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。
反應器類型 | 優勢 | 劣勢 | 適用場景 |
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固定床 | 結構簡單、催化劑利用率高 | 傳熱差、需定期更換催化劑 | 小規模試驗、催化劑壽命長 |
流化床 | 傳熱效率高、適合強放熱反應 | 催化劑磨損大、返混導致選擇性低 | 大規模生產、需連續再生催化劑 |
膜反應器 | 原位分離產物、突破平衡限制 | 膜材料成本高、易堵塞 | 實驗室研究、高附加值產物 |
催化劑創新:
反應器集成:
低碳工藝:
通過優化固定床反應器設計與催化劑性能,CO?加氫技術有望成為碳捕集、利用與封存(CCUS)的核心環節,為全球碳中和目標提供關鍵支撐。