目前,工业生产中针对多种化工烟气中氮氧化物的脱除,主要采用N20催化分解技术和NO还原技术两段工艺组合方式,其工艺流程长,增加了废气处理成本。采用液相离子交换法制备出负载量为1.5%的Fe-Beta分子筛催化剂。通过活性评价,发现在温度490℃～500℃之间,可以实现催化N2O分解反应的转化率在90%以上,催化NO还原反应的转化率在85%以上。以三维流体动力学软件CFD为基础,建立反应器模型并进行网格无关性验证,得到最适网格数量为90万,通过模型可靠性验证,证明模型是可靠的。根据此模型,在颗粒型催化剂和整体式催化剂上,对N2O分解和NO还原单独进行和协同进行的情况分别进行了模拟。对于颗粒型催化剂反应器,通过改变进口温度、速度、长径比和孔隙率等参数,考察不同条件下反应情况。模拟结果表明,随着反应的进行,反应器内轴向温度逐渐升高;入口温度越高、速度越小,反应转化率越高;长径比和孔隙率越大,反应转化率越高;在颗粒型催化剂上的最适参数为:入口温度500℃,入口气速0.6 m/s,长径比2,孔隙率0.4。采用正方形单孔道代替多孔道的方法对整体式催化剂进行模拟,研究两个反应在整体式催化剂上单独进行时的反应特性。模拟结果表明,孔道内温度及组分浓度对称,在固相或多孔介质中温度最高,在孔道中心处温度最低。温度梯度主要分布在气相主体中,在多孔介质中温度变化很小;在整体式催化剂上最适参数为:入口温度505℃,入口气速1.0 m/s,长径比6。本论文模拟研究了 N2O分解和NO还原在颗粒型催化剂和整体式催化剂上协同进行的反应特性。发现在两种催化剂上,协同反应中NO还原反应受到N2O分解反应的影响比较大,而N2O分解反应基本不受NO还原的影响;协同反应在颗粒型催化剂上的最适参数为:入口温度495℃,入口气速0.5 m/s,长径比2,孔隙率0.4;在整体式催化剂上最适参数为:入口温度500℃,入口气速0.95 m/s,长径比6。本论文针对不同开口形状的整体式催化剂进行研究。发现,在相同操作条件下,反应转化率由高到底依次为圆形、正方形、三角形、正六边形、矩形;压降由高到低依次为三角形、矩形、正方形、六边形、圆形。根据协同反应的模拟结果,建立反应器,针对不加气体分布器和采用筛板分布器两种情况下催化剂床层入口处流场分布情况进行分析和对比,发现加入分布器后,入口处的流场分布更加均匀。进一步研究了筛板分布器的厚度、孔径及自由空间长度对流场的影响。结果表明,设置气体分布器可有效改善气体的分布情况,在分布器的厚度为10 mm,孔径为5 mm,自由空间长度为80 mm时,气体的分布最均匀。