應用案例與挑戰

1. 典型應用

• 甲烷化（SNG 生產）：

• 示范項目：如冰島的 Carbfix 項目，將 CO?注入地下與玄武巖反應，同時通過固定床反應器合成甲烷。

• 甲醇合成：

• 工業試驗：德國巴斯夫（BASF）開發的 CO?加氫制甲醇工藝，采用固定床反應器，催化劑為 Cu-ZnO-ZrO?。

• 綠色燃料生產：

• 與可再生能源制氫（如電解水）結合，實現 “綠氫 + CO?" 合成零碳燃料（如甲醇、烴類）。

2. 關鍵挑戰

• 熱力學平衡限制：低溫有利于放熱反應平衡，但催化劑活性不足；高溫則降低平衡轉化率，需通過催化劑設計突破（如動力學控制）。

• 水管理：反應生成的水可能稀釋反應物濃度、導致催化劑失活，需配套脫水裝置（如冷凝分離）。

• 催化劑壽命：長期運行中，金屬燒結、積碳或 CO?/ 水汽腐蝕可能導致活性下降，需定期再生或更換。

五、與其他反應器的對比

六、發展趨勢

1. 催化劑創新：

• 開發雙功能或多功能催化劑，實現 CO?加氫一步合成復雜產物（如長鏈烯烴）。

• 納米催化劑（如單原子催化）提高活性位點利用率。

2. 反應器集成：

• 與膜分離、熱回收系統結合，構建高效節能流程（如反應 - 分離一體化）。

3. 低碳工藝：

• 利用太陽能、風能等可再生能源提供反應熱和氫能，實現全流程碳中和。