ICS 71.100.99 G 74
GE
中华人民共和国国家标准
GB/T 31198—2014
脱氧保护型硫磺回收催化剂活性试验方法
Test method of activity for deoxidizing protection type sulfur recovery catalyst
2015-05-01实施
2014-09-03发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 31198—2014
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：南化集团研究院、山东迅达化工集团有限公司、山东齐鲁科力化工研究院有限公
司、淄博鲁源工业催化剂有限公司。
本标准主要起草人：陈延浩、胡文宾、燕京、徐东刚、邱爱玲、王强、路新龙、崔国栋、赵家骥。
I GB/T31198—2014
脱氧保护型硫磺回收催化剂活性试验方法
警告：本标准涉及的试验用原料气和尾气（含N2、CO2、H,S、O2、SO2）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、排风设备和防毒口罩等预防设施。
1范围
本标准规定了脱氧保护型硫磺回收催化剂活性试验方法。 本标准适用于含硫化氢酸性气为原料的克劳斯硫回收工艺中，以Al2O：为主要活性组分具有脱氧
保护功能的硫磺回收催化剂。
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--2012试验筛技术要求和检验第1部分：金属丝编织网试验筛 GB/T6679固体化工产品采样通则
3原理
原料气中的硫化氢、二氧化硫、氧气在催化剂得作用下发生化学反应，以达到脱除氧气和发生克劳斯反应，其化学反应方程式如下：
FeSO,+2H,S→FeS2+SO2+2H,0
FeS,+3O2-FeSO,+SO HzS+3/2O2-H,O+SO2
3
2HS+SO2 S.+2HzQ
T
用气相色谱仪和微量氧分析仪分析反应前、后气体中硫化氢、二氧化硫、氧的体积分数，计算出其总硫转化率和脱氧率，以此表征催化剂的活性，
4试验装置
4.1流程
脱氧保护型硫磺回收催化剂活性试验装置示意图见图1。
1 GB/T31198--2014
CO,
区 否 口
H,S
区
N.
P
区口
0,
X A
空口
X
SO
13
口
X
名
2
1
10
N
7
说明：
一稳压阀；气体质量流量计；
1 - -
2
3 . 混合器；
反应器；汽化器；平流泵；
5
6 7- 蒸馏水瓶； 8-
硫磺扑集器； 9 - 冷井； 10 干燥器； 11- 气相色谱仪； 12- 数据处理器； 13- 微量氧分析仪； 14- 一尾气吸收罐。
图1脱氧保护型硫磺回收催化剂活性试验装置示意图
主要性能脱氧保护型硫磺回收催化剂活性试验装置主要性能参数见表1。
4.2
表1活性试验装置主要性能设计参数
项 自
参数 $31×4 80 0.25 500 1.0
反应器中反应管的规格/mm 反应器的等温区长度/mm 最高使用压力/MPa 最高使用温度/℃ 复现性(绝对差值)/%
≥
L
·反应器等温区长度的测定按附录A的规定。
2 GB/T31198—2014
4.3校验
正常情况下，试验装置的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。
5采样
5.1实验室样品
按GB/T6679中的规定取得。 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1.18mm和2.36mm的试验筛（符合
GB/T6003.1一2012中R40/3系列）筛分。取粒度为1.18mm～2.36mm的试样放人烘干箱内于 120℃土5℃干燥2h，然后置于干燥器中冷却至室温，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（干气）
原料气（干气，以体积分数计）由硫化氢（4.2%～4.5%）、二氧化硫（1.9%～2.1%）、氧气（0.18%～ 0.22%）、二氧化碳（19.0%~21.0%）、氮气（其余）组成。 6.2试料的装填
在反应器的反应管等温区底部垫一层不锈钢筛板，再在不锈钢筛板上加三层不锈钢丝网，将催化剂试料（见5.3)小心倒人反应管内，轻轻敲击管壁，使催化剂床层装填紧密，并测量其催化剂床层装填高度，然后再装人粒度为2.5mm3mm的瓷球30mL，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，向系统内通人惰性气体（N2），并稳定在0.25MPa，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，使系统降至常压。将测温热电偶插入热电偶套管内，使其热端位于催化剂床层中部。 6.4活性的测定
打开氮气阀门，使反应器以120℃/h左右的速率升温，至活性试验温度后，改通原料气，控制并调节好气体流量，同时开启平流泵向系统加人去离子水。在表2的活性试验条件下稳定2h后，开始用色谱(操作条件见表3)分析反应器进出口气体中的硫化氢、二氧化硫、氧气的体积分数，并计算其总硫转化率和脱氧率。每隔1h分析一次，连续运行24h后，停止试验。取24h数值的平均值作为催化剂的总硫转化率和脱氧率的最终数值。
3 GB/T31198—2014
表 2 2活性试验条件
条件 30 1500±50 0.35±0.02 50 280.0±1.0
项 目
催化剂试样装填量/mL 原料气（干气）的空速/h-! 水蒸气与干气体积比系统压力/kPa 活性测定温度/℃
≤
表3 色谱操作条件
条件
项 目
载体：GDX-301，柱长：4m，外径：4mm
色谱柱载气体积流量/（mL/min）柱温/℃ 热导池温度/℃ 汽化室温度/℃ 数据处理器
40(H2) 120 150 150 色谱工作站
6.5 停车
试验结束后，关闭平流泵，停止注水；关闭除氮气外的其余气源，进行系统吹扫至少1h；再关闭氮气，切断系统电流。
A
结果计算
7.1 总硫转化率
催化剂的总硫转化率E，，按式（1)计算：
1(++)
(9:+$2) 1(++) (+9)
×100%
E, =
..........(1)
P, +92
式中： 1 原料气中硫化氢的体积分数的数值，以%表示； P2 原料气中二氧化硫的体积分数的数值，以%表示； P3 尾气中硫化氢的体积分数的数值，以%表示； P4 尾气中二氧化硫的体积分数的数值，以%表示； Ps"- 原料气中氧的体积分数的数值，以%表示；
尾气中氧的体积分数的数值，以%表示。
P-
取24h连续测定结果的算术平均值作为测定结果。 7.2 脱氧率
催化剂的脱氧率E2按式（2)计算：
4 GB/T31198—2014
1(++)
9-1(0,+*+8*
E=
× 100%
........( 2)
.........
fs
式中： P1 原料气中硫化氢的体积分数的数值，以%表示； P2 原料气中二氧化硫的体积分数的数值，以%表示； :—尾气中硫化氢的体积分数的数值，以%表示； F4 一尾气中二氧化硫的体积分数的数值，以%表示； Ps 原料气中氧的体积分数的数值，以%表示； Fe" 尾气中氧的体积分数的数值，以%表示。 取24h连续测定结果的算术平均值作为测定结果。
5 GB/T31198—2014
附录A （规范性附录）
反应器等温区长度的测定
A.1在反应器底部垫两层细不锈钢丝网，装人1.4mm～2.5mm的瓷球，装填至距反应器人口截面 10mm左右的位置，并敲实，拧紧反应器螺帽。将反应器接到试验装置中，试压试漏至合格，向热电偶套管内插人热电偶。 A.2向反应器内通人原料气并升温，将温度控制在280℃左右，压力、空速与原料气体积比控制在活性试验的条件下，待条件稳定2h后开始测定等温区。 A.3将热电偶插人反应器电偶套管内的适当位置，记下热电偶插人反应器电偶套管内的长度和相应的温度（即原点处的温度）。将热电偶沿反应器电偶套管向外拉，每拉出10mm，等2min～3min，记录稳定后的温度，直至温度相差2℃以上为止。随后再将热电偶合同号反应器电偶套管内插人，方法同上，直到热电偶插到原点位置为测定一次。 A.4按A.3的步骤再重复测定一次，取两次测定的共同区间作为反应器等温区长度，单位为mm。等温区内的温度差值应≤1℃，等温区长度应≥80mm。 A.5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.6根据测得等温区的长度，确定反应器内不锈钢筛板的固定位置和催化剂试料装填高度，计算出热电偶插入的长度。
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