23921天然气一、二段转化催化剂试验方法标准HG T 2273.4-2006.pdf

I C S7 1 . 1 0 0 . 9 9 C 7 4 备案号 : 1 8 1 7 4 一2 0 0 6 HG 中 华 人 民 共 和 国 化 工 行 业 标 准 H G / T2 2 7 3 . 4 一2 0 0 6 代替 HG/ T 2 2 7 3 . 4 一1 9 9 2 天然气一、 二段转化催化剂试验方法 T e s t m c t h o d o f n a t u r a l g a s r e f o r mi n g c a t a l y s t for P r i m a r y a n ds e c o n d a r y r e f o r m e r 2 0 0 6 一 0 7 一 2 6发布2 0 0 7 一 0 3 一 01实施 中 华 少 味民 共 和 国 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会抓 HG/ T2 2 7 3 . 4 一2 0 0 6 前言 本标准代替H G / T2 2 7 3 . 4 一1 9 9 2 天然气一、 二段转化催化剂试验方法 。 本标准与 H G/ T2 2 7 3 . 4 一1 9 9 2 相比主要变化如下 : 增加了前言; 增加了安全警告; 增加了采样; 增加了活性试验装置主要性能; 取消了原标准中的主要化学组分的分析; 取消了原标准中的颗粒径向抗压碎强度的测定; 修改了原标准中的附录A的内容; 取消了原标准中附录B的内容， 修改为催化剂堆积密度的测定; 取消了原标准中的附录C、 附录D。 本标准的附录A、 附录B为规范性附录。 本标准由中国石油和化学工业协会提出。 本标准由全国肥料和土壤调理剂标准化技术委员会化肥催化剂分技术委员会( S A C / TC 105/S CI ) 归 口 本标准起草单位: 西南化工研究设计院。 本标准主要起草人: 韩续良、 姜瑛、 郭雄。 本标准于 1 9 9 2 年首次发布， 本次为第一次修订。 HG/ T2 2 7 3 一 4 一 2 0 0 6 天然气一、 二段转化催化剂试验方法 范围 本标准规定了天然气一、 二段转化催化剂的活性和耐热性能的试验方法。 本标准适用于合成氨、 甲醇及制氢装置中使用的天然气加水蒸气制氢的天然气一、 二段转化催 化 剂。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日 期的引用文件， 其随后所有 的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日 期的引用文件， 其最新版本适用于本标准。 G B / T6 0 0 31 一1 9 9 7 金属丝编织网试验筛( e q vI S O3 3 1 0 一 1， 1 9 9 0 ) G B / T6 6 8 2 分析实验室用水规格和试验方法( G B / T6 6 8 2 一1 9 9 2 ， n e qI S O3 6 9 6 1 9 8 7 ) HG2 2 7 3 . 1 一2 004 天然气一段转化催化剂 HG2 2 7 3 ， 2 一2 0 0 4 天然气二段转化催化剂 HG 2 2 7 3 . 3 一2 0 0 4夭坎气二段 转化热保护剂 3原理 普告本标准所涉及的原料气和尾气( 含 C H 。 、 以) 、 H Z 、 C 伪 ) 对人身安全和健康具有中毒、 易燃、 易姆危险， 实验室通风设备必须良好、 系统必须试漏合格， 严禁明火， 必须配备消防器材。 原料气中的甲烷与一定比例的水蒸气在转化催化剂作用和高温条件下进行转化和变换反应， 生成 一氧化碳、 二氧化碳和氢气。其化学反应方程式如下式， 用气相色谱法分析尾气中的甲烷体积分数。 CH生 +HZ OCO+3 H2 CO+H， 0= 一= C OZ +HZ 4活性试验装里 4 . 1 流程 天然气一、 二段转化催化剂活性试验装置示意图见图 1 。 注: 给水也可采用其他方式， 但应保持给水量稳定、 准确; 天然气采用反应前加压计量， 也可采用反应后减压计量。 HG/ T2 2 7 3 . 4 一2 0 0 6 1 一 1 一1 3 流量计; 2 一 1 一2 一 2 稳压器， 3 脱硫炉; 4 一一蒸发混合器; 5 反应器; 6 贮水罐; 7 水 泵 ; 8 冷却分离器; 9 气体流量计; 10色谱仪。 图 1 活性试验装里示意图 4 . 2 主要性能 天然气一、 二段转化催化剂的活性试验装置主要性能参数见表 1 。 表 1 活性试验装里主要性能参数 项目参数 反应器( 单管) 规格/ mm丸 5 只3 . 5 反应器等温区长度“ / m m 5 0 1 0 0 系统压力( 表压)/MP a毛 5 反应器可控温度/ 簇 10 0 0 复现性( 绝对差值)/%燕 3 反应器等温区的测定按附录A的规定. 5采样 5 . 1 实验室样品 按 HG2 2 7 3 . 1 一2 0 0 4 、 HG2 2 7 3 . 2 一2 0 0 4 和 HG2 2 7 3 . 3 一2 0 0 4 中的采样规定取得。 HG/ T2 2 7 3 . 4 一2 0 0 6 5 ， 2试样 将适量实验室样品放在瓷研钵内研碎， 用孔径 1 . omm和 2 . om m的试验筛( 符合G B / T6 0 03. 1 一 1 9 9 7 中R4 。 / 3 的系 列) 过筛; 并按附录B的规定测定其堆积密度。 5 . 3 试料 根据试样的堆积密度， 称取相当于3 . omL体积的质量的试样(5. 2)， 精确到 。 . 01 9 ， 备用。 6 活性试验步骤 6 . 1 活性试验条件 活性试验条件见表 2 。 表 2活性试验条件 项目 参数 系统压力( 表压)/MP a 3 . 0 0 士 0 . 0 5 试料装填量/ m L 3 . 0 反应温度/ 长 型 催 化 剂 8 00 士 2 短 型 催 化 剂 5 2 0 士 2 水 碳 比 2 . 0 0 士 0 . 0 5 碳空速/ h 一 2 0 0 0 0 士 5 0 0 注: 反应温度指的是反应器内催化剂床层出口截面中心位置的温度( 热电偶套管顶端) 。 62 原料气规格 原料为天然气和水， 天然气组成见表 3 ; 试验用水应符合 G B / T6 6 8 2 规定的三级水。 表 3 原料天然气主要化学组分 项目体积分数/ % 甲烷 ( C H; )李 9 0 . 0 乙烷( qH )( 2 . 5 0 二氧化碳( C O: )簇 0 ， 1 0 氢( H Z )(0 . 1 0 氮 ( N : )夏 2 . 0 0 氖( Ar) 0 ， 1 5 净化后总硫( 以5计)簇 0 ， 5 X1 0 一 6 6 ， 3 活 性测定 63 . 1 试料的装填 6 . 3 . 1 . 1 瓷粒的制备 取适量的瓷环置于瓷研钵内研碎， 用孔径 1 . om m和2 . omm的试验筛( 符合GB / T6 o 03. 1 一1 9 9 7 中R4 。 / 3 的系列) 过筛; 经过酸洗、 水洗处理， 烘干后备 用。 6 . 3 . 1 . 2 试料的装填 称取179 质量的 瓷粒(6. 3 . 1 . 1)， 精确到。 . 019 。 将其与催化剂试料(5 . 3)均匀混合后， 装人反应 器等温区内， 边装边振动， 使其装填紧密， 装填高度为 75 mm80 mm。 HG/ T2 2 7 3 . 4 一 2 0 0 6 6 . 3 . 2系统试漏 反应器接人系统， 缓慢通人氮气( 或天然气) ， 升压到 3 . 00 MP a 进行系统试漏。30m in后系统压力 降不大于。 . 02M P a 为试漏合格。 然后将系统降为常压。 6 ， 3 . 3升温还原 6 . 3 . 3 . 1 将热电偶插人热电偶套管内规定的位置， 以指示并控制反应器温度。检查装置、 仪器和仪表， 使其处于正常运转状态。 6 . 3 . 3 ， 2 向系统内通人氢气， 压力为( 。60士氏10) MP a ， 空速为2o 00 h 一 ; 反应器升温到 8 00 并保 持Z h ， 还原结束。 6 . 3 . 4 测定 6 . 3 . 4 . 1 还原结束时， 燕发混合器的温度应达到 4 80 ， 此时可往蒸发混合器内送水。待确认水已进 人蒸发混合器 3 mlns m in后， 关闭还原氢气; 缓慢通人天然气 表 3)， 小心调节到碳空速约为5 00 h 一 1 ， 系统提压时的水碳比要大于正常运转时的水碳比， 约为5 ; 然后以。 . IMPa/ mm的速度将系统压力升到 3 . O OMPa 。 6 . 3 . 4 . 2 系统压力稳定后， 调整活性试验条件的各项参数( 表 2)至规定值， 稳定运转 Zh 。然后每 15m in一20min用气相色谱仪分析一组尾气中 C H ;的体积分数; 每次试验至少取得 6 组分析数据; 6 组 尾气中C H; 的体积分数的相对误差不大于3%时， 即可以结束试验。取 6 组测定结果的算术平均值， 作为测定结果。. 6 . 3 . 4 . 3 试验结束后， 依次切断天然气、 水、 电， 自然降温， 降压。 7 耐热性能测定 将50 颗催化剂实验室样品( 5 . 1)作为试样， 任意堆放在高温炉内， 关好炉门， 在常压下的空气中逐 渐升温到 1 3 00 ， 升温时间sh 一6h ， 恒温 Zh 。然后自然降温， 取出的催化剂试样不发生粘连及破碎 为其耐热性能合格。 HG/ T2 2 7 3 4 一2 0 0 6 附录A ( 规范性附录) 反应等温 区的测 定 A ， 1 将按(6. 3 . 1 . 1)制备的瓷粒装满反应器并接人到活性试验装置流程中。 A . 2 系统按(6. 3 . 2)试压试漏。 A . 3 系统通氮气， 按空速 2 0 0 。 。h 一 调节好流量， 并升压到 300 MP a 。 A . 4 蒸发混合器升温到 4 80 ， 反应器升温到 8 00 ， 恒温 Zh ， 测定高温段等温区; 然后将反应器降 温到5 20 ， 恒温 Zh ， 测定低温段等温区。 A . 5 将热电 偶插人到测温热电偶套管底端， 记录 其长度和温度; 每次插人20m m ， 保持Z m in 3 m in ， 记录稳定后的温度; 然后将热电偶向外拉出， 每次拉出20 m m， 保持Z m in3 min， 记录稳定后的温度; 按 上述过程重复测定一次， 取两次测定的共同等温区作为该温度下的等温区。 A . 6 先测定 8 00 时的等温区， 再测定5 20 时的等温区; 取 8 00 和 5 20 共有的等温区作为该反 应器的等温区。 A . 7 如果测定出的等温区长度小于80 m m， 则应增加加热炉长度或调整电炉丝的疏密位置， 然后重新 测定等温区。如果测定出的等温区长度大于 1 00 mm， 则应减少加热炉长度或调整电炉丝的疏密位置， 然后重新测定等温区， 等温区内的温差应小于2， 等温区长度应在 80 m m一1 00 mm之间。 A . 8 根据所测等温区长度， 确定试料在反应器中的装填位置和热电偶插人长度。 HG/ T2 2 7 3 . 4 一 2 0 0 6 附录B ( 规范性附录) 催化荆堆积密度的测定 B . ， 试样的堆积 将备用试样(5. 2)分为若干份， 依次加人到 10 mL的量筒里; 每加一次， 将量筒振动若干次， 重复操 作直到振实的 试样量为10 m L 。 B . 2 试样的称t 用天平称量已振实的 10 m L试样( B . 1)的质量， 精确到 。 . 01 9 。 B . 3 堆积密度的计算 催化剂堆积密度p ， 数值以克每毫升( 9 / m L ) 表示， 按式( B . 1)计算: p 一 塑 于 竺.·· ··· ··， ··· ··· ·· ··· ··· ·· ·· · ···· · ···· ··· ·· Bl， 式 中: mZ 10 mL量筒和 10 m L试样的质量的数值， 单位为克( 9 ) ; m l 10 m L量筒的质量的数值， 单位为克( 9 ) ; V 试样的体积的数值， 单位为毫升( m L ) 。 取平行测定结果的算术平均值为测定结果， 平行测定结果的相对误差不大于2 . 。%。