ICS 71. 100.99 G 74 备案号：60513—2018
HG
中华人民共和国化工行业标准
HG/T5197—2017
氧化碳耐硫变换催化齐抗水合性能试验方法
Test method of antihydrated performance for sulfur-tolerant
carbon monoxide shiftcatalysts
2018-04-01实施
2017-11-07发布
中华人民共和国工业和信息化部 发布 HG/T5197—2017
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草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：福州大学化肥催化剂国家工程研究中心、北京三聚环保新材料股份有限公司、
南化集团研究院。
本标准主要起草人：江莉龙、曹彦宁、赵文涛、邱爱玲、孙国双、陈延浩。
(41) HG/T5197—2017
一氧化碳耐硫变换催化剂抗水合性能试验方法
警示——本标准所涉及的试验用原料气和尾气（含H2、N2、CO、H,S、CO2、CS2）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。
1范围
本标准规定了一氧化碳耐硫变换催化剂抗水合性能试验方法。 本标准适用于工况压力大于3.0MPa的合成氨及制氢等装置中一氧化碳加水蒸气制取氢气的不
含钾耐硫变换催化剂。
2规范性引用文件
2
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1部分：金属丝编织网试验筛 HG/T2779 9一氧化碳耐硫变换催化剂（低压部分）
3原理
催化剂在一定的温度、水汽比、压力等条件下，保持一段时间后，用气相色谱仪分析反应器进，出口气体中一氧化碳体积分数，计算出其一氧化碳转化率，并与耐水前催化剂的一氧化碳转化率进行对比，以耐高水汽比后催化剂的活性保留率表征催化剂的抗水合性能。
4试验装置
4.1流程
一氧化碳耐硫变换催化剂抗水合性能试验装置示意图见图1。
(43)
1 HG/T 5197—2017
放空
1
11-1
9-1
文
冷却水
限12-1 10 区 11-21 药 放空
.1.
P
原料气 ?T
天
X-
E
4-2
9-2
8-2 冷却水修
多膜12-2
-
说明： 1-1,1-2 质量流量计； 1-3,1-4 湿式气体流量计；
2 CS,蒸发器； 3- 气体混合瓶；
4-1,4-2- 反应器；
5- 汽化器； 6- 平流泵； 7 计量管；
8-1,8-2 冷凝器； 9-1,9-2 水封瓶；
10- 气相色谱仪； 11-1,11-2- 脱硫器； 12-1,12-2 碱洗瓶；
13- 保温管。
图1一氧化碳耐硫变换催化剂抗水合性能试验装置示意图
4.2 主要性能
一氧化碳耐硫变换催化剂抗水合性能试验装置主要性能参数见表1。
表1 试验装置主要性能设计参数
项
目
参数 $38×3 50 10. 0 600
反应器中反应管规格/mm 反应器等温区长度/mm 最高使用压力/MPa 最高使用温度/℃ 平行性（极差值)/% 复现性（极差值)/%
>
≤ ≤
2 3
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一次，其测定方法按第 6章和第7章的规定。
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2 HG/T 5197—2017
5样品 5.1 实验室样品
按HG/T2779的规定取得 5.2试样
取适量实验室样品。如果是条形，应处理成长度为3.5mm～4.0mm的试样；如果是球形，应处理成直径为4.0mm~5.0mm的试样［用孔径为4.0mm和5.0mm的试验筛（按照GB/T6003.1 中R40/3系列）筛分」。按附录B的规定测定其堆积密度， 5.3试料
1
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
6.1原料气
原料气（以体积分数计）由一氧化碳（45%～50%）、二氧化碳（3%～5%）、硫化氢（0.1%～0.5%），其余为氢气组成。 6.2试料的填装
在反应器的反应管底部垫一只不锈钢筛板，将处理干净的粒度为3mm～5mm的瓷球装人反应管内，敲实填充至测定等温区时所确定的位置。再在瓷球上加一只不锈钢筛板，将催化剂试料分次小心倒入反应管内，轻轻敲击管壁使催化剂床层装填紧密，测量其催化剂床层的装填高度。然后加上一只不锈钢筛板，在不锈钢筛板上装满粒度为3mm～5mm的瓷球，轻轻敲实，拧紧反应器螺帽，将反应器接人试验系统。 6.3系统试漏
打开原料气总阀，向系统通人原料气，并稳定在4.0MPa，关闭系统进出口阀门。如在0.5h内压力下降小于0.02MPa，则视为系统密封。试漏符合要求后打开系统出口阀排气，使系统压力降至常压。将测温热电偶插人热电偶套管内，使其热端位于气体入口催化剂床层内5mm处。 6.4升温硫化
向系统通入原料气，空速为750h-1（空速相关的流量校正见附录C)、压力为常压，按表2的规定进行升温硫化。反应器温度升至180℃时，开始向原料气中配人总硫（以HzS计）为15g/Nm3~ 20g/Nm3的硫化剂，直至反应器温度从420℃降温时停止配硫，硫化结束。
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3 HG/T5197—2017
表2硫化操作条件升温速率/(℃/h)
所需时间/h
温度范围/℃ 室温250
60 0 50 0 50 0 自然降温
4 6 2 4 1. 5 2
250 250~350 350 350~420 420 420~350
6.5活性的测定 6.5.1初活性
将汽化器、保温管升温至约320℃，控制并调节系统压力为4.0MPa士0.02MPa、原料气空速为 3000h-1土50h-1、水蒸气与原料气体积比为1.0土0.02（水蒸气与原料气体积比的测定见附录D）、 温度为350℃士1℃，稳定并保证4h后，开始分析反应器进出口气体中的一氧化碳体积分数，计算其一氧化碳转化率，然后每隔1.5h～2.0h测定一次。当连续3次一氧化碳转化率的极差值不大于 1.0%，则可以结束初活性试验。 6.5.2耐水后活性
将反应器温度降低至200℃土1℃、水蒸气与原料气体积比改为2.0士0.02，控制并保持8h后，再将反应器温度升高到350℃土1℃、水蒸气与原料气体积比改为1.0士0.02，稳定4h后，开始分析反应器进出口气体中的一氧化碳体积分数，计算其一氧化碳转化率，然后每隔1.5h～2.0h测定一次。当连续3次一氧化碳转化率的极差值不大于1.0%，则可以结束耐水后活性试验。 6.5.3停车
关闭原料气总阀，系统排空降压，同时排放冷凝器中的冷凝水。当系统压力降至常压时，关闭平流泵，停止注水，最后切断系统电源。
7试验数据处理
7.1活性
催化剂活性以一氧化碳转化率E计，按公式（1）计算：
(1—P2)×100
(100+2) ×100%
E=
(1)
+..............
式中：
?1一原料气中一氧化碳体积分数，以%表示； P2 一变换气中一氧化碳体积分数，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不大于1.0%。
-
(46)
4 HG/T 5197—2017
7.2抗水合性
催化剂的抗水合性E。，按公式（2）计算
E1 -E2×100 % E。=
(2)
E;
式中： E,- 一催化剂初活性，以%表示； E， 一催化剂耐水后活性，以%表示。 计算结果表示到小数点后1位。
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附录A （规范性附录）
反应器等温区长度的测定
A.1装填
在反应器底部垫一层不锈钢筛板，装满直径为3mm5mm的瓷球，敲实，拧紧封头螺母。将反应器接到活性试验装置中，试压试漏至合格，向热电偶套管内插人热电偶。
A.2 ：测定步骤
向反应器内通人原料气，升温，将温度、压力、空速、水蒸气与原料气体积比控制在活性试验条件下，待条件稳定2h后开始测定等温区。具体按下列步骤进行：
a）将热电偶插人反应器热电偶套管内的适当位置，记下热电偶插入反应器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，等待 2min～3min，记录稳定后的温度，直至温度相差2℃以上为止。随后将热电偶向套管内插人，方法同上，直到热电偶插到原点位置为测定一次。按上述步骤重复测定一次，取两次测定的共同区间为该温度下的等温区。 将反应器温度升高至420℃恒温，待条件稳定2h后，按a）的步骤测定420℃下的等温区。
b)
取350℃和420℃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，
c)
单位为mm，等温区内的温度差值应不大于1℃，等温区长度应不小于50mm。 若所测量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. 3 3等温区的确定
根据测得的等温区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，计算出热电偶的插人长度。
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