ICS 71. 100. 99 G 74 备案号：60518—2018
HG
中华人民共和国化工行业标准
HG/T5202—2017
一氧化碳耐硫变换催化剂
耐热性能试验方法
Test method of heat-resisting performance for sulfur-tolerant
carbonmonoxide shift catalysts
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/T 5202—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。
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- HG/T5202—2017
一氧化碳耐硫变换催化剂耐热性能试验方法
警示——本标准所涉及的试验用原料气和尾气（含H2、N2、CO、H2S、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耐热性能试验方法。 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一
氧化碳耐硫变换催化剂。
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/T 6003.1 试验筛 技术要求和检验第主部分金属丝编织网试验筛 HG/T2779 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 保持 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 计算出具 二氧化碳转化率并与耐热前催化剂的一氧化碳转化率进行对比，以耐热后催化剂的活性保留率表征催化剂耐热性能
4试验装置
4.1流程
一氧化碳耐硫变换催化剂耐热性能试验装置示意图见图1。
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放空超 9-1 12-1 10
-
11-1
文
冷 欧水
V
图
?
原料气 ?
A
8-1
7
PA
11-2
4-2,
9-2 园12-2
8-2 冷却水
0.0
说明： 1-1,1-2 质量流量计： 13,14 湿式气体流量计；
2- CS2蒸发器； 3~ 气体混合瓶；
41,42 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；
111,11-2 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耐热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耐热性能试验装置主要性能设计参数见表1。
表1 1一氧化碳耐硫变换催化剂耐热性能试验装置主要性能设计参数
项
目
参 数 $38×3
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）/%
50 10. 0 600 2 3
≥
≤
反应器等温区长度的测定按附录A的规定
a
4. 3 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
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2 HG/T5202—2017
6章和第7章的规定。
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
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) 氧化碳15 0.5%)，其余为氢气组成。
氧化碳（3% 5%）、硫化氢（0.1%~
2试料的填装
6. 2
在反应器的反应管底部垫 只不锈钢筛板将处理于净的粒度为mm 5mm的瓷球装入反应管内，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， 轻轻敲击管壁使催花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 ，在不锈钢筛板王装满粒度为3益 的瓷球轻轻敲实拧紧反应器螺帽，将反应器接入试验系统。 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，使其热端位于气体人口催化剂床层内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。反应器温度升高至180℃时，开始向原料气中配入总硫（以HzS计）为15g/Nm3～ 20g/Nm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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表2硫化操作条件升温速率/(℃/h）
温度范围/℃ 室温～250
所需时间/h
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土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士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℃，稳定并保持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%时，则可以结束初活性试验。 6.5.2耐热后活性
将反应器温度升高到530℃土1℃、水蒸气与原料气体积比改为1.0士0.02，控制并保持8h后，再将反应器温度降低至350℃士1℃，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1.5h2.0h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%时，则可以结束耐热后活性试验。 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—2)×100
1(100+$2) ×100%
E=
.......... (1)
式中： Pi 一原料气中的一氧化碳体积分数，以%表示；
变换气中的一氧化碳体积分数，以%表示。
P2
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%。
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4 HG/T 5202—2017
7. 2 耐热性
催化剂的耐热性E。；按公式（2）计算：
E1 E2
2×100%
E。=
(2)
E1
式中： E1—1 催化剂初活性，以%表示； E2—一催化剂耐热后活性，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3mm～5mm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）将热电偶插入反应器热电偶套管内的适当位置，记下热电偶插人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。随后再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。
b) 将反应器温度升高至530℃恒温，待条件稳定2h后，按a）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，
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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