【HG化工标准】 甲烷化催化剂活性试验方法

ICS 71. 100. 99
备案号：18175-2006
中化人民北和国化工行业标准
HG/T 2510--2006
代替HG/T25101993
甲烷化催化剂活性试验方法
Test method of activity for methanation catalyst2006-07-26发布
2007-03-01实施
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布前言
本标准代替HG/T2510—1993《甲烷化催化剂试验方法》。本标推与HG/T2510—1993相比主要变化如下：-标准名称修订为：甲烷化催化剂活性试验方法，一增加了安全警告；
一取消了颗粒抗压碎强度、磨耗率、烧失重和镍含量的测定。本标准的附录A、附录B为规范性附录，附录C为资料性附录。本标准由中国石油和化学工业协会提出。HG/T 2510--2006
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（SAC/TC105/SC1）归口。
本标准起草单位：川化股份有限公司催化剂厂。本标准主要起草人：谢建川、周峡。本标准于1993年首次发布，本次为第次修订。I
iiKAoNniKAca=
1范围
甲烷化催化剂活性试验方法
本标准规定了甲烷化催化剂活性的试验方法。HG/T2510—2006
本标准适用于合成氨及制氢系统装置内使气体中少量碳氧化物和氢生成甲烷的甲烷化催化剂。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。GB/T6003.1-1997金属丝编织网试验筛（eqvISO3310-1：1990）HG2509—2004甲烷化催化剂
3原理
警告一一本标准所涉及的试验过程中的原料气和尾气（含H2、CO、CO2和CH4),对人体健康和安全具有中毒、易燃、易爆等危害，现场严禁明火，并且应配有必要的灭火器材和排风设备等预防设施。合成氨生产工艺中的氢氮气或富氢气中含有少量的碳氧化物，在甲烷化催化剂的作用下发生化学反应生成甲烷，其化学反应方程式如下式。通过分析出口气体中二氧化碳体积分数评价催化剂活性。CO+3H2 ---CH4 +H20
CO2 -4H2 -CH4 +2H20
4试验装置
4.1流程
甲烷化催化剂活性试验装置示意图见图1。注：原料气中无硫时，可不用脱硫炉；反应器等温区能达到要求的长度时，可不用预热炉。4.2主要性能
甲烷化催化剂活性试验装置主要性能参数见表1。表1活性试验装置主要性能参数
反应器(1只）规格/mm
反应器等温区长度=/mm
系统压力/MPa
温度/℃
复现性(绝对差值）
a反应器等温区长度的测定按附录A的规定，数
3×10-6
HG/T2510—2006
氢氮气
氢氮气油水分离器；
2-—稳压阀1
3脱硫炉；
-预热炉
5——甲烷化反应器；
5采样
5.1实验室样品
6—--冷凝器
转子流量计：wwW.bzxz.Net
8--配气瓶(罐）；
9———二氧化碳钢瓶。
图1甲烷化催化剂活性试验装置示意图按HG2509—2004中5.3的规定取得。5.2试样
将实验室样品混合均匀，用四分法分取约150g，用1.7mm试验筛（符合GB/T6003.1-1997中R40/3系列)筛除粉末，剔除破碎片，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，称取所需装填量（一般为30mL）的试样（5.2)，精确至0.01g，备用。6试验步骤
6.1原料气
向钢瓶内先后充入适量的二氧化碳、氢氮气（氢气和氮气的体积比为3：1）至钢瓶压力为10MPa静置24h后分析钢瓶内二氧化碳的体积分数。二氧化碳的体积分数应为（1.2士0.1)%。6.2试料的装填
将处理好的粒度为2mm～3mm石英砂装入反应器内，轻轻敲击振实，填至测定等温区时确定的高度，加一层合金网，倒人备好的催化剂试料（5.3）并振实，再加一层合金网，最后再装人石英砂至热电偶套管顶端处，拧紧反应器端头螺母。6.3系统试漏
将装填好的反应器接入试验装置系统，关闭系统所有出口阀和放空阀，通人氢氮气，使系统升压至2.5MPa，停止通气，在5min内其压力不降即可。否则应用发泡液检查，对漏气处进行处理，试漏合格后方可进行试验。
Ti KAoNni KAca-
6.4升温还原
6.4.1甲烷化催化剂升温还原条件见表2。表2升温还原条件
空速/h-!
温度/℃
时间/h
压力/Pa
还原气成分
注：空速相关的气体流量校正参见附录C。浸渍型
HG/T 2510--2006
混合型
氢氮气（氢气和氮气的体积比为3：1)6.4.2插入电热偶，使其热端位于催化剂试料床层内距气体进口10mm处。系统通氢氮气，冷凝器通冷却水，按表2中的升温还原条件进行催化剂试料的升温还原；预热炉，反应器以任意升温速率升至还原温度：脱硫炉同时升温至220℃（新使用的脱硫剂，应预先给其升温还原）；还原结束后降至活性测定温度。
甲烷化催化剂还原的主要化学反应方程式如下式：NiO+H2 --Ni+H20
6.5活性测定
6.5.1活性测定条件
活性测定条件见表3。
表3活性测定条件
试料装填量/mL
系统反应压力/MPa
活性测定温度/℃
空速/h-1
温度/℃
空速/h-1
耐热试验
时间/h
力/Pa
气体成分
6.5.2耐热前活性的测定
浸渍型
7000±200
550±4
300±1
混合型
10000±200
650±4
氢氮气（氢气和氮气的体积比为3：1)通入反应原料气，并在1h内将反应压力升至2.0MPa，按表3中的测定条件稳定2h后，开始分析反应器出口三氧化碳气体体积分数。每隔1h分析一次。直至连续三次分析结果的绝对差值不大于3X10-6为止。取三次连续测定结果的算术平均值作为测定结果。6.5.3耐热后活性的测定
耐热前活性测定之后，将反应原料气切换为氢氮气（氢气和氮气的体积比为3：1)，按表3中的耐热试验条件，尽快升至耐热温度，耐热结束后，降温至300℃，按6.5.2有关步骤进行耐热后活性测定。3
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附录A
(规范性附录）
反应器等温区测定
A.1将反应器内装满粒度为2mm～3mm的石英砂，拧紧螺母，接入活性试验流程中，将热电偶插人热电偶套管内，开始升温。
A.2反应器通氢氮气、调节空速为7000h-1（浸渍型）、10000h-1（混合型）、压力为2.0MPa。升温至活性测定温度，恒温2h后开始测定。A.3将热电偶插到热电偶套管底部，记下其长度和相应的温度，以此作为原点处的温度。先将热电偶向外拉，每拉出10mm，等2min左右，记录稳定后的温度，直到温差2℃以上为止。然后将热电偶向套管内插入，每插人10mm，等2min左右，记录稳定后的温度，直到热电偶插至原点为测完一次。A.4按照A.3的方法重复测定一次，取两次测定（温度差值小于或等于1℃）的共同等温区为该温度下的等温区。
A.5将反应器温度升至耐热温度，压力为常压，稳定2h后，按A.3、A.4的方法测定耐热温度时的等温区，取活性测定温度和耐热温度共同的等温区作为反应器的等温区。等温区的长度应不小于50mm。
A.6当所测温度显示不出等温区时，需将反应器加热部分拆下，调整电炉丝的疏密位置，然后重测等温区。等温区每年至少复测一次。Ti KAoNni KAca-
B.1试样的堆积
附录B
(规范性附录）
催化剂堆积密度的测定
HG/T 2510--2006
将筛分后完整颗粒试样分成若干份，依次加人250mL的量筒内，每加一次，均需将量筒上下振动若干次，反复操作直至振实的试样量为100mL为止。B.2试样的称量
称量振实的 100mL试样(B.1)的质量，精确至0.01g。B.3堆积密度的计算
催化剂雄积密度o,数值以克每毫升(g/mL)表示，按式(B.1)计算：m2m1
式中：
m2--250mL量简和100mL试样的质量的数值，单位为克（g）)，-250 mL量筒的质量的数值，单位为克（g）；V一试样的体积的数值，单位为毫升（mL）。计算结果表示到小数点后两位。取平行测定结果的算术平均值作为测定结果，平行测定结果的相对误差应不大于2.0%。(B. 1)
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C.1气体流量的计算
附录C
(资料性附录)
气体流量的校正
C.1.1根据试料的装量和活性试验的空速，标准状态下气体的体积流量Qo，数值以升每分钟（L/min）表示，按式(C.1)计算：
式中：
空速的数值，单位为每小时（h-1）；SVens
1000×60
试料的体积的数值，单位为毫升（mL）。(C. 1)
C.1.2将标准状态下的气体体积流量Q。换算为校正状态下的气体体积流量Q，数值以升每分钟（L/min)表示，按式(C.2)计算：
式中：
标准状态下大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)(P=101325)；标准状态下的气体体积流量的数值，单位为升每分钟（L/min）；标准状态下的热力学温度的数值，单位为开尔文（K)（T。=273)；测定时室温的热力学温度的数值，单位为开尔文(K)；-测定时实际大气压的数值，单位为帕斯卡(Pa)。C.2湿式气体流量计比对法
将湿式气体流量计与待校转子流量计按图C.1连接。1--原料气进气阀；
一气量调节阀；
一转子流量计；
水压差计：
5---温度计；
湿式气体流量计。
图C.1湿式流量计比对法校正装置(C. 2)
C.2.2调节湿式气体流量计至水平状态，开启溢流阀，加人蒸馏水至溢流为止。待不再溢流时，关闭溢流阀。
C.2.3开启进气阀，通入原料气，用调节阀调节气量，记下湿式气体流量计的起始读数，同时启动秒表，待通过湿式气体流量计的气体体积流量为Q时，立即停秒表；若Q不符合要求时，就需调节进气量直至达符合要求的体积流量时为止。重复测定一一次后将待校流量计上的位置标出，此位置表示当时状态下校正的气体体积流量。
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中华人民共和国
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甲烷化催化剂活性试验方法
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