ICS 71. 100. 99 HG G 74 备案号：47137—2014 中华人民共和国化工行业标准 HG/T 2273.4—2014 代替HG/T2273.4—2006 天然气一、二段转化催化剂试验方法 Test method of natural gas reforming catalyst for primary and secondary reformer 2015-04-01实施 2014-10-29发布 中华人民共和国工业和信息化部发布 HG/T 2273.4—2014 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替HG/T2273.4-2006《天然气一、二段转化催化剂试验方法》，与HG/T2273.4- 2006相比，除编辑性修改外主要技术变化如下： -增加了长型催化剂和短型催化剂的入口温度（见表3）； 修改了气相色谱仪分析时间（见6，2006年版的6）。 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：西南化工研究设计院有限公司、昊成（成都）科技有限公司、南化集团研 究院。 本标准主要起草人：李泽军、张新波、郭雄、何洋、冯雅晨。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： —HG/T2273.4—1992、HG/T2273.4—2006。 HG/T2273.4—2014 天然气一、二段转化催化剂试验方法 1 范围 本标准规定了天然气一、二段转化催化剂的活性和耐热性能试验方法。 本标准适用于合成氨厂、甲醇厂及制氢装置中使用的天然气加水蒸气制氢的天然气一、二段转化 催化剂。 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试验筛技术要求和检验 第1部分：金属丝编织网试验筛 GB/T6682 2分析实验室用水规格和试验方法 HG/T2273.1天然气一段转化催化剂 HG/T2273.2天然气二段转化催化剂 HG/T2273.3天然气二段转化热保护剂 3原理 原料气中的甲烷与一定比例的水蒸气高温下在转化催化剂作用下进行转化反应和变换反应，生成 一氧化碳、二氧化碳和氢气。其化学反应方程式如下： CH4+H2OCO+3H2 CO+H2O—CO2+H2 用气相色谱分析尾气中的甲烷体积分数，以此表征催化剂的活性。 4活性试验装置 4.1流程 天然气一、二段转化催化剂活性试验装置示意图见图1。 注：给水也可采用其他方式，但应保持给水量稳定、准确；天然气采用反应前加压计量，也可采用反应后减压 计量。 HG/T 2273.4—2014 CH H,O 说明： 1-1~1-3- 流量计； 2-1, 2-2- 稳压器； 3 脱硫器； 蒸发混合器； 5- 反应器； 6- 贮水罐； 7 水泵； 冷却分离器； 气体流量计； 9 10- 色谱仪。 图1 天然气一、二段转化催化剂活性试验装置示意图 4.2 主要性能 天然气一、二段转化催化剂的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 项 目 参 反应器（单管）规格/mm $25×3.5 反应器等温区长度?/mm 80~100 系统压力（表压)/MPa ≤ 5 反应器可控温度/℃ ≤ 1 000 装置复现性（绝对差值)/% ≤ 3 反应器等温区长度的测定按附录A的规定。 5采样 5.1实验室样品 按HG/T2273.1、HG/T2273.2、HG/T2273.3中的采样规定取得。 5.2试样 将适量实验室样品放在瓷研钵内研碎，用孔径1.0mm和2.0mm的试验筛（符合GB/T6003.1 中R40/3的系列）过筛。取粒度为1.0mm～2.0mm的试样，按附录B的规定测定其堆积密度。 2 HG/T 2273.4—2014 5.3试料 根据试样的堆积密度，称取3.0mL对应质量的试样，精确到0.01g，备用。 6 活性试验步骤 警告：本标准所涉及的原料气和转化后尾气（含CH4、CO、H2、CO2）对人身安全和健康具有 中毒、易燃、易爆危险；实验室通风设备必须良好；系统必须试漏合格；严禁烟火；必须配备消防 器材。 6.1试料的装填 6.1.1瓷粒的制备 取适量的瓷环置于瓷研钵内研碎，用孔径1.0mm和2.0mm的试验筛（符合GB/T6003.1中 R40/3的系列）过筛。选用粒度为1.0mm2.0mm的瓷粒，经过酸洗、水洗处理，烘干后备用。 6.1.2试料的装填 称取17g的瓷粒（6.1.1)，精确至0.01g。将其与催化剂试料（5.3）均匀混合后，装人反应器 等温区内，边装边振动，使其装填紧密。其装填高度为75mm～80mm。 6.2系统试漏 将反应器接人系统，缓慢通人氮气（或天然气），升压至3.00MPa。如在30min内系统压力下 降不大于0.02MPa，则视为试漏合格。试漏合格后将系统泄至常压。 6.3升温还原 将热电偶插到热电偶套管内规定的位置，同时检查装置、仪器和仪表，使其处于正常状态。向系 统通人氢气，压力为0.60MPa士0.10MPa，空速为2000h-1，并将反应器升温至800℃，保持2h。 6.4活性测定 6.4.1还原结束时，蒸发混合器的温度应达到480℃。此时可向蒸发混合器内送水（试验用水应符 合GB/T6682规定的三级水）。待确认水已进人蒸发混合器3min～5min后，关闭还原氢气。缓慢 通人天然气（天然气主要成分见表2），调节碳空速约为500h-1、水碳比约为5，然后以 0.1MPa/min的速率将系统压力升至3.00MPa。 表2 天然气主要化学组分 项目 体积分数/% 甲烷(CH4) > 90. 0 乙烷(CaHg) ≤ 2.50 二氧化碳(CO2) 0. 10 氢(H2) ≤ 0. 10 氮(N2) ≤ 2. 00 氢(Ar) ≤ 0. 15 净化后总硫(以S计) ≤ 0. 5X105 6.4.2 系统压力稳定后，按表3的规定调整活性试验条件的各项参数，再稳定2h。然后每30min 用气相色谱仪分析一组尾气中CH的体积分数。每次试验至少取得6组分析数据。6组尾气中CH。 的体积分数的相对误差不大于3%时，即可以结束试验，取6组测定结果的算术平均值，作为测定 结果。 1 3 HG/T 2273.4—2014 表3活性试验条件 项 目 参 数 系统压力(表压)/MPa 3.00±0.05 试料装填量/mL 3 长型催化剂 人口：≥780；出口：800±2 反应温度/℃ 短型催化剂 人口：≥500；出口：520±2 水碳比 2.00±0.05 碳空速/h-1 20000±500 反应温度指的是反应器内催化剂床层出口截面中心位置的温度（热电偶套管顶端）。 6.4.3 试验结束后，依次切断天然气、水、电，自然降温，降压。 7 耐热性能测定 将10颗催化剂实验室样品（5.1）作为试样，任意堆放在高温炉内，关好炉门，在5h～6h内升 温至1300℃，恒温2h。然后自然降温，取出的催化剂试样不发生粘连及破碎为其耐热性能合格。 HG/T2273.4—2014 附录A （规范性附录） 反应等温区的测定 A.1将按6.1.1制备的瓷粒装满反应器，并接到活性试验装置流程中。 A.2系统按6.2试压试漏、 A.3系统通氮气，按空速20000h-1调节好流量，并升压到3.00MPa。 A.4蒸发混合器升温到480℃，反应器升温到800℃，恒温2h，测定高温段等温区。然后将反应器 降温到520℃，恒温2h，测定低温段等温区。 A.5将热电偶插到测温热电偶套管底端，记录其长度和温度。每次插入20mm，保持2min~ 3min，记录稳定后的温度。然后将热电偶向外拉出，每次拉出20mm，保持2min3min，记录稳定 后的温度。按上述过程重复测定一次，取两次测定的共同等温区作为该温度下的等温区。 A.6先测定反应器800℃的等温区，再测定反应器520℃的等温区。取800℃和520℃共有的等温 区为该反应器的等温区。 A.7如果测定出的等温区长度小于80mm，则应增加加热炉长度或调整电炉丝的疏密位置，然后重 新测定等温区。如果测定出的等温区长度大于100mm，则应减少加热炉长度或调整电炉丝的疏密位 置，然后重新测定等温区。等温区内的温差应小于2℃，等温区长度应在80mm～100mm之间。 A.8 根据所测等温区长度，确定试料在反应器中的装填位置和热电偶插人长度。