【其他行业标准】 二氧化硫氧化制硫酸催化剂活性试验方法

ICS 71.100.99
备案号：47133—2014
中华人民共和国化工行业标准
HG/T 2089—2014
代替HG/T2089—2007
二氧化硫氧化制硫酸催化剂
活性试验方法
Test method of activity for oxidizing sulphuric dioxideinto sulphuric acid 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/T2089—2014
本标准代替HG/T2089--2007《二氧化硫氧化制硫酸催化剂活性试验方法》，与HG/T2089-2007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2，2007年版的2)；修改了采样中的部分内容（见5，2007年版的5）；增加了安全提示的内容（见6）；修改了试验步骤中的部分内容（见6，2007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、湖北省襄阳市精信催化剂有限责任公司。本标准主要起草人：钟立宏、余少发、邱爱玲、陈延浩。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：—HG1-1202-1979、HG/T2089-1991、HG/T2089—2007。I
1范围
二氧化硫氧化制硫酸催化剂活性试验方法本标准规定了二氧化硫氧化制硫酸催化剂活性试验方法。HG/T2089-2014
本标准适用于接触法硫酸生产过程中将二氧化硫氧化为三氧化硫的二氧化硫氧化制硫酸催化剂。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/T601化学试剂标准滴定溶液的制备GB/T603化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备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/T2086二氧化硫氧化制硫酸催化剂3原理
二氧化硫与空气中的氧气，在二氧化硫氧化制硫酸催化剂的作用下生成三氧化硫，用碘标准滴定溶液吸收测定反应前后气体中二氧化硫体积分数，计算出二氧化硫转化率，以此表征催化剂活性。其化学反应方程式如下：
4试验装置
4.1流程
二氧化硫氧化制硫酸催化剂活性试验装置示意图见图1。1
HG/T2089—2014
二氧化硫
说明：
1——混合瓶；
2-1~2-4——转子流量计；
3-1，3-2-—三氧化硫吸收瓶，
4-1，4-2——反应器；
5-1，5-2———水封瓶。
图1二氧化硫氧化制硫酸催化剂活性试验装置示意图4.2主要性能
二氧化硫氧化制硫酸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)/%
反应器等温区长度的测定按附录A的规定。2www.bzxz.net
$36×2
1(高温型）
2(低温型）
1(高温型）
3(低温型）
去分析
4.3校验
HG/T2089—2014
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/T2086的规定取得。
5.2试样
取适量实验室样品，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30mL对应质量的试样，精确至0.1g，待用。6试验步骤
警告：本标准所涉及的原料气和尾气（含SO2和SO3）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试料的装填
在反应器的反应管底部先放人不锈钢支撑管，加上不锈钢筛板，将处理好的粒度为s5mm～6mm的瓷球装人反应管内，并敲实，填至测定等温区时所确定的位置。再在瓷球层面上加放不锈钢筛板，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，并测量其催化剂床层装填高度，然后在催化剂床层上再加放不锈钢筛板，最后装入适量的粒度为$5mm～$6mm的瓷球，轻轻敲实，再用不锈钢筛板封口，紧反应器螺帽。进行反应器试漏，不漏气后接入系统，再进行系统试漏，不漏气方可试验。将测温热电偶插入热电偶套管内，使其热端位于气体人口离催化剂床层5mm处。
注：反应器和瓷球常用热水清洗，以除去酸腐蚀物。6.2升温耐热
反应器通电升温，升温速率约200℃/h。当温度升至200℃时，通人空气，空速约为3600h-1。当温度升至350℃（低温型）或400℃（高温型）时，通人二氧化硫，使其体积分数约为10%。继续升温至600℃（低温型）或700℃（高温型），进行耐热试验，5h耐热结束后，以200℃/h速率降温至活性检测温度。6.3活性的测定
6.3.1耐热后活性的测定方法
反应器降温后，停止通人二氧化硫和空气，更换三氧化硫吸收瓶内的硫酸。高温型可按a）、b)方法中的一种进行操作，低温型按b）方法进行操作。a）立即恢复通人二氧化硫和空气，调整并保持反应器温度为485℃、原料气空速为3600h-1（空速校正参见附录C)、二氧化硫的体积分数为10.0%土0.1%，待条件稳定至少2h后，开始分析进出口气体中二氧化硫的体积分数，并计算其转化率。以后每隔1.5h～2.0h分析1次，当3次连续分析二氧化硫转化率的极差值≤1.0%时，可以停止试验。反应器保温过夜，第二天开始通人空气和二氧化硫，调整并保持反应器温度410℃（低温b)
型）或485℃（高温型）、原料气空速3600h-1、二氧化硫的体积分数10.0%士0.1%等符合要求，待条件稳定2h后，开始分析进出口气体中二氧化硫的体积分数，并计算其转化率。以后每隔1.5h～2.0h分析1次，当3次连续分析二氧化硫转化率的极差值≤1.0%（高温型）或≤2.0%（低温型），可以停止试验。3
HG/T2089—2014
6.3.2耐热后二氧化硫体积分数的测定6.3.2.1试剂
6.3.2.1.1碘标准滴定溶液：9
=0.1mo1/L，按GB/T601的规定制备。6.3.2.1.2淀粉指示液：10g/L，按GB/T603的规定制备。6.3.2.2测定步骤
量取10.00mL碘标准滴定溶液（6.3.2.1.1）于试管（体积约50mL）中，加2～3滴淀粉指示液（6.3.2.1.2），加水至试管2/3处，溶液呈深蓝色。将试管接在带有毛细管的橡皮塞上，确认密封后，调节气体量管中的封闭液，使液面升至“0”刻度处。打开气体分析考克，使气体通入试管，控制气体流速不宜过快，待试管中溶液额色由蓝色变为无色时即为终点。停止通气，读取气体量管中的吸余气体体积，记下当时的室温和大气压力的数值。气体体积数值精确至个位。6.4试验结束
试验结束后，先切断反应器的电源，关闭二氧化硫阀门，反应器继续通空气降温至接近室温，停止通人空气。
7结果计算
7.1活性以耐热后二氧化硫转化率E计，按公式（1）计算：912
1（1-0.015p2）
式中：
P1—反应器进口气体中二氧化硫体积分数的数值，以%表示；（1)
P2—反应器出口气体中二氧化硫体积分数的数值，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≤1.0%（高温型）或≤2.0%（低温型）。
7.2二氧化硫体积分数Φ，按公式（2）计算：p=
-X100%
Vf+10.95Voc
式中：
V。——碘标准滴定溶液（6.3.2.1.1）的体积的数值，单位为毫升（mL）；碘标准滴定溶液浓度的准确数值，单位为摩尔每升（mol/L)；V吸余气体体积的数值，单位为毫升（mL）；f—一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。计算结果表示到小数点后2位。
7.3测定时的气体体积换算为标准状态下的气体体积的换算因子f，按公式（3）计算：(P-PH20)To
式中：
P—测定时的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)；测定时的饱和水蒸气分压的数值，单位为帕斯卡（Pa）；PH20——
P。——标准状态下的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)(P。101325)；To-—标准状况下的热力学温度的数值，单位为开尔文（K)（T。=273)；一测定时室温的热力学温度的数值，单位为开尔文（K）。T
计算结果表示到小数点后4位。
（3）
附录A
（规范性附录）
反应器等温区长度的测定
HG/T2089—2014
A.1在反应器的反应管的底部垫上筛板，装满粒度为Φ5mm～6mm的瓷球，敲实，再用筛板封口，拧紧封头螺帽。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将活性试验装置通电升温，升温速率约300℃/h。A.3当炉温达到410℃左右时，向系统通人压缩空气，空速为3600h-1，待炉温稳定2h后，开始测定等温区。
A.4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，记录该点的温度，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.5按A.4的方法再重复测定1次，取2次测定的共同区间为该温度下的等温区。A.6将反应器温度升至485℃左右恒温，待条件稳定2h后，按A.4、A.5的步骤测定485℃下的等温区。取410℃和485℃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。等温区内的温度差值应不大于1℃。等温区的长度应不小于50mm。A.7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.8根据测得等温区的长度，确定反应器底部装填瓷球的高度和催化剂试料装填高度，计算出热电偶插入的长度。
HG/T2089—2014
B.1实验室样品的处理
B.1.1条形样品的处理
附录B
(规范性附录）
催化剂试样堆积密度的测定
将条形样品处理成条长为6.0mm～6.5mm的试样。B.1.2环形样品的处理
将环形试样置于瓷研钵内破碎，再用孔径为3.35mm和4.00mm的试验筛（符合GB/T6003.1中R40/3系列）筛分，取粒度为3.35mm4.00mm的试样。B.2试样的堆积
将适量的试样分成若干份，依次加到250mL量筒内（条形样品）或100mL量筒内（环形样品）。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100mL。
B.3试样的称量
称量振实的100mL试样（B.2）的质量，精确至0.1g。B.4堆积密度的计算
催化剂试样堆积密度p，数值以克每毫升（g/mL）表示，按公式（B.1）计算：0
式中：
m2一量筒和100mL试样的质量的数值，单位为克（g）；m1-—量简的质量的数值，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3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
附录C
（资料性附录）
转子流量计流量的校正
C.1将湿式气体流量计与转子流量计按图C.1接好。45
说明：
空气进气阀；
气量调节考克；
转子流量计；
4—一水压差计；
5-—温度计：
湿式气体流量计；
7——放空。
图C.1湿式气体流量计流量校正装置HG/T2089—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人蒸馏水。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。C.2根据催化剂试料装填量和活性测定空速（本活性试验方法中以空气代替含10%二氧化硫的原料气作校正转子流量计的介质），测得气体的体积流量Q，数值以毫升每分钟（mL/min）表示，按公式（C.1）计算：
SuVeat PoT
60PT。
式中：
空速的数值，单位为每小时（h-1）；催化剂试料的装填量的数值，单位为毫升（mL）；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）。To
打开进气阀1，空气经转子流量计进人湿式气体流量计，用考克2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
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