【其他行业标准】 一氧化碳高温变换催化剂常压活性试验方法

ICS71.100.99
备案号：47135—2014
中华人民共和国化工行业标准
HG/T 3544—--2014
代替HG/T3544—2006
一氧化碳高温变换催化剂
常压活性试验方法
Test method of activity for high temperature carbon monoxideshift catalyst in atmospheric pressure2014-10-29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/T1.1-2009给出的规则起草。HG/T3544—2014
本标准代替HG/T3544-2006《一氧化碳高温变换催化剂活性试验方法》，与HG/T3544-2006相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：修改了标准名称（见封面，2006年版的封面）；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：南化集团研究院、福大化肥催化剂国家工程研究中心、湖南衡阳市化工研究所有限公司、湖北双雄催化剂有限公司、湖南省催化剂制造有限责任公司。本标准主要起草人：史志刚、詹瑛瑛、段江生、邱爱玲、周志斌、邓寿华。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：ZBG74001—1989、HG/T3544—1989、HG/T3544—2006。1
1范围
HG/T3544—2014
一氧化碳高温变换催化剂常压活性试验方法本标准规定了一氧化碳高温变换催化剂的常压活性试验方法。本标准适用于合成氨及制氢装置中一氧化碳加水蒸气制氢的一氧化碳高温变换催化剂。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HG/T3546一氧化碳高温变换催化剂3原理
原料气中的一氧化碳与一定比例的水蒸气在一氧化碳高温变换催化剂的作用下发生化学反应生成二氧化碳和氢气，其化学反应方程式如下：CO+H2OCO2+H2
用气相色谱仪（或其他一氧化碳分析仪）分析反应前后气体中一氧化碳体积分数，计算出一氧化碳转化率，以此表征催化剂活性。4试验装置
4.1流程
一氧化碳高温变换催化剂常压活性试验装置示意图见图1。1
HG/T3544—2014
说明：
1—脱硫炉；
2-1～2-3-
冷凝器；
3—水浴箱；
4-1，4-2-
反应器；
水封瓶；
6气相色谱仪。
图1一氧化碳高温变换催化剂常压活性试验装置示意图4.2主要性能
一氧化碳高温变换催化剂常压活性试验装置主要性能参数见表1。表1常压活性试验装置主要性能参数项
反应器中反应管的规格/mm
反应器的等温区长度/mm
系统压力
温度/℃
平行性(极差值)/%
复现性(极差值)/%
a反应器等温区长度的测定按附录A的规定。4.3校验
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章和第7章的规定。bzxz.net
5采样
5.1实验室样品
按HG/T3546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Φ1.4mm和Φ2.0mm的试验筛（符2
HG/T3544——2014
合GB/T6003.1中R40/3系列）筛分。取粒度为1.4mm～2.0mm的试样，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5.0mL对应质量的试样，精确至0.01g，待用。6试验步骤
警告：本标准所涉及的试验用原料气和尾气（含CO、H2、CO2）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设施。
6.1原料气
原料气（以体积分数计）由一氧化碳（28%32%）、二氧化碳（6%～10%）、氢气（35%～55%），其余为性气体组成；如原料气含有氧气，则氧气应低于0.5%。6.2试料的装填
在反应器的反应管底部的筛板上垫一层干净细铜网，将处理好的粒度为2mm～3mm的玻璃球（或石英砂）装人反应管内，敲实，填至测定等温区时所确定的位置。再在玻璃球（或石英砂）层面上加一层细铜网，将催化剂试料（5.3）分次小心倒人反应管内，轻轻敲打管壁使催化剂床层装填紧密，测量其催化剂床层装填高度。然后加一层细铜网，最后装入适量的粒度为2mm～3mm的玻璃球（或石英砂），轻轻敲实。再用细铜网封口，拧紧封头螺母。反应器经试漏合格后，接人系统。系统通气后用肥皂水检查各接头处，如有漏气应进行处理。试漏符合要求后，停气，并将热电偶插入热电偶套管内，使其热端位于气体人口催化剂床层内5mm处。6.3升温还原
将脱硫炉温度升至约220℃、饱和器温度升至约82℃、保温管温度升至约120℃，在脱硫炉、饱和器、保温管进行升温的同时将反应器按表2的规定对催化剂进行升温还原、耐热。表2升温还原和耐热条件
升温范围/℃
室温～200
200530
530（耐热）
升温速度/(℃/h）
6.4耐热后的活性测定
时间/h
空速/h-1
系统压力
反应器升温至200℃时开始
通入水蒸气与原料气体积比
为1.0(按附录C的规定)的混
合气体
6.4.1耐热完毕后，将反应器温度降至活性测定温度，在表3的活性试验条件下稳定3h后，开始分析反应器进出口气中的一氧化碳体积分数，并计算其一氧化碳转化率，然后可每隔1.0h～1.5h测定1次。当连续3次一氧化碳转化率的极差值≤2.0%，则可以结束试验。表3一氧化碳高温变换催化剂常压活性试验条件项
催化剂试料装填量/mL
水蒸气与原料气体积比
空速*/h-1
系统压力
活性测定温度/℃
空速相关的流量校正参见附录D。a
350或400
HG/T3544—2014
6.4.2试验结束后，切断系统电源，放出冷凝水收集器中的冷凝水，然后停气和关闭冷却水。7结果计算
活性以一氧化碳转化率E计，按公式（1）计算：E=(12)×100
(1002)
式中：
91——原料气中一氧化碳的体积分数的数值，以%表示；2-变换气中一氧化碳的体积分数的数值，以%表示。取3次连续测定结果的算术平均值作为测定结果，3次测定结果的极差值应≤2.0%。4
附录A
（规范性附录）
反应器等温区长度的测定
HG/T3544—2014
A.1在反应器的反应管底部的筛板上垫一层细铜网，装满粒度为2mm～3mm的玻璃球（或石英砂），敲实，再用细铜网封口，拧紧封头螺母。将反应器接到活性试验装置中，并将热电偶插入热电偶套管内。
A.2将脱硫炉温度升至约220℃、饱和器温度升至约82℃、保温管温度升至约120℃，在脱硫炉、饱和器、保温管开始升温的同时将反应器进行升温，当其温度升至200℃时，向活性试验装置系统中通人水蒸气与原料气体积比为1.0的混合气，原料气空速为2000h-1，反应器继续升温至350℃时恒温，待条件稳定2h后开始测定等温区。A.3将热电偶插入热电偶套管内的适当位置，记下热电偶插人热电偶套管内的长度和相应的温度（即原点处的温度）。将热电偶沿热电偶套管向外拉，每拉出10mm，等1min左右，记录稳定后的温度，直至当热电偶拉出10mm、温度相差2℃以上为止。随后再将热电偶向热电偶套管内插人，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的方法再重复测定1次，取两次测定的共同区间为该温度下的等温区。A.5将反应器温度升温至530℃恒温，待条件稳定2h后，按A.3、A.4的步骤测定530℃下的等温区。取350℃和530℃的共同区间作为该反应器的等温区。该区间长度即为反应器等温区长度，单位为毫米（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40mm。A.6若所测温度显示不出等温区，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.7根据测得等温区的长度，确定反应器底部装填玻璃球（或石英砂）的高度和催化剂试料装填高度，计算出热电偶插入的长度。5
HG/T3544—2014
试样的堆积
附录B
（规范性附录）
催化剂堆积密度的测定
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，直至试样在量简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β，数值以克每毫升（g/mL）表示，按公式（B.1）计算：m2m1
式中：
m1——10mL量简的质量的数值，单位为克（g)；-10mL量简和10mL试样的质量的数值，单位为克（g）；m2
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2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2.0%。6
C.1测定装置
附录C
(规范性附录）
水蒸气与原料气体积比的测定
水蒸气与原料气体积比的测定见图C.1。水
说明：
水蒸气和原料气混合气体；
2—冷凝管；
3-冷凝水收集器；
4—水压差计；
温度计；
湿式气体流量计；
放空。
图C.1水蒸气与原料气体积比的测定装置C.2测定步骤
HG/T3544—2014
将测定装置（C.1）接入活性试验装置系统，保温管升温至约120℃，饱和器升温至82℃，反应器升温至约200℃恒温。向装置系统通人原料气（反应器内全部装玻璃球或石英砂），冷凝管通人冷却水。待饱和器温度稳定1h后，先放掉冷凝水收集器内的冷凝水，并记下起始读数，开始测定。当湿式气体流量计计量一定量气体体积时，停止通原料气，并记下湿式气体流量计终止读数，计算出通过的气体体积（V1）。称量冷凝水收集器内的冷凝水的质量（m），同时记下测定时的大气压、室温和湿式气体流量计上水压差计的数值。C.3水蒸气与原料气体积比的计算C.3.1水蒸气体积V2，数值以升（L）表示，按公式（C.1）计算：V2=22.4(m+aV)/18
式中：
冷凝水的质量的数值，单位为克（g)；(C. 1)
测定时室温下单位体积饱和湿气中所含水蒸气的质量的数值，单位为克每升（g/L)；通过湿式气体流量计的气体体积的数值，单位为升（L）。Vi
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