【其他行业标准】 氧化锌脱硫剂硫容试验方法

ICS71.100.99
备案号：47132—2014
中华人民共和国化工行业标准
HG/T2513--2014
代替HG/T2513—2006
氧化锌脱硫剂硫容试验方法
Thet method of zinc oxide desulfurization sorbent2014-10-29发布
2015-04-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。HG/T2513—2014
本标准代替HG/T2513—2006《氧化锌脱硫剂硫容试验方法》，与HG/T2513一2006相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：修改了规范性引用文件中的部分引用标准（见2，2006年版的2）；增加了不锈钢反应管（见表1)；修改了试验步骤中的部分内容（见6，2006年版的6）。本标准由中国石油和化学工业联合会提出。本标准由全国化学标准化技术委员会化工催化剂分技术委员会（SAC/TC63/SC10）归口。本标准起草单位：西北化工研究院、西安元创化工科技股份有限公司、南化集团研究院。本标准主要起草人：蔡培新、房昆利、刘淑婷、王晓艳。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-HG/T2513—1993、HG/T2513--2006。I
1范围
氧化锌脱硫剂硫容试验方法
本标准规定了氧化锌脱硫剂硫容的试验方法。HG/T2513—2014
本标准适用于合成氨、制氢、合成甲醇等原料气中脱除硫化氢和部分有机硫化物的氧化锌脱硫剂。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6003.1试验筛技术要求和检验第一部分：金属丝编织网试验筛化学试剂标准滴定溶液的制备
GB/T601
化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备GB/T603
GB/T6682
HG/T2508
3原理
分析实验室用水规格和试验方法氧化锌脱硫剂
氧化锌与硫化氢或部分有机硫化物发生化学反应生成硫化锌；二氧化锰在氢气存在下与硫化氢或部分有机硫化物反应生成硫化锰，从而将原料气中的硫化物脱除，其化学反应式如下。用燃烧法中和法测定并计算出脱硫剂的硫容。ZnO+H2S-ZnS+HO
ZnO+COSZnS+CO2
MnO+H2SMnS+HO
MnO+COSMnS+CO2
4试验装置
4.1流程
氧化锌脱硫剂硫容试验装置示意图见图1。HG/T2513—2014
硫化氢气
氢氮气
说明：
1-1~1-5-
2-1~2-5-
过滤干燥瓶；
转子流量计；
饱和器：
自动加水器；
电炉；
气体混合器；
4.2主要性能
反应管；
反应加热炉
冷凝器；
气水分离器：
湿式气体流量计。
电加热
氧化锌脱硫剂硫容试验装置示意图氧化锌脱硫剂硫容试验装置主要性能设计参数见表1。表1硫容试验装置主要性能设计参数项
反应器中反应管的规格/mm
反应器等温区长度*/mm
使用压力
最高使用温度/℃
平行性(绝对差值)/%
复现性(绝对差值)/%
α反应器等温区长度的测定见附录A。4.3校验
性能参数
$11×1.5（硬质玻璃管或不锈钢管）45
正常情况下，试验装置的平行性、复现性每年用参考样或保留样至少测定1次，其测定方法按第6章的规定。
5采样
5.1实验室样品
按HG/T2508的规定取得。
5.2试样
取适量实验室样品置于瓷研钵内，破碎研细，用孔径为0.85mm和1.18mm的试验筛（符合GB/T6003.1中R40/3系列）筛分。取粒度为0.85mm～1.18mm的试样，按附录B的规定测定其2
堆积密度。
5.3试料
根据试样的堆积密度，称取2.0mL对应质量的试样，精确至0.01g，待用。6试验步骤
HG/T2513—2014
警告：本标准所涉及的原料气和尾气（含H2S、H2、N2）对人体健康和安全具有中毒、易燃、易爆危害，必须严防系统漏气，现场严禁有明火，并且应配有必要的灭火器材和排风设备等预防措施。
6.1原料气
原料气为氢氮气（氢氮体积比为3：1）和硫化氢（4g/m3～6g/m2）组成的混合气体，其中氧气的体积分数应小于0.2%。
6.2试料的装填
将处理干净的粒度为1.40mm～2.00mm的石英砂或玻璃球用紧堆法装填到反应管内至测定等温区所确定的位置，在上面垫一层玻璃布，将脱硫剂试料（5.3）分次慢慢倒人反应管内，边倒边用木棒轻轻敲打反应管壁，使催化剂床层装填紧密、均匀、平整，然后垫一层玻璃布，再用石英砂或玻璃球装填至距反应管入口截面10mm左右的位置。将反应管放入反应加热炉内并接入系统，用氢氮气进行试漏，确保系统试漏不漏气。将热电偶插人脱硫剂试料床层中部。6.3升温还原
向反应器内通人氢氮气（氢氮体积比为3：1），空速为1000h-1，压力为常压。反应炉以150℃/h左右的速率升温。对于含有MnO2的脱硫剂，先升温至260℃恒温0.5h后，再将温度降至220℃恒温保持；对于不含MnO2的脱硫剂，直接升温至220℃。同时将保温管升温至150℃。6.4硫容的测定
还原结束后，按表2的要求进行试验。向氢氮混合气中配入硫化氢气体，使原料气中硫的质量浓度为4g/m3～6g/m3，硫质量浓度的测定按附录E的规定。当脱硫剂试料吸硫数小时后（视硫容大小而定），开始每隔1h按附录E的规定测定尾气中硫的质量浓度。若发现含硫量增高，改为每隔30min或15min测定1次。若尾气中硫的质量浓度超过0.4mg/m3，应立即连续再测定2次，若还是超过0.4mg/m3时，则认为脱硫剂试料已被硫穿透。此时应立即停止配人硫化氢气体，饱和器停止加热，氢氮混合气改由旁路进人反应管，置换残存的水蒸气，0.5h后停止通气且反应炉停止加热。待反应加热炉温度降到50℃以下时，卸出吸硫后的试料，剔除玻璃球或石英砂后，将其全部磨成均匀粉末，在120℃下干燥1h，按附录F分析并计算该试料中的硫的质量分数。表2硫容的测定条件
试料装填量/mL
水蒸气与原料气体积比
原料气空速/h-1
系统压力
测定温度/℃
a水蒸气与原料气体积比的测定见附录C。b空速相关的流量校正见附录D。条件
3000±50
220±1
HG/T2513—2014
附录A
（规范性附录）
反应器等温区长度的测定
A.1反应管内全部装填粒度为1.18mm～1.40mm的石英砂或玻璃球，然后接人系统，试漏合格后将测定热电偶插入反应器中部。A.2向反应器内通人氢氮混合气并升温，将温度、压力、空速等控制在硫容试验条件下，待条件稳定2h后开始测定等温区。
A.3将热电偶重新插人反应器电偶套管内的适当位置，记下热电偶插人反应器电偶套管内的长度和相应的温度（即原点处的温度）。将热电偶沿反应器电偶套管向外拉，每拉出10mm，等1min左右，记录稳定后的温度，直至温度相差2℃以上为止。随后再将热电偶向反应器电偶套管内插人，方法同上，直到热电偶插到原点位置为测定1次。A.4按A.3的步骤再重复测定1次，取两次测定的共同区间为该温度下的等温区。该区间长度即为反应器等温区长度，单位为mm。等温区内的温度差值应不大于1℃。等温区的长度应不小于45mm。
A.5若所测温度显示不出等温区或等温区长度不符合要求，需将反应器拆下，调整电炉丝的疏密位置，然后重测等温区。
A.6根据测得等温区的长度，确定反应器底部装填瓷环的高度和催化剂试料装填高度，并计算出热电偶插入的长度。
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/T2513—2014
将适量的试样（5.2）分成若干份，依次加入10mL量筒内。每加一次，均需将量筒上下振动若干次，直至试样在量筒内的位置不变为振实。反复操作，直至振实的试样量为10mL。B.2试样的称量
称量振实的10mL试样（B.1）的质量，精确至0.01g。B.3堆积密度的计算
催化剂堆积密度p，数值以克每毫升（g／mL）表示，按公式（B.1）计算：m2m1
式中：
m2—10mL量筒和10mL试样的质量的数值，单位为克（g)；m1——10mL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）。....
取平行测定结果的算术平均值作为测定结果，平行测定结果的极差值应≤2.0%。.....
HG/T2513—2014
附录C
(规范性附录）
水蒸气与原料气体积比的测定
C.1按试验条件，系统各点温度升到规定指标，系统内通人原料气，冷凝器内通人冷却水。饱和器温度稳定后，放掉气水分离器（冷凝水收集器）内的冷凝水，同时记下湿式气体流量计的起始读数，原料气经湿式气体流量计计量后放空。1h后，放出气水分离器中的冷凝水，用天平称量（精确至0.1g），并记下通过湿式气体流量计的原料气体积（精确至0.01L）。C.2水蒸气与原料气体积比亚，按公式（C.1）计算：mVmTP。
VMT。(P-PH20)
式中：
冷凝水的质量的数值，单位为克（g）)；m
..............
标准状态下气体摩尔体积的数值，单位为升每摩尔（L/mol）（Vm一22.4）；Vm
试验状况下室温的热力学温度的数值，单位为开尔文（K)；标准状态下的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa）（P。=101325)；经过湿式气体流量计的原料气体积的数值，单位为升（L)；水的摩尔质量的数值，单位为克每摩尔（g/mol)（M=18)；标准状态下的热力学温度的数值，单位为开尔文（K)（T。=273)；试验状况下的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)；试验状况下的饱和水蒸气分压的数值，单位为帕斯卡（Pa）。(C.1)
D.1校正装置
附录D
（规范性附录）
转子流量计流量的校正
湿式气体流量计流量校正装置示意图见图D.14叫15
说明：免费标准下载网bzxz
一原料气进气阀；
气量调节考克；
一转子流量计；
4——水压差计；
5——温度计；
6——湿式气体流量计；
一放空。
图D.1湿式气体流量计流量校正装置示意图HG/T2513—2014
首先调节好湿式气体流量计的水平。再拧开水位溢流孔的螺帽，向湿式气体流量计内加入蒸馏水，当水由溢流孔漫出时停止加水，待溢流孔不漫水时拧紧溢流孔螺帽。D.2流量计算
气体体积流量Q，数值以毫升每分钟（mL/min）表示，按公式（D.1）计算：Q
式中：
SuVcatPoT
60PT。
空速的数值，单位为每小时（h-1）；催化剂试料的数值，单位为毫升（mL）；Vcat
标准状态下的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)（P。=101325）；测定时室温的热力学温度的数值，单位为开尔文（K)；测定时的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)；标准状态下的热力学温度的数值，单位为开尔文（K）（T。=273）。D.3校正步骤
打开进气阀，原料气经转子流量计进人湿式气体流量计，用考克调节气体流量的大小。记下湿式气体流量计的起始读数，同时启动秒表计时，当湿式气体流量计计量一定量气体体积时按下秒表，记下时间和湿式气体流量计的终止读数，并计算气体的体积流量。调节气体流量大小，重复测定，直至气体体积流量为Q时为止，确定转子流量计内浮子上端面的刻度位置。7
HG/T2513—2014
E.1一般规定
附录E
（规范性附录）
气体中硫的质量浓度的测定（汞量法）本附录所用试剂和水在没有注明其他要求时，均指分析纯试剂和GB/T6682规定的三级水。试验中所用的标准滴定溶液、制剂及制品，在没有注明其他要求时，均按GB/T601、GB/T603的规定制备。
E.2原理
当气体试样中的硫化氢被氢氧化钠溶液吸收后，变为易与汞离子反应的硫离子，以双硫腺（二苯基硫巴踪）为指示液，用汞离子标准滴定溶液直接滴定。滴定到终点时，在碱的作用下，微过量的汞离子与双硫踪形成微红色络合物。E.3试剂
E.3.1硝酸。
E.3.2氢氧化钠溶液：10.0g/L。E.3.3汞离子标准滴定溶液：c（Hg2+）=625μmol/L称取68.0mg红色氧化汞（以氧化汞含量99.6%为基准计算）于100mL烧杯中，加人6mL硝酸，使其完全溶解，加人适量蒸馏水后移至500mL棕色容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。E.3.4汞离子标准滴定溶液：c（Hg2+）=125μmol/L吸取20.00mL汞离子标准滴定溶液（E.3.3）于100mL棕色容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。用时现配。
E.3.5汞离子标准滴定溶液：c（Hg2+）=15.625μmol/L吸取2.50mL汞离子标准滴定溶液（E.3.3）于100mL棕色容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。用时现配。
E.3.6双硫腺三氯甲烷指示液：0.01g/L。E.4仪器
E.4.1医用注射器：2mL，5mL，50mL。E.4.2撞击式气体采样瓶。
E.4.3湿式气体流量计：2L。
E.5分析步骤
E.5.1原料气分析
在50mL锥形瓶中加人约10mL氢氧化钠溶液（E.3.2），用橡胶塞塞紧并抽真空。用注射器直接抽取一定体积的原料气，注人该锥形瓶中，充分摇荡，使硫化氢被氢氧化钠溶液吸收，加一滴双硫踪三氯甲烷指示液（E.3.6），用汞离子标准滴定溶液（E.3.4）滴定，至微红色为终点。同时做空白试验。
E.5.2尾气分析
在吸收管中加入约10mL氢氧化钠溶液，以约100mL/min的气体流量使尾气中的硫化氢被氢氧化钠溶液完全吸收，尾气的体积以湿式气体流量计计量。将吸收液移至50mL锥形瓶中，加一滴双8
HG/T2513—2014
硫三氯甲烷指示液，用汞离子标准滴定溶液（E.3.5）滴定，至微红色为终点。同时做空白试验。E.6结果计算
原料气或尾气中硫的浓度p，数值以克每立方米（g/m3）表示，按公式（E.1）计算：o
式中：
c(Vi-V)M
c汞离子标准滴定溶液浓度的数值，单位为微摩尔每升（μmol/L)；V1一汞离子标准滴定溶液耗用体积的数值，单位为毫升（mL）；一汞离子标准滴定溶液空白试验耗用体积的数值，单位为毫升（mL）；V2
....(E.)
硫离子（S2-）的摩尔质量的数值，单位为克每摩尔（g/mol）（M=32.066）；M
V—气体试样体积的数值，单位为升（L）。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（在10mL被滴定溶液中含硫离子在1μmol以上时）相对误差应≤3%。9
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