【其他行业标准】 氨合成催化剂活性试验方法

ICS71.100.99
备案号：47134—2014
中华人民共和国化工行业标准
HG/T3545—2014
代替HG/T3545—2006
氨合成催化剂活性试验方法
Test method of activity for ammonia synthesis catalyst2014-10-29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/T3545—2014
本标准代替HG/T3545一2006《氨合成催化剂活性试验方法》，与HG/T3545--2006相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：修改了活性试验中的耐热温度、耐热时间（见表4，2006年版的表C.3)；修改了试验步骤中的部分内容（见6，2006年版的6)；-删除了氨合成催化剂活性测定条件（见2006年版的附录C）。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、福州大学化肥催化剂国家工程研究中心、湖南安淳高新技术有限公司、临胸大祥精细化工有限公司、湖北双雄催化剂有限公司、山东临胸泰丰化工有限公司。本标准主要起草人：薛永震、林建新、戴丰育、杨万成、周志斌、刘学成、刘海霞。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：ZBG74002—1990、HG/T3545--1990、HG/T3545—2006。1范围
氨合成催化剂活性试验方法
本标准规定了氨合成催化剂的活性试验方法。本标准适用于氢和氮反应制取氨的氨合成催化剂。规范性引用文件
HG/T3545—2014
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/T601
GB/T603
标准滴定溶液的制备
化学试剂
试验方法中所用制剂及制品的制备化学试剂
试验筛技术要求和检验第1部分：金属丝编织网试验筛GB/T6003.1
GB/T6682
HG/T3550
3原理
分析实验室用水规格和试验方法氨合成催化剂
一定配比的氢氮混合气体在特定的条件下通过氨合成催化剂作用发生化学反应生成氨，其化学反应方程式如下：
3H2+N2—2NH3
用硫酸标准滴定溶液吸收，并计算出口气中氨气体积分数，以此表征催化剂活性。4试验装置
4.1流程
氨合成催化剂活性试验装置示意图见图1。1
HG/T3545—2014
说明：
1-1~1-5-
过滤器；
精制炉；
缓冲罐；
五槽反应器；
5——湿式气体流量计。
图1氨合成催化剂活性试验装置示意图4.2主要性能
氨合成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
五槽反应器中反应管的规格/mm
五槽反应器中反应管的数量
五槽反应器的等温区长度/mm
系统压力/MPa
温度/℃
原料气空速/h-1
平行性(极差值)/%
复现性（极差值)/%
a五槽反应器等温区长度的测定按附录A的规定。4.3校验
性能参数
$16×2
30 000
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。
5采样
5.1实验室样品
按HG/T3550的规定取得。
5.2试样
HG/T3545—2014
取适量实验室样品，置于钢白内，破碎研细，用孔径为1.0mm和1.4mm的试验筛（符合GB/T6003.1中R40/3系列）筛分。取粒度为1.0mm～1.4mm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2.0mL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Hz、N2、NH3）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
原料气宜为氨裂解气。原料气的氢氮体积比为2.8～3.1。原料气中杂质含量应符合以下要求：水蒸气的体积分数小于30×10-6，氧气的体积分数小于10×10-6，硫（以H2S计）的体积分数小于5×10-§。6.2试料的填装
在五槽反应器各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1.0mm～1.4mm的石英砂装入反应管内，敲实，填至测定等温区时所确定的位置。再在石英砂层面上加一层细铜网，将催化剂试料（5.3）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。然后加层细铜网，再装人适量的粒度为1.0mm～1.4mm的石英砂，轻轻敲实。最后用细铜网封口，拧紧封头螺母，接人系统。6.3系统试漏
打开原料气总阀，向系统内通入原料气，并稳定在15MPa。关闭系统出口阀和放空阀，如在0.5h内压力下降小于0.1MPa，则视为系统密封。试漏符合要求后，将五槽反应器内气体泄至常压，并将热电偶插人五槽反应器中心管内，使其热端位于气体出催化剂床层临界面处。6.4升温还原
氨合成催化剂升温还原操作条件见表2和表3。表2A1系列、A2系列氨合成催化剂升温还原操作条件温度范围/℃
室温～350
350~450
450~475
475~500
升温速率/(℃/h）
所需时间/h
空速：30000h-1
压力：5MPa
HG/T3545—2014
温度范围/℃
室温～400
400~425
425~450
450~475
475~500
6.5耐热后活性的测定
表3A3系列氨合成催化剂升温还原操作条件升温速率/(℃/h）
6.5.1耐热后活性的测定方法
所需时间/h
空速：30000h-1
压力：5MPa
还原结束后，对催化剂进行耐热（耐热条件见表4）。耐热完毕后，将反应器温度降至活性测定温度，在表4的活性试验条件下稳定2h后，开始分析耐热后出口氨体积分数，然后可每隔1.5h～2.0h分析1次。当连续3次出口氨体积分数的极差值0.3%，则可结束试验。表4耐热和活性测定条件
A1系列
A2系列
A3系列
空速/h-1
压力/MPa
6.5.2耐热后出口氨体积分数的测定6.5.2.1试剂
硫酸标准滴定溶液：wwW.bzxz.Net
6.5.2.1.1
温度/℃
时间/h
空速/h-1
活性测定条件
压力/MPa
1mol/L，按GB/T601的规定制备。6.5.2.1.2甲基红指示液：按GB/T603的规定制备。6.5.2.2测定步骤
温度/℃
量取20.00mL硫酸标准滴定溶液（6.5.2.1.1）于试管中，加入2～3滴甲基红指示剂6.5.2.2.1
（6.5.2.1.2），再加水（符合GB/T6682规定的三级水）稀释至试管的2/3处，溶液呈红色。将试管与尾气出口、湿式气体流量计进口连接后通气吸收。6.5.2.2.2通气吸收的同时用秒表计量通气时间，直至溶液变橙黄色时停止通气。6.5.2.2.3读取通过湿式气体流量计计量的余气体积、通气吸收时间和当时湿式气体流量计上指示的温度。时间、温度精确至个位数，气体体积精确至十位数。注：如需进行耐热前活性测定，可参照耐热后活性测定方法。4
7结果计算
7.1耐热后活性以出口氨体积分数@计，按公式（1）计算：VmcV
V条+Vmc×100%
式中：
HG/T3545—2014
标准状况下氨气的摩尔体积的数值，单位为升每摩尔（L/moL)(Vm=22.081)；硫酸标准滴定溶液的浓度的准确数值，单位为摩尔每升（mol/L）；硫酸标准滴定溶液（6.5.2.1.1）的体积的数值，单位为毫升（mL）；测定状况下的气体体积换算为标准状态下的气体体积的换算因子；湿式气体流量计计量的余气体积的数值，单位为毫升（mL）。V
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≤0.3%。7.2测定状况下的气体体积换算为标准状态下的气体体积的换算因子于，按公式（2）计算：(P-PH20)T。
式中：
测定时的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa）：测定时湿式气体流量计指示温度下的饱和水蒸气分压的数值，单位为帕斯卡（Pa)；T。-标准状况下的热力学温度的数值，单位为开尔文（K)（T。=273)；P。---标准状态下的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)(P。=101325）；T—测定时室温的热力学温度的数值，单位为开尔文（K）。计算结果表示到小数点后4位。
7.3原料气空速S，数值以每小时（h-1）表示，按公式（3）计算：Vf100+
Su=3.6×103×
式中：
湿式气体流量计计量的余气体积的数值，单位为毫升（mL）；测定状况下的气体体积换算为标准状态下的气体体积的换算因子；出口氨体积分数的数值，以%表示；催化剂试料的体积的数值，单位为毫升（mL)；通气吸收的时间的数值，单位为秒（s）。计算结果表示到个位数。
注：空速的偏差符合要求时（土300h-1），活性测定结果有效；反之，调节气体空速，重新进行试验，直至符合要求。
HG/T3545—2014
附录A
(规范性附录）
五槽反应器等温区长度的测定
分别在五槽反应器的4个反应管底部的筛板上垫一层细铜网，装满粒度为1.0mm～1.4mm的A.1
石英砂，敲实，再用细铜网封口，拧紧封头螺母。将五槽反应器接到活性试验装置中，并将热电偶插人五槽反应器中心管内。
A.2向五槽反应器内通人原料气并升温，将温度、压力、空速控制在活性测定条件下。待条件稳定2h后开始测定等温区。
A.3将热电偶插人五槽反应器中心管内的适当位置，记下热电偶插人五槽反应器中心管内的长度和相应的温度（即原点处的温度）。将热电偶沿五槽反应器中心管向外拉，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。随后再将热电偶向五槽反应器中心管内插入，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。A.5将五槽反应器温度升至耐热温度，待条件稳定2h后，按A.3、A.4的步骤测定耐热温度下的等温区。取活性测定温度和耐热测定温度的共同区间作为该五槽反应器的等温区。该区间长度即为五槽反应器等温区长度，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当所测温度显示不出等温区时，需将五槽反应器拆下，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，确定五槽反应器底部装填石英砂的高度和催化剂试料装填位置，计算出热电偶插人的长度。
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/T3545—2014
将适量的试样（5.2）分成若干份，依次加人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：p
式中：
-10mL量筒和10mL试样的质量的数值，单位为克（g）；-10mL量筒的质量的数值，单位为克（g）；试样的体积的数值，单位为毫升（mL）。(B. 1)
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%。
中华人民共和国
化工行业标准
氨合成催化剂活性试验方法
HG/T 3545-2014
出版发行：化学工业出版社
（北京市东城区青年湖南街13号邮政编码100011)北京科印技术咨询服务公司海淀数码印刷分部1/16印张%字数17.6千字
880mm×1230mm
2015年2月北京第1版第1次印刷
书号：155025·1853
购书咨询：010-64518888
售后服务：010-64518899
网址：http：//www.cip.com.cn凡购买本书，如有缺损质量问题，本社销售中心负责调换。版权所有
违者必究
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。