ICS71.100.99
备案号：181792006
中华人民共和国化工行业标准
HG/T 3544—2006
代替HG/T3544--1989
一氧化碳高温变换催化剂活性试验方法Test method of activity for high temperature carbon monoxide shift catalyst2006-07-26发布
2007-03-01实施
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布前言
本标准代替HG/T3544-1989《一氧化碳中温变换催化剂试验方法》。本标准与HG/T3544一1989相比主要变化如下：标准名称修订为：一氧化碳高温变换催化剂活性试验方法；范围改为适用于一氧化碳高温变换催化剂；增加了安全警告；
-增加了试验装置主要性能；
HG/T3544—2006
-取消了原标准中颗粒径向抗压碎强度的测定、磨耗率的测定、烧失重的测定、主要化学组分的测定等内容；
一原标准的附录B调整为本标准的附录C-原标准的附录C调整为本标准的附录D；原标准的附录D调整为本标准的附录B,并对其内容进行了部分修改；-取消了原标准的附录E；
-对标准作了编辑性修改。
本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录，附录D为资料性附录。本标准由中国石油和化学工业协会提出。本标准由全国肥料和土壤调理剂标准化技术委员会化肥催化剂分技术委员会(SAC/TC105/SC1)归口。
本标准起草单位：南化集团研究院、湖北双雄催化剂有限公司、化肥催化剂国家工程研究中心（福州大学)。
本标准主要起草人：钟立宏、郑起、周志斌、邱爱玲、薛永盛、曹文珠。本标准于1989年首次发布为化工专业标准，标准编号为ZBG740011989；1999年转化为推荐性化工行业标准，重新编号为HG/T3544一1989；本次为第次修订。I
1范围
一氧化碳高温变换催化剂活性试验方法本标准规定了一氧化碳高温变换催化剂活性的试验方法。HG/T3544--2006
本标准适用于合成氨及制氢装置中一氧化碳加水蒸气制氢的一氧化碳高温变换催化剂。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T6003.1-1997金属丝编织网试验筛（eqvISO3310-1：1990）HG3546一2002一氧化碳高温变换催化剂3原理
警告一一本标准所涉及的试验用原料气和尾气（含CO，H2，CO2）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。
原料气中的一氧化碳与一定比例的水蒸气在一氧化碳高温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式。用气相色谱仪（或其他一氧化碳分析仪)分析反应前后气体中一氧化碳体积分数，计算出其一氧化碳转化率来表征催化剂活性。CO+H2OCO2+H2
4试验装置
4.1流程
氧化碳高温变换催化剂活性试验装置示意图见图1。HG/T3544-2006
冷凝水
1—脱硫炉；
2-1~2-3———冷凝器；
3水浴箱；
4-1~4-2反应器；
5——水封瓶；
6—气相色谱仪。
4.2主要性能
冷凝水
图1一氧化碳高温变换催化剂活性试验装置示意图一氧化碳高温变换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/Pa
温度/℃
平行性(绝对差值)/%
复现性（绝对差值)/%
a反应器等温区长度的测定按附录A的测定。4.3校验
$18×2
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。
5采样
5.1实验室样品
按HG3546—2002中5.3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，再用孔径为1.4mm和2.0mm的试验筛（符合GB/T6003.1一19972
HG/T3544—2006
中R40/3系列)筛分。取粒度为1.4mm～2.0mm的试样按附录B的规定测定其堆积密度。5.3试料
根据试样的堆积密度，称取所需装填量（一般为5.0mL)的试样（5.2），精确至0.01g，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（28%～32%），二氧化碳（6%10%），氢气（35%～55%）其余为情性气体组成；如原料气混有氧气则氧气应低于0.5%。6.2试料的装填
在反应器的反应管底部的筛板上垫一层干净细铜网，将处理好的粒度为2mm～3mm玻璃球（或石英砂）装入反应管内，并敲实，填至测定等温区时所确定的位置。再在玻璃球（或石英砂)层面上加一层细铜网，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，然后加一层细铜网，最后装入适量的粒度为2mm～3mm玻璃球（或石英砂），轻轻敲实，再用细铜网封口，拧紧封头螺母后，反应器经试漏不漏气后，接人系统。系统通气后用肥皂水检查各接头处，如有漏气应进行处理。试漏符合要求后，停气，并将热电偶插人热电偶套管内，使其热端位于催化剂床层内距气体进口端面5mm临界面处。6.3升温还原
将脱硫炉温度升至约220℃，饱和器温度升至约82℃，保温管温度升至约120℃，在脱硫炉、饱和器、保温管开始升温的同时将反应器按表2的规定进行催化剂升温还原、耐热。表2升温还原和耐热条件
升温范围/℃
室温～200
200～530
530（耐热）
空速/h-1系统压力
升温速度/（℃/h）
时间/h
6.4耐热后活性的测定
一氧化碳高温变换催化剂的活性试验条件见表3。6.4.1
反应器升温至200℃时开始通人水蒸气与原料气体积比为1.0（按附录C测定）的混合气体。
表3活性试验条件
催化剂试料装填量/mL
水蒸气与原料气体积比
原料气空速/h-1
系统压力/Pa
活性测定温度/℃
注：空速相关的流量校正参见附录D。条件
350或400
6.4.2耐热完毕后，将反应器温度降至活性测定温度，在活性试验条件下稳定3h后，开始分析反应器进出口气中的氧化碳体积分数，并计算其一氧化碳转化率，然后可每隔1.0h～1.5h测定次。连续测定三次，其一氧化碳转化率的绝对差值不大于2.0%，则可以结束试验。6.4.3试验结束后，切断系统电源，放冷凝水收集器中的冷凝水，然后停气和关闭冷却水。3
HG/T3544—2006
结果计算
活性以一氧化碳转化率E计，数值以%表示，按式(1)计算：（1)x100
ix(100+2)
式中：
1-——原料气中一氧化碳的体积分数的数值，以%表示；P2———变换气中一氧化碳的体积分数的数值，以%表示。取三次连续测定结果的算术平均值作为测定结果，三次测定结果的绝对差值应不大于2.0%。(1)
附录A
(规范性附录）
反应器等温区长度的测定
HG/T3544—2006
A.1在反应器的反应管底部的筛板上垫一层细铜网，装满粒度为2mm～3mm玻璃球（或石英砂），并敲实，再用细铜网封口，拧紧封头螺母。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将脱硫炉温度升至约220℃、饱和器温度升至约82℃、保温管温度升至约120℃，在脱硫炉、饱和器、保温管开始升温的同时将反应器进行升温，当其温度升至200℃时，向活性试验装置系统中通入水蒸气与原料气体积比为1.0的混合气，原料气空速为2000h-1，反应器继续升温至350℃时恒温，待条件稳定2h后开始测定等温区。A.3将热电偶插人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，记录稳定后的温度，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一次。A.4按A.3的方法再重复测定一次，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530℃恒温，待条件稳定2h后，按A.3、A.4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，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40mm。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玻璃球（或石英沙）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/T 3544--2006
B.1试样的堆积
附录B
(规范性附录）
催化剂堆积密度的测定
将适量的试样(5.2)分成若干份，依次加人10mL量筒内；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10mL。B.2试样的称量
称量振实的10mL试样（B.1)的质量，精确至0.01g。B.3堆积密度的计算
催化剂堆积密度p，数值以克每毫升（g/mL)表示，按式（B.1)计算：m2ml
式中：
-10mL量筒和10mL试样的质量的数值，单位为克（g）；m1-—10mL量简的质量的数值，单位为克（g）；V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两位。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不大于2.0%。6
C.1测定装置
测定装置见图C.1。
附录C
(规范性附录）
水蒸气与原料气体积比的测定
图C.1水蒸气与原料气体积比的测定装置水蒸气和原料气混合气体；
冷凝管；
冷凝水收集器；
一水压差计；
温度计；
6——湿式气体流量计；
7放空。
C.2测定步骤
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将测定装置（C.1)接入活性试验装置系统，保温管升温至约120℃，饱和器升温至82℃，反应器升温至约200℃恒温，向装置系统通人原料气（反应器内全部装玻璃球或石英沙），冷凝管通入冷却水，待饱和器温度稳定1h后，先放掉冷凝水收集器内的冷凝水，并记下起始读数，开始测定；当湿式气体流量计计量一定量气体体积时，停止通原料气，并记下湿式气体流量计终止读数而计算出通过的气体体积（V1），称量冷凝水收集器内的冷凝水的质量（m），同时记下测定时的大气压、室温和湿式气体流量计上水压差计的数值。
C.3水蒸气与原料气体积比的计算C.3.1水蒸气体积V2，数值以升(L)表示，按式(C.1)计算：V2=22.4(m+aVi)/18
式中：
-冷凝水的质量的数值，单位为克(g)；一测定时室温下，单位体积饱和湿气中所含水蒸气质量的数值，单位为克每升（g/L)；V1—-通过湿式气体流量计的气体体积的数值，单位为升（L）。C.3.2水蒸气与原料气体积比，按式(C.2)计算：=V2/(Vif)
式中：
V2—水蒸气的体积的数值，单位为升(L)；(C. 1)
HG/T3544—2006
V1—通过湿式气体流量计气体的体积的数值，单位为升(L)；f-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。C.3.3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于，按式(C.3)计算：(P+Pi-PH,o)To
式中：
P——测定时的大气压的数值，单位为帕斯卡(Pa)；P1-—一湿式气体流量计上水压差计指示的数值，单位为帕斯卡(Pa)；PH,0-—测定时湿式气体流量计指示温度下的饱和水蒸气分压的数值，单位为帕斯卡(Pa)；一标准状态下的热力学温度的数值，单位为开尔文（K)（T。=273）；To-
一标准状态下的大气压的数值，单位为帕斯卡（Pa)（P。=101325）；Po
T测定时室温的热力学温度的数值，单位为开尔文(K）。oo
D.1湿式气体流量计比对法
附录D
（资料性附录）bZxz.net
转子流量计流量校正
D.1.1将湿式气体流量计与转子流量计按图D.1接好。口
图D.1湿式气体流量计比对法流量校正装置原料气进气阀；
2——气量调节考克；
3—转子流量计；
4——水压差计；
5——温度计：
6-湿式气体流量计；
7—放空。
HG/T3544--2006
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入蒸馏水，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。D.1.2根据催化剂试料装填量和活性测定空速，气体的体积流量Q，数值以毫升每分钟（L/min)表示，按式(D.1)计算：
SuVcatPoT
60PT。
式中：
Su——空速的数值，单位为每小时(h-1）；Veat
-催化剂试料的装填量的数值，单位为毫升（mL）；Po——标准状态下的大气压的数值，单位为帕斯卡(Pa)(Po=101325)；-测定时室温的热力学温度的数值，单位为开尔文(K)；T
P-—测定时的大气压的数值，单位为帕斯卡(Pa）；To—标准状态下的热力学温度的数值，单位为开尔文(K)（T。=273)。(D.1)
D.1.3打开进气阀1，原料气经转子流量计进入湿式气体流量计，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，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。D.2皂泡流量计比对法
D.2.1将50mL碱式滴定管的下端接三通玻璃管然后再装上洗净的乳胶头的皂泡流量计，并按图D.2接好（乳胶头内加入稀皂液至三通玻璃管气体入口的下端面）。9