ICS71.100.99 G74 备案号：41877—2013
HG
中华人民共和国化工行业标准
HG/T4553—2013
一氧化碳耐硫变换催化剂
中高压活性试验方法
Test method of activity for sulfur-tolerant carbon monoxide shift catalysts
inmedium-highpressure
2014-03-01实施
2013-10-17发布
中华人民共和国工业和信息化部发布 HG/T4553—2013
前言
本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。 本标准的附录A~D为规范性附录。 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、山东齐鲁科力化工研
究院有限公司、华烁科技股份有限公司、淄博鲁源工业催化剂有限公司、湖北双雄催化剂有限公司、北京三聚环保新材料股份有限公司。
本标准主要起草人：邱爱玲、江莉龙、程玉春、张雄斌、徐东刚、周志斌、赵文涛、陈延浩。
- HG/T45532013
一氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验方法
警告一一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中高压活性试验方法。 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，使用的一氧化碳加水蒸气制氢的
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.仅所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 一氧化碳耐硫变换催化剂（低压部分）
3原理
原料气中的一氧化碳与一定比例的水蒸气在一氧化碳耐硫变换催化剂的作用下，发生化学反应生成二氧化碳和氢气·其化学反应方程式如下：
CO+H20CO+H2
用气相色谱仪分析反应前后气体中一氧化碳体积分数.计算出其：-氨化碳转化率，以此表征催化剂活性。 4试验装置 4.1流程
--氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验装置示意图见图1。
1 HG/T45532013
41.1-2 反应器；
11-1.11-2 脱 12-1.12-2 碱
5 汽化器： D 平流泵：
13
图1 一氧化碳耐硫变换
4.2 主要性能
一氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验
表1 活性试验
项
目
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/℃ 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、
a
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·次，其测定人法按第6 章和第7章的规定。 5 采样 5.1 实验室样品
按HG/T2779中的规定取得。 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.应处理成直径为4.0mm~5.0mm的试样L用孔径为4.0mm和5.0mm的试验筛（符合GB/T*)03.1中 R40/30系列）筛分]。按附录B的规定测定其堆积密度。 2 HG/T4553—2013
5.3 试料
根据试样的堆积密度称取30mL对应质量的试样.精确到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（15%~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-层不锈钢筛板，将处理干净的粒度为3mm～5mm的瓷球装入反应管内，并敲实，填至测定等温区时所确定的位置。再在瓷球上加一层不锈钢筛板，将催化剂试料（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，然后加上一层不锈钢筛板，不锈钢筛板上装人适量的粒度为3mm5mm的瓷球，轻轻敲实，装满后拧紧反应器螺帽。 将反应器接人试验系统。打开原料气总阀·向系统内通人原料气，并稳定在活性测定压力下，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阅排气，使系统降至常压。将测温热电偶插入热电偶套管内，使其热端位于气体入口催化剂床层内 5mm处。 6.3 升温硫化
向反应器内通入原料气，原料气空速为750h-1（空速相关的流量校正见附录C）.系统压力为常压。 其升温硫化操作按表2的规定。反应器温度升至180℃时、开始向原料气中配入总硫（以H2S计）为15 g/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。
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
- 6 2 4 1.5 2
250 250~350 350 350~420 420 420~350
6.4活性的测定 6.4.1 一氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验条件见表3。
表3 活性试验条件
项 目
件
条
30 3000±50 1.0+0.02
试料装填基/ml 原料气空速/h 水蒸气与原料气体积比系统压力/MPa 活性测定温度/℃
4.0±0.02(8.0±0.02)
350±1
水蒸气与原料气体积比的测定见附录D，
a
3 HG/T4553—2013 6.4.2硫化结束后，将汽化器、保温管升温至约320℃.控制并调节系统压力、原料气空速、八蒸气与原料气体积比、活性测定温度等试验条件，在活性试验条件下稳定至少4h后，开始分析反应器进出口气体中的一氧化碳体积分数.并计算其一氧化碳转化率，然后每隔1.5h～2.0h测定一次。"连续三次一氧化碳转化率的极差值≤1.0%.则可以结束试验。 6.4.3试验结束后，先关闭原料气总阀，系统排空降压，同时排放冷凝器中的冷凝水，当系降至常压时·关闭平流泵，停止注水.最后切断系统电源。 7 结果计算
活性以一氧化碳转化率E计，按式（1）计算：
E-(9U-)X100
X100%....................... (1)
1×(100+92）
式中： i 原料气中一氧化碳体积分数的数值，以%表示； P2 变换气中一氧化碳体积分数的数值，以光表示。 取三次连续测定结果的算术平均值作为测定结果.三次测定结果的极差值应≤1.0%。 HG/T4553—2013
附录A （规范性附录）
反应器等温区长度的测定
A.1在反应器底部垫一层不锈钢筛板，装满直径为3mm~5mm的瓷球，并敲实·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向反应器内通入原料气并升温，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。 A.3将热电偶插入反应器电偶套管内的适当位置，记下热电偶插入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1min左右，记录稳定后的温度，直至温度相差2℃以上为止。随后再将热电偶向反应器电偶套管内插入，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为该温度下的等温区。 A.5将反应器温度升温至420℃恒温.待条件稳定2h后.按A.3、A.4的步骤测定420℃下的等温区。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，单位为mm。等温区内的温度差值应≤1℃，等温区的长度应≥50mm。 A.6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.7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。
I HG/T4553—2013
附录B （规范性附录）
催化剂堆积密度的测定
B. 1 试样的堆积
将适量的试样（5.2)分成若干份依次加人250ml.量筒内；每加一次，均需将量筒」，下振动若干次，直至试样在量简内的位置不变为振实，反复操作，直至振实的试样量为100mL。 B.2试样的称量
称量振实的100mL试样（B.1）的质量，精确到0.1g。 B. 3 堆积密度的计算
催化剂堆积密度e.数值以克每毫升（g/mL）表示，按式（B.1)计算：
m2-m
0=
(B. 1)
L
式中： m2 250mL量简和100mL试样质量的数值，单位为克（g）； m: 250mL量筒质量的数值，单位为克（g）； V 试样体积的数值，单位为毫升（mL）。 计算结果保留三位有效数字。 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不大于2.0：。
6 ICS71.100.99 G74 备案号：41877—2013
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HG/T4553—2013
一氧化碳耐硫变换催化剂
中高压活性试验方法
Test method of activity for sulfur-tolerant carbon monoxide shift catalysts
inmedium-highpressure
2014-03-01实施
2013-10-17发布
中华人民共和国工业和信息化部发布 HG/T4553—2013
前言
本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。 本标准的附录A~D为规范性附录。 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、山东齐鲁科力化工研
究院有限公司、华烁科技股份有限公司、淄博鲁源工业催化剂有限公司、湖北双雄催化剂有限公司、北京三聚环保新材料股份有限公司。
本标准主要起草人：邱爱玲、江莉龙、程玉春、张雄斌、徐东刚、周志斌、赵文涛、陈延浩。
- HG/T45532013
一氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验方法
警告一一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中高压活性试验方法。 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，使用的一氧化碳加水蒸气制氢的
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.仅所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 一氧化碳耐硫变换催化剂（低压部分）
3原理
原料气中的一氧化碳与一定比例的水蒸气在一氧化碳耐硫变换催化剂的作用下，发生化学反应生成二氧化碳和氢气·其化学反应方程式如下：
CO+H20CO+H2
用气相色谱仪分析反应前后气体中一氧化碳体积分数.计算出其：-氨化碳转化率，以此表征催化剂活性。 4试验装置 4.1流程
--氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验装置示意图见图1。
1 HG/T45532013
41.1-2 反应器；
11-1.11-2 脱 12-1.12-2 碱
5 汽化器： D 平流泵：
13
图1 一氧化碳耐硫变换
4.2 主要性能
一氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验
表1 活性试验
项
目
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/℃ 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、
a
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·次，其测定人法按第6 章和第7章的规定。 5 采样 5.1 实验室样品
按HG/T2779中的规定取得。 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.应处理成直径为4.0mm~5.0mm的试样L用孔径为4.0mm和5.0mm的试验筛（符合GB/T*)03.1中 R40/30系列）筛分]。按附录B的规定测定其堆积密度。 2 HG/T4553—2013
5.3 试料
根据试样的堆积密度称取30mL对应质量的试样.精确到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（15%~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-层不锈钢筛板，将处理干净的粒度为3mm～5mm的瓷球装入反应管内，并敲实，填至测定等温区时所确定的位置。再在瓷球上加一层不锈钢筛板，将催化剂试料（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，然后加上一层不锈钢筛板，不锈钢筛板上装人适量的粒度为3mm5mm的瓷球，轻轻敲实，装满后拧紧反应器螺帽。 将反应器接人试验系统。打开原料气总阀·向系统内通人原料气，并稳定在活性测定压力下，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阅排气，使系统降至常压。将测温热电偶插入热电偶套管内，使其热端位于气体入口催化剂床层内 5mm处。 6.3 升温硫化
向反应器内通入原料气，原料气空速为750h-1（空速相关的流量校正见附录C）.系统压力为常压。 其升温硫化操作按表2的规定。反应器温度升至180℃时、开始向原料气中配入总硫（以H2S计）为15 g/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。
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
- 6 2 4 1.5 2
250 250~350 350 350~420 420 420~350
6.4活性的测定 6.4.1 一氧化碳耐硫变换催化剂中高压活性试验条件见表3。
表3 活性试验条件
项 目
件
条
30 3000±50 1.0+0.02
试料装填基/ml 原料气空速/h 水蒸气与原料气体积比系统压力/MPa 活性测定温度/℃
4.0±0.02(8.0±0.02)
350±1
水蒸气与原料气体积比的测定见附录D，
a
3 HG/T4553—2013 6.4.2硫化结束后，将汽化器、保温管升温至约320℃.控制并调节系统压力、原料气空速、八蒸气与原料气体积比、活性测定温度等试验条件，在活性试验条件下稳定至少4h后，开始分析反应器进出口气体中的一氧化碳体积分数.并计算其一氧化碳转化率，然后每隔1.5h～2.0h测定一次。"连续三次一氧化碳转化率的极差值≤1.0%.则可以结束试验。 6.4.3试验结束后，先关闭原料气总阀，系统排空降压，同时排放冷凝器中的冷凝水，当系降至常压时·关闭平流泵，停止注水.最后切断系统电源。 7 结果计算
活性以一氧化碳转化率E计，按式（1）计算：
E-(9U-)X100
X100%....................... (1)
1×(100+92）
式中： i 原料气中一氧化碳体积分数的数值，以%表示； P2 变换气中一氧化碳体积分数的数值，以光表示。 取三次连续测定结果的算术平均值作为测定结果.三次测定结果的极差值应≤1.0%。 HG/T4553—2013
附录A （规范性附录）
反应器等温区长度的测定
A.1在反应器底部垫一层不锈钢筛板，装满直径为3mm~5mm的瓷球，并敲实·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向反应器内通入原料气并升温，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。 A.3将热电偶插入反应器电偶套管内的适当位置，记下热电偶插入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1min左右，记录稳定后的温度，直至温度相差2℃以上为止。随后再将热电偶向反应器电偶套管内插入，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为该温度下的等温区。 A.5将反应器温度升温至420℃恒温.待条件稳定2h后.按A.3、A.4的步骤测定420℃下的等温区。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，单位为mm。等温区内的温度差值应≤1℃，等温区的长度应≥50mm。 A.6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.7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。
I HG/T4553—2013
附录B （规范性附录）
催化剂堆积密度的测定
B. 1 试样的堆积
将适量的试样（5.2)分成若干份依次加人250ml.量筒内；每加一次，均需将量筒」，下振动若干次，直至试样在量简内的位置不变为振实，反复操作，直至振实的试样量为100mL。 B.2试样的称量
称量振实的100mL试样（B.1）的质量，精确到0.1g。 B. 3 堆积密度的计算
催化剂堆积密度e.数值以克每毫升（g/mL）表示，按式（B.1)计算：
m2-m
0=
(B. 1)
L
式中： m2 250mL量简和100mL试样质量的数值，单位为克（g）； m: 250mL量筒质量的数值，单位为克（g）； V 试样体积的数值，单位为毫升（mL）。 计算结果保留三位有效数字。 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不大于2.0：。
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