR—Selective Catalytic Reduction）
HC-SCR技术已应用到了轿车上，在欧洲循环条件下的NOx转化 率在20%左右，消耗的HC占燃油消耗的2%左右。Daimler – Benz公 司利用共轨燃油喷射系统柴油机，通过控制系统在主喷期后 90~200°C再向汽缸内喷入少部分燃油，即靠后喷得到还原剂HC， 它的控制直接和柴油机运行工况联系在一起。
-29% -33%
Euro 3
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
PM -95%
13 years
-30% -43%
-80%
Euro 4 Euro 5
2006 2008 2010
Aftertreatment Technology Options
Diesel Engine Emission Technology Approach
Variable Geometry Turbochgar ge(VGT)
<20%
SCR+DPF
√ 240
Variable Geometry or Multistag Turbochar ge LTC
SCR+DPF
要实现欧Ⅳ对NOx和PM较低的限值，目前大致上有两 条机后净化技术路线：
其一是先通过优化燃烧（降低PM排放），再使用选择 性催化还原SCR来降低因燃烧优化而产生的NOx排放(多在
Diesel Engine NOx Emission Control Technology
降低柴油机NOx排放的催化还原技术
1. 选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction－SCR) 指利用尾气中的有机物为还原剂或添加还原剂，在氧浓度高出NOx
浓度两个数量级以上的条件下，高选择性地优先把NOx还原为N2和H2O。 目前在研究或者应用的还原剂包括各种氨类物质（如尿素、氨气等） 和各种烃类甚至PM等。故按照所用的还原剂不同，deNOx过程分为:
¾ Unfortunately, the content of NO is more than 95% in practical exhaust, fast SCR is hardly achieved
NO-to-NO2 Ration
Proper NO2 level improve low temperature SCR performance
80 Turbocharge
Exhaust Gas Recirculation at Full Load
Aftertreatment
None None
√ 120 Turbocharge
<5% None
√ 160
Variable Geometry Turbochgar ge(VGT)
<15%
DPF
√ 200
选择性催化还原
NOx（SCR—Selective Catalytic Reduction）
利用HC作为还原剂进行选择催化还原NOx反应。催化剂有贵金属、 分子筛和金属氧化物三个体系，其催化反应是： NO + HC + O2 → N2 + CO2 + H2O
试验证明，象烷烃、烯烃、芳香烃及柴油本身都能降低NOx的排 放。NOx的转化效率不仅与碳氢化合物的种类有关，还与催化剂的选 择及碳氢的比率有关。由于柴油机本身排出的未燃烃较少，因此需 依靠外加的还原剂，这就需要考虑还原剂的控制机构和存贮机构。
为了解决柴油机排气HC含量低、排气温度变化范围大的问题，可 用多种途径来解决上述问题。如用分子筛在低温吸附贮存HC，升温 时放出HC，促进HC－NOx反应，或者向排气系统中喷入柴油燃料，补 充HC；调配催化剂组成和结构，减少HC的氧化消耗，拓宽温度窗 口，改善NOx还原性能；将还原剂HC改质，转变成还原活性更高的还 原剂，提高HC利用率等等。
在催化器中利用沸石在较低温度下吸附HC，在一定温度下释放 HC，和NOx、O2发生反应。在欧洲循环条件下，NOx转化率可达到 35%，HC + NOx可降低36%，PM可降低32%。
柴油机SCR后处理技术
NH3-SCR系统的含义
NH3-SCR选择性催化还原技术反应机理比较复杂，其利用NH3或尿素 （urea）作为还原剂，在氧浓度高出NOx浓度两个数量级以上的条件 下，在一定的温度和催化剂作用下，将NOx还原为N2和H2O，由于NH3 高选择性地优先还原NOx，而不先与O2反应，故称“选择性催化还原”。
选择性催化还原
NOx（SCR—Selective Catalytic Reduction）
是指利用尾气中还原剂或添加还原剂，在氧浓度高出 NOx浓度两个数量级以上条件下，高选择性地优先把NOx还原 为N2,采用尿素、NH3和HC（乙烯、丙烯、丁烯和丙烷）作为 还原剂的选择催化方法，贵金属、贵金属氧化物、沸石作催 化剂的。
Urea-SCR Reaction Chemistry
Standard SCR reaction
4NH3+4NO+O2
4N2+6H2O
— Equimolar NH3 and NO
★ Fast SCR reaction
（1）
4NH3+2NO+2NO2
4N2+6H2O
— Equimolar NH3 and NOx (NO+NO2)
desulfurization
9 Engine optimization flexibility, Euro Ⅳ
and Euro Ⅴ from the technology platform
9 Require a reductant , usually ammonia
in the form of urea
Why Selective Catalytic Reduction (SCR)?
9 High NOx conversion efficiency (>90%) 9 Wider temperature range than Lean
NOx Trap (LNT)
9 Not sensitive to sulfur in the fuel 9 3%～6% fuel economic benefit 9 Does not require regeneration or
Fast SCR Main reaction in SCR
¾ An effective reduction of NOx for a typical SCR is only achieved aover 250℃
¾ The exhaust temperature is below 200℃ when engine operating on idling or cold start conditions, NOx conversion efficiency dramatically decreases as the temperature goes down
¾ SCR reduction of NOx in the exhaust gas containing a balanced mixture of NO and NO2 can achieve the fast SCR reaction
¾ The fast SCR reaction owning such an effective NOx reduction and a wider temperature window, especially at exhaust temperature in the range of 100℃～250℃。
2007 U.S. Solution
EGR
Exhaust Gas Recirculation (EGR) • Reduces NOx
DPF
Diesel Particulate Filter (DPF) • Reduces PM • Vocational application uses
actively regenerated filter
（2）
— Much fast than reaction (1), the ideal NO:NO2 ratio is 1:1
NO2 SCR reaction
4NH3+3NO2
3.5N2 + 6H2O
— NH3:NO2 at 1.333:1
（3）
1.6 An Important and Fatal Drawback of SCR
NH3-SCR反应的机理
NH3-SCR系统的组成
NH3-SCR系统主要组成
二、 NH3-SCR反应的机理
标准SCR反应
4NH3+4NO+O2 快速SCR反应