基于人工神经网络和遗传算法的甲烷制氢催化剂设计

通过筛选辅助组分和制备方法,制备了一种用于甲烷直接制氢的Fe₃O₄复合氧化物催化剂。应用人工神经网络建立了该催化剂的配方模型,对人工神经网络模型学习算法、激活函数以及网络结构进行了考察,确定了该催化剂辅助设计的步骤及模型的网络结构,将Levenberg-Marquardt方法用于网络的训练,改进了网络的收敛特性,最终获得了泛化能力较强的人工神经网络配方模型。以建立的模型为目标函数,采用改进的混合遗传算法作为优化方法,经过6轮优化,获得了一系列较优的甲烷直接制氢的Fe₃O₄复合氧化物催化剂配方。选用其中一种优化获得的配方进行甲烷制氢反应,催化剂寿命和氢气生成速率分别达到4.46 h和1.16 mmol·min^-1·（g Fe）^-1,优于以往报道的催化剂。     

高性能甲烷催化重整制氢催化剂的研究进展

对高性能甲烷催化重整制氢催化剂的研究现状做了梳理,包括催化剂的种类、不同载体、不同助剂等,高性能Ni系催化剂的开发是甲烷催化重整制氢工艺的关键技术。     

甲烷水蒸汽重整反应制氢催化剂的研究进展

介绍了包括镍基和贵金属基甲烷水蒸汽重整反应制氢催化剂的最新研究进展。分析了催化剂的活性组分、载体和助剂对催化剂的活性和稳定性的影响。最后,对甲烷水蒸汽重整反应制氢催化剂未来的研究方向进行了展望。     

转化制氢催化剂还原过程中的甲烷裂化反应

一、前言一段催化剂的还原,因为处于系统开工之前,缺乏氢源。以天然气为原料的合成氨厂,往往使用水蒸汽和天然气混合气还原。对于甲烷和水蒸汽的还原作用,我们曾在φ6毫米的微型反应器中进行过试验。当填充催化剂粉末为0.2克(近似活塞流进料),碳水比=1:7,温度800℃,常压还原4小时后,分析还原镍,经反复实验未发现有明显还原迹     

制氢新催化剂

Synetix公司开发了一种镍基预转化催化剂(CRG-LH)可用于制氢厂提高产量。这是一种用沉淀法制取的催化剂,活性镍有良好的分散性及高表面积,催化剂被硫和氯化物等毒物屏蔽的可能性也减少了。该催化剂的抗烧结性及热安定性好,加入铬可减少生成聚合胶质。预转化是使重质烃类首先转化,然后使二氧化碳甲烷化,可使新建装置用多种原料时在低水碳比下灵活操作,也可尽量减少蒸汽输出,并使原料尽量转化为氢气。对现有装置改造可有助于蒸汽转化炉脱瓶颈。该公司还开发了超净化吸收剂Puraspec2084,可降低原料气中的硫含量,从而提高转化催化剂寿命。Pu…     

非贵金属M/TiO2催化剂上甲烷和二氧化碳光催化干重整制氢

以TiO2为载体,通过正交设计,采用浸渍法制备了Ni、Co和Cu等非贵金属负载型催化剂,进行CH4和CO2光催化干重整制氢活性评价,并采用TPR、XRD、FT-IR和BET对催化剂的氧化还原性、晶体结构和织构特征进行表征.结果表明,在600℃焙烧的9％Ni/TiO2催化剂上于750℃反应40 min,CH4转化率和H2...     

甲烷催化裂解制氢和碳纳米材料研究进展

甲烷通过催化裂解反应可生成不含碳氧化合物（CO_x）的高纯氢和碳纳米材料（如碳纤维或碳纳米管等）,对我国能源结构的调整及新材料的应用具有重要意义。与其他制氢工艺相比,甲烷催化裂解制氢工艺具有反应过程简单、产物清洁无污染、反应成本低等优点,因此该工艺具有重要的工业应用前景。本文重点阐述了催化剂（活性组分、催化剂载体、制备方法等）以及反应条件（催化剂还原条件、空速、反应温度等）对甲烷转化率、氢气产率和碳纳米材料（形貌和产量）的影响并对甲烷催化裂解反应机理、催化剂的失活与再生进行了概述。甲烷催化裂解反应目前仍处于实验室研究阶段,高效催化剂的研制以及流化床反应器的优化是该反应实现工业化应用的必要前提。     

基于甲烷化反应的催化剂颗粒设计与过程强化

甲烷化反应过程的主要问题是“烧结”和“积炭”。基于甲烷化反应的强放热、减分子特性和对反应机理的认识,从催化剂与反应器的匹配性角度,论述了当前的主要甲烷化工艺、甲烷化催化剂、甲烷化反应及过程强化方法。流化床技术可有效防止催化剂的积炭和烧结,从与流化床反应器匹配的催化剂结构设计源头出发,制备具有耐磨损、易流化、低密度的高活性甲烷化催化剂,是流化床甲烷化发展的一个重要途径。     

基于催化剂防护及SNG品质的甲烷化工艺设计

描述了甲烷化过程中发生的主要反应,指出多级循环绝热固定床是适合完全甲烷化的成熟工艺。着重分析了甲烷化催化剂4种失活模式:高温烧结、硫中毒、析碳及羰基镍形成带来的活性流失,指出有效的应对措施是:循环气稀释进气CO反应浓度、进一步深度脱硫、保持高温水汽比及开停车过程N2置换。基于煤基合成气甲烷化过程中所有耗氢反应物质的量的配比平衡,推导了进气组分配比模数公式,提出了以平衡模值为基点建立模数调节区间的方法,端点模值对应SNG最低的质量保证值。实例证明以此方法可得到预期的SNG组分,并验证了所得SNG是一种优质清洁的替代性天然气。     

甲烷合成工艺和催化剂探讨

主要介绍了煤制天然气的发展历史、发展现状,甲烷合成反应基本原理,工业化甲烷合成工艺开发及应用进展,对比了不同工艺的优缺点;对比了甲烷合成催化剂,并分析了工业化甲烷合成催化剂的失活原因。     

新型加氢催化剂和甲烷化催化剂开发成功

自70年代后期发现二氧化钛载体具有“金属-载体的强相互作用”,使其催化剂的性能发生很大的改变.这种现象引起了各国催化剂研究工作者的极大兴趣,成为近十几年国际催化方面的一个活跃领域,研究成果很多。我国在80年代前期已开始了二氧化钛载体的研究,十余年来,取得了较大的进展。近两年来,国内二     

熔融金属法甲烷裂解制氢和碳材料研究进展

熔融金属法甲烷裂解技术作为近年来新兴的制氢技术,有效地解决了传统甲烷热裂解或催化裂解高能耗、低转化率以及催化剂失活等问题,避免了甲烷蒸汽重整制氢工艺高碳排放。在制氢的同时还能生产出具有附加值的碳产品,因而受到各方广泛关注。本文总结了熔融金属法甲烷裂解技术研究进展,并围绕工艺流程、反应机理、熔融介质的选择以及反应器设计等方面展开,给出了液相介质是否起催化作用的两类甲烷裂解反应机理,并详细阐述了熔融介质选择原则、发展趋势以及不同类型熔融介质的优缺点。再者,技术经济性以及温室气体减排量也在文中详细体现,进一步论证了该工艺的可行性和潜在效益。此外,文中还给出了未来技术发展趋势和建议,指出调控碳材料形貌,使之向高附加值碳材料转变应是未来重点发展方向之一。     

炭催化甲烷裂解制氢研究进展

综述了炭催化甲烷裂解制氢的研究进展,重点阐述了具有不同孔结构特征的微孔炭、介孔炭和金属负载型炭催化剂在甲烷催化裂解制氢过程中的催化性能和影响规律。与微孔炭具有较高初始活性、较低稳定性相比,介孔炭或具有微孔/介孔结构的多级孔结构炭材料表现出更高的催化活性和寿命;将金属负载于炭材料制得的金属负载型催化剂可同时利用金属的高活性和炭材料相对较高的稳定性提高催化裂解甲烷性能。该文还对炭催化甲烷裂解机理进行概述,指出通过调控炭材料结构与组成、提高甲烷催化裂解性能和加强对炭催化甲烷裂解机理研究是今后发展的方向。     

活性炭催化分解甲烷制氢研究进展

综述了国内外活性炭催化甲烷制氢的研究进展,主要集中在活性炭的纹理特征和表面化学性质对催化甲烷性能的影响,活性炭失活机理。煤作为活性炭前体和热源,由于研究时间不长,有许多进一步发展的空间,今后,可以将重点放在活性炭颗粒表面发生的化学反应机理以及甲烷分解和活性炭重新活化的机理等方面,从而优化活性炭的性质和操作参数,在活性炭催化甲烷制氢机理方面有所突破。     

基于催化剂活性分布的甲醇重整制氢研究

为了探索填充床内催化活性分布对甲醇重整制氢的影响,文中采用铜基催化剂设计了3种不同活性布置的催化剂床层,并在管式反应器内开展了实验研究,考察了3种不同活性分布的床层上空速和温度对甲醇转化率及产氢速率的影响。通过甲醇蒸汽重整实验表明,3种床层上甲醇转化率及产氢速率随着反应温度和空速的变化规律相同。但床层Ⅰ的催化剂布置形式,改善了局部热效应,提高了催化剂的利用效率。结果显示:床层Ⅰ的催化剂布置形式优于其他2种催化剂布置形式;相同催化剂用量下,床层Ⅰ中的甲醇转化率比床层Ⅱ的甲醇转化率提高9.91%;最佳的活性布置方式是,催化剂用量由反应器入口到出口梯级增加。且在甲醇裂解实验中,床层Ⅰ中的H2体积分数高于床层Ⅱ中的。     

甲烷催化裂解制氢技术研究进展

介绍了甲烷制氢的主要技术途径及甲烷裂解制氢的反应机理,综述了甲烷裂解制氢不同催化剂的研究进展,包括单金属催化剂、多金属催化剂、碳质催化剂及不同载体的研究进展和发展趋势,简述了微波辐射、等离子体等甲烷催化裂解制氢新技术,并对甲烷催化裂解制氢研究方向进行了展望。     

甲烷重整制氢的研究现状分析

介绍了传统及等离子体甲烷重整制氢技术,归纳分析了传统甲烷制氢技术催化剂的最新进展及工艺优化,并对等离子体甲烷制氢技术及制氢能效进行了总结。通过对2种技术的分析、比较,提出存在的问题及应用前景。     

甲烷自热重整制氢技术的研究进展

综述了甲烷自热重整反应制氢的研究进展情况,介绍了催化剂的活性组分、助催化剂、载体、钙钛矿型催化剂的研究现状以及新的研究动向,并对积碳的形成及消除进行了简单介绍;另外,对金属膜分离法、水煤气变换法及一氧化碳选择性氧化法等氢气纯化方法进行了讨论,指出钯膜反应器的甲烷转化率高,且能直接得到纯净的氢气。     

分步法分解硫化氢制氢和硫黄催化剂研究进展

硫化氢(H₂S)不仅是一种剧毒且高腐蚀性气体,更是蕴含丰富氢能和硫元素的宝贵资源。在国家能源战略需求和双碳目标下,实现天然气藏中H₂S的低碳高值利用是天然气开发的必然发展趋势。分步法是一种可在较低温度区间将H₂S高值转化为H₂和硫黄的方法,具有H₂S分解效率高、能耗低的优点,但存在循环效率差、硫黄回收困难、反应过程机理认识浅薄等问题。为了深入了解分步法分解H₂S的研究现状和面临问题,本文主要综述了分步法的反应原理、发展历程、活性催化剂的研究进展,重点概述了金属硫化物和金属这两类催化剂的活性测试结果及具体反应过程,并对分步法分解H₂S所面临的关键问题进行了总结与展望。本文指出分步法最大问题在于催化剂硫化产氢和分解脱硫过程机理尚不明晰,使得催化剂的优化设计缺乏指导,从而导致分步法循环效率低。未来应当借助更多原位表征技术和理论模拟计算认识转化过程机理,同时加强相关实验设计以衡量不同催化剂优劣,开发出适用于分步法高效循环过程的催化剂。