HG∕T 2780-2016 一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)方法

ICS71.100.99代替HG/T2779～2780—2009及其低壓活性試驗(yàn)方法2016-10-22發(fā)布2017-04-01實(shí)施IHG/T2779—2016一氧化碳耐硫變換催化劑 HG/T2780—2016一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)方法 ICS71.100.99代替HG/T2780—2009一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)方法2016-10-22發(fā)布2017-04-01實(shí)施HG/T2780—2016本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)代替HG/T2780—2009《一氧化碳耐硫變換催化劑試驗(yàn)方法(低壓部分)》。與HG/T2780—2009相比，除編輯性修改外主要技術(shù)變化如下：——修改了一氧化碳耐硫變換催化劑主要性能參數(shù)(見表1,2009年版的表1);——修改了試驗(yàn)步驟中的部分內(nèi)容(見6,2009年版的6);——修改了附錄A、附錄C、附錄D(見附錄A、附錄C、附錄D,2009年版的附錄A、附錄C、附錄D)。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)化工催化劑分技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC63/SC10)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：南化集團(tuán)研究院、湖北雙雄催化劑有限公司、淄博魯源工業(yè)催化劑有限公司、華爍科技股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：史志剛、周志斌、徐東剛、李新懷、陳延浩。本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：——HG2780—1996;HG/T2780—2009。11HG/T2780—2016一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)方法警告——本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的試驗(yàn)用原料氣和尾氣(含H?、N?、CO、H?S、CH?、CO?、CS?)對(duì)人本標(biāo)準(zhǔn)適用于工況壓力小于3.0MPa的合成氨及制氫等裝置中一氧化碳加水蒸氣制氫用一氧化件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6003.1試驗(yàn)篩技術(shù)要求和檢驗(yàn)第1部分：金屬絲編織網(wǎng)試驗(yàn)篩HG/T2779一氧化碳耐硫變換催化劑3原理一氧化碳與水蒸氣在催化劑作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳和氫氣。其化學(xué)反應(yīng)方程式CO+H?O—一CO?+H?用氣相色譜儀(或其他一氧化碳分析儀)分析反應(yīng)前后氣體中一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)，計(jì)算出其一一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)裝置示意圖見圖1。HG/T2780—20164-14-135放空冷凝水D說(shuō)明：3氣體混合瓶；5——汽化器； 7——計(jì)量管；12-1,12-2——堿洗瓶；圖1一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)裝置示意圖一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)裝置主要性能設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。表1一氧化碳耐硫變換催化劑低壓活性試驗(yàn)裝置主要性能設(shè)計(jì)參數(shù)最高使用壓力/MPa最高使用溫度/℃平行性(絕對(duì)差值)/%≤2復(fù)現(xiàn)性(絕對(duì)差值)/%≤3a反應(yīng)器等溫區(qū)長(zhǎng)度的測(cè)定按附錄A的規(guī)定。6章和第7章的規(guī)定。HG/T2780—2016按HG/T2779的規(guī)定取得。5.2試樣取適量實(shí)驗(yàn)室樣品，用孔徑為4.0mm和5.0mm的試驗(yàn)篩(符合GB/T6003.1中R40/3系列)篩分。取粒度為4.0mm～5.0mm的試樣，按附錄B的規(guī)定測(cè)定其堆積密度。5.3試料根據(jù)試樣的堆積密度稱取30mL對(duì)應(yīng)質(zhì)量的試樣，精確至0.1g,待用。6試驗(yàn)步驟6.1原料氣原料氣(以體積分?jǐn)?shù)計(jì))由一氧化碳(28%～32%)、二氧化碳(6%～10%)、氫氣(35%~55%)、總硫(以H?S計(jì))大于0.007%、氧氣小于0.5%,其余為惰性氣體組成。6.2試料的填裝在反應(yīng)器的反應(yīng)管底部墊一層不銹鋼篩板，將處理好的粒度為4mm～6mm的瓷球裝入反應(yīng)器內(nèi)，敲實(shí)，填至測(cè)定等溫區(qū)時(shí)所確定的位置。再在瓷球上加一層不銹鋼篩板，將催化劑試料(見5.3)分次小心倒入反應(yīng)管內(nèi)，輕輕敲擊管壁使催化劑床層裝填緊密、均勻、平整，測(cè)量其催化劑床層裝填高度。然后加上一層不銹鋼篩板，不銹鋼篩板上再裝入適量的粒度為4mm～6mm的瓷球，輕輕敲實(shí)。擰緊反應(yīng)器螺帽，將反應(yīng)器接入試驗(yàn)系統(tǒng)。6.3系統(tǒng)試漏打開原料氣總閥，向系統(tǒng)內(nèi)通入原料氣，壓力為0.8MPa。關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn)、出口閥門。保持2h,若系統(tǒng)壓力下降小于0.05MPa,視為合格。試漏符合要求后停氣，將熱電偶插入熱電偶套管內(nèi)，使其熱端位于氣體入口催化劑床層內(nèi)5mm處。6.4升溫硫化向反應(yīng)器內(nèi)通入原料氣，空速為750h-1(空速相關(guān)流量的校正見附錄C),系統(tǒng)壓力為常壓。其升溫硫化操作按表2的規(guī)定。反應(yīng)器溫度升至180℃時(shí)，開始向原料氣中配入總硫(以H?S計(jì))為50g/Nm3~70g/Nm3的硫化劑，直至反應(yīng)器溫度從350℃降至250℃時(shí)停止配硫，硫化結(jié)束。表2硫化操作條件溫度范圍/℃升溫速率/(℃/h)所需時(shí)間/h室溫～250406204自然降溫6.5活性的測(cè)定硫化結(jié)束后，將汽化器升溫至約280℃、保溫管升溫至約180℃,切換原料氣閥門，控制并調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力為0.8MPa±0.02MPa、原料氣空速為2500h-1±50h-1、水蒸氣與原料氣體積比為0.5±0.02(水蒸氣與原料氣體積比的測(cè)定見附錄D)、活性測(cè)定溫度為200℃±1℃,穩(wěn)定并保持3h后，每隔1.5h～2.0h測(cè)定一次反應(yīng)器進(jìn)出口氣體中的一氧化碳體積分?jǐn)?shù)，計(jì)算其一氧化碳轉(zhuǎn)化率。當(dāng)連續(xù)3次一氧化碳轉(zhuǎn)化率的極差值不大于1.0%時(shí)，可以結(jié)束試驗(yàn)。關(guān)閉原料氣總閥，系統(tǒng)排空降壓，同時(shí)排放冷凝器中的冷凝水。當(dāng)系統(tǒng)降至常壓時(shí)，關(guān)閉平流泵，停止注水。最后切斷系統(tǒng)電源。7結(jié)果計(jì)算活性以一氧化碳轉(zhuǎn)化率E計(jì)，按公式(1)計(jì)算：91——原料氣中一氧化碳體積分?jǐn)?shù)，以%表示；92——變換氣中一氧化碳體積分?jǐn)?shù)，以%表示。取3次連續(xù)測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果，3次連續(xù)測(cè)定結(jié)果的極差值應(yīng)不大于1.0%。HG/T2780—2016(規(guī)范性附錄)反應(yīng)器等溫區(qū)長(zhǎng)度的測(cè)定A.1裝填在反應(yīng)器底部墊一層不銹鋼篩板，裝滿直徑為4mm～6mm的瓷球，敲實(shí)，擰緊封頭螺母。將反應(yīng)器接到活性試驗(yàn)裝置中，試壓、試漏至合格，向熱電偶套管內(nèi)插入熱電偶。A.2測(cè)定步驟向反應(yīng)器內(nèi)通入原料氣并升溫，將溫度、壓力、空速、水蒸氣與原料氣體積比控制在活性試驗(yàn)條件下，待條件穩(wěn)定2h后開始測(cè)定等溫區(qū)。具體按下列步驟進(jìn)行：a)將熱電偶插入反應(yīng)器熱電偶套管內(nèi)的適當(dāng)位置，記下熱電偶插入反應(yīng)器熱電偶套管內(nèi)的長(zhǎng)度和相應(yīng)的溫度(即原點(diǎn)處的溫度)。將熱電偶沿反應(yīng)器熱電偶套管向外拉，每拉出10mm,等待2min～3min,記錄穩(wěn)定后的溫度，直至溫度相差2℃以上為止。隨后再將熱電偶向套管內(nèi)插入，方法同上，直到熱電偶插到原點(diǎn)位置為測(cè)定一次。按上述步驟重復(fù)測(cè)定一次，取兩次測(cè)定的共同區(qū)間為該溫度下的等溫區(qū)。b)將反應(yīng)器溫度升至420℃恒溫，待條件穩(wěn)定2h后，按a)的步驟測(cè)定210℃下的等溫區(qū)。c)取200℃和420℃的共同區(qū)間作為該反應(yīng)器的等溫區(qū)，該區(qū)間長(zhǎng)度即為反應(yīng)器等溫區(qū)長(zhǎng)度，單位為mm。等溫區(qū)內(nèi)的溫度差值應(yīng)不大于1℃,等溫區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)不小于50mm。若所測(cè)量溫度顯示不出等溫區(qū)，需將反應(yīng)器拆下，調(diào)整電爐絲的疏密位置，然后重測(cè)等溫區(qū)。A.3等溫區(qū)的確定根據(jù)測(cè)得的等溫區(qū)長(zhǎng)度確定反應(yīng)器底部裝填瓷環(huán)的高度和催化劑試料裝填高度，計(jì)算出熱電偶的插入長(zhǎng)度。55(規(guī)范性附錄)催化劑堆積密度的測(cè)定B.1試樣的堆積將適量的試樣(見5.2)分成若干份，依次加入250mL量筒內(nèi)，每加一次均需將量筒上下振動(dòng)若干次，直至試樣在量筒內(nèi)的位置不變?yōu)檎駥?shí)，反復(fù)操作，直至振實(shí)的試樣量為100mL。B.2試樣的稱量稱量振實(shí)的100mL試樣(見B.1)的質(zhì)量，精確至0.1g。B.3堆積密度的計(jì)算催化劑堆積密度p,數(shù)值以克每毫升(g/mL)表示，按公式(B.1)計(jì)算：m?——250mL量筒和100mL試樣的質(zhì)量的數(shù)值，單位為克(g);m?——250mL量筒的質(zhì)量的數(shù)值，單位為克(g);V-—試樣的體積的數(shù)值，單位為毫升(mL)。計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字?！?B.1)取平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果，平行測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差應(yīng)不大于2.0%。6HG/T2780—2016(規(guī)范性附錄)轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量的校正C.1校正裝置濕式氣體流量計(jì)比對(duì)法流量校正裝置示意圖見圖C.1。說(shuō)明：1——原料氣進(jìn)氣閥；3-—-轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4——水壓差計(jì)；5——溫度計(jì)；6—-濕式氣體流量計(jì)；7-——放空。圖C.1濕式氣體流量計(jì)比對(duì)法流量校正裝置示意圖首先調(diào)節(jié)好濕式氣體流量計(jì)的水平，再擰開水位溢流孔的螺帽，向濕式氣體流量計(jì)內(nèi)加入蒸餾水。當(dāng)水由溢流孔漫出時(shí)，停止加水。待溢流孔不漫水時(shí)，擰緊溢流孔螺帽。C.2校正步驟打開進(jìn)氣閥，氣體經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)入濕式氣體流量計(jì)，用考克調(diào)節(jié)氣體流量的大小。記下濕式氣體流量計(jì)的起始，同時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)。當(dāng)濕式氣體流量計(jì)計(jì)量一定量氣體體積時(shí)，按下秒表，記下時(shí)間和濕式氣體流量計(jì)的終止讀數(shù)，計(jì)算氣體的體積流量。調(diào)節(jié)氣體流量大小，重復(fù)測(cè)定，直至氣體體積流量合格為止，確定轉(zhuǎn)子流量計(jì)內(nèi)浮子上端面的刻度位置。C.3結(jié)果計(jì)算C.3.1硫化時(shí)原料氣空速硫化時(shí)原料氣的體積流量Q?,數(shù)值以毫升每分鐘(mL/min)表示，按公式(C.1)計(jì)算：…(C.1)SV空速的數(shù)值，單位為每小時(shí)(h-1);Vcat——催化劑試樣的體積的數(shù)值，單位為毫升(mL);po——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓的數(shù)值，單位為帕斯卡(Pa)(po=101325);p——測(cè)定時(shí)的大氣壓的數(shù)值，單位為帕斯卡(Pa);T——測(cè)定時(shí)的室溫的熱力學(xué)溫度的數(shù)值，單位為開爾文(K);T?——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度的數(shù)值，單位為開爾文(K)(To=273)。C.3.2活性測(cè)定時(shí)原料氣空速活性測(cè)定時(shí)原料氣的體積流量Q?,數(shù)值以毫升每分鐘(mL/min)表示，按公式(C.2)計(jì)算：式中：SV——空速的數(shù)值，單位為每小時(shí)(h-1);Vcat——催化劑試樣的體積的數(shù)值，單位為毫升(mL);po——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓的數(shù)值，單位為帕斯卡(Pa)(po=101325);p——測(cè)定時(shí)的大氣壓的數(shù)值，單位為帕斯卡(Pa);T——測(cè)定時(shí)的室溫的熱力學(xué)溫度的數(shù)值，單位為開爾文(K);To——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度的數(shù)值，單位為開爾文(K)(To=273);φ1——原料氣中一氧化碳體積分?jǐn)?shù)，以%表示；E——一氧化碳轉(zhuǎn)化率，以%表示。(規(guī)范性附錄)水蒸氣與原料氣體積比的測(cè)定D.1測(cè)定裝置測(cè)定裝置示意圖見圖1。D.2測(cè)定步驟D.2.1水消耗速率的測(cè)定啟動(dòng)平流泵，將平流泵的流量選擇置于某一數(shù)據(jù)，待系統(tǒng)穩(wěn)定10min后，關(guān)閉玻璃下口瓶的出口考克，讓計(jì)量管中的水進(jìn)入平流泵，記下計(jì)量管中水的初始讀數(shù)(V?)并用秒表同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)間達(dá)到約10min時(shí)，記下計(jì)量管中水的終止讀數(shù)(V?)。D.2.2冷凝分離后的原料氣流量的測(cè)定啟動(dòng)平流泵的同時(shí)向系統(tǒng)內(nèi)通入原料氣(反應(yīng)器內(nèi)全裝瓷球),調(diào)節(jié)和控制原料氣流量，同時(shí)向冷凝器內(nèi)通入冷卻水，保持系統(tǒng)穩(wěn)定，尾氣通入濕式氣體流量計(jì)。在測(cè)定水消耗速率的同時(shí)記下濕式氣體流量計(jì)的初始讀數(shù)V?,并用秒表同時(shí)計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)間到約10min時(shí)，記下濕式氣體流量計(jì)的終止D.3結(jié)果計(jì)算D.3.1水消耗速率水消耗速率Q水，數(shù)值以毫升每分鐘(mL/min)表示，按公式(D.1)計(jì)算：式中：V?——水的初始讀數(shù)的數(shù)值，單位為毫升(mL);V?———水的終止讀數(shù)的數(shù)值，單位為毫升(mL);t——測(cè)定所用時(shí)間的數(shù)值，單位為分鐘(min)。D.3.2原料氣流量原料氣流量Q氣，數(shù)值以升每分鐘(L/min)表示，按公式(D.2)計(jì)算：式中：V?——濕式氣體流量計(jì)的初始讀數(shù)的數(shù)值，單位為升(L);V?——濕式氣體流量計(jì)的終止讀數(shù)的數(shù)值，