ICS 71. 100.99 G 74 HG 备案号：47134-—2014 中华人民共和国化工行业标准 HG/T 3545--2014 代替HG/T3545—2006 氨合成催化剂活性试验方法 Test method of activity for ammonia synthesis catalyst 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 3545—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/T3545-2006《氨合成催化剂活性试验方法》，与HG/T3545一2006相比，除 编辑性修改外主要技术变化如下： 修改了活性试验中的耐热温度、耐热时间（见表4，2006年版的表C.3）； 修改了试验步骤中的部分内容（见6，2006年版的6）； 删除了氨合成催化剂活性测定条件（见2006年版的附录C）。 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、湖南安淳高新技术 有限公司、临胸大祥精细化工有限公司、湖北双雄催化剂有限公司、山东临朐泰丰化工有限公司。 本标准主要起草人：薛永震、林建新、戴丰育、杨万成、周志斌、刘学成、刘海霞。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： ZBG74002—1990、HG/T3545—1990、HG/T3545——2006。 I HG/T3545—2014 氨合成催化剂活性试验方法 1范围 本标准规定了氨合成催化剂的活性试验方法。 本标准适用于氢和氮反应制取氨的氨合成催化剂。 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/T601 化学试剂标准滴定溶液的制备 GB/T603 化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备 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 分析实验室用水规格和试验方法 HG/T3550 氨合成催化剂 3原理 一定配比的氢氮混合气体在特定的条件下通过氨合成催化剂作用发生化学反应生成氨，其化学反 应方程式如下： 3H2+N2—2NH3 用硫酸标准滴定溶液吸收，并计算出口气中氨气体积分数，以此表征催化剂活性。 4试验装置 4.1流程 氨合成催化剂活性试验装置示意图见图1。 1 HG/T3545—2014 ? 放空 个X 内文 5 14 说明： 1-1~1-5- 过滤器； 一精制炉； 2 缓冲罐； 五槽反应器； 湿式气体流量计。 图1氨合成催化剂活性试验装置示意图 4.2 2主要性能 氨合成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 项 目 性能参数 五槽反应器中反应管的规格/mm $16×2 五槽反应器中反应管的数量 4 五槽反应器的等温区长度*/mm 40 系统压力/MPa ≤ 20 温度/℃ ≤ 550 原料气空速/h-1 > 30 000 平行性(极差值)/% ≤ 复现性(极差值)/% > 0. 5 α五槽反应器等温区长度的测定按附录A的规定。 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1次，其测定方法按第 6章和第7章的规定。 2 HG/T3545—2014 5采样 5.1实验室样品 按HG/T3550的规定取得。 5.2试样 取适量实验室样品，置于钢百内，破碎研细，用孔径为1.0mm和1.4mm的试验筛（符合GB） T6003.1中R40/3系列）筛分。取粒度为1.0mm～1.4mm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2.0mL对应质量的试样，精确至0.01g，待用。 6试验步骤 警告：本标准所涉及的试验用原料气和尾气（含H2、N2、NH3）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。 6.1原料气 原料气宜为氨裂解气。原料气的氢氮体积比为2.8～3.1。 原料气中杂质含量应符合以下要求：水蒸气的体积分数小于30×10-6，氧气的体积分数小于 10×10-6，硫（以H2S计）的体积分数小于5×10-6。 6.2试料的填装 在五槽反应器各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1.0mm～1.4mm 的石英砂装入反应管内，敲实，填至测定等温区时所确定的位置。再在石英砂层面上加一层细铜网， 将催化剂试料（5.3）小心倒入反应管内，轻轻敲打管壁使催化剂床层装填紧密，测量其催化剂床层 装填高度。然后加一层细铜网，再装人适量的粒度为1.0mm1.4mm的石英砂，轻轻敲实。最后 用细铜网封口，拧紧封头螺母，接人系统。 6.3系统试漏 打开原料气总阀，向系统内通人原料气，并稳定在15MPa。关闭系统出口阀和放空阀，如在 0.5h内压力下降小于0.1MPa，则视为系统密封。试漏符合要求后，将五槽反应器内气体泄至常压， 并将热电偶插入五槽反应器中心管内，使其热端位于气体出催化剂床层临界面处。 6.4升温还原 氨合成催化剂升温还原操作条件见表2和表3。 表2A1系列、A2系列氮合成催化剂升温还原操作条件 温度范围/℃ 升温速率/（℃/h） 所需时间/h 条件 4 室温～350 80 350~450 50 2 450 0 16 空速：30000h-1 450~475 25 1 压力：5MPa 0 12 475 475~500 25 1 500 0 4 3 HG/T3545—2014 表3A3系列氨合成催化剂升温还原操作条件 温度范围/℃ 升温速率/(℃/h) 所需时间/h 条 件 室温～400 125 3 400 0 2 400~425 25 1 425 0 6 425~450 25 1 空速：30000h-1 450 0 10 压力：5MPa 450~475 1 475 0 4 475~500 25 1 500 0 4 6.5耐热后活性的测定 6.5.1耐热后活性的测定方法 还原结束后，对催化剂进行耐热（耐热条件见表4）。耐热完毕后，将反应器温度降至活性测定 温度，在表4的活性试验条件下稳定2h后，开始分析耐热后出口氮体积分数，然后可每隔1.5h～ 2.0h分析1次。当连续3次出口氨体积分数的极差值≤0.3%，则可结束试验。 表4耐热和活性测定条件 耐热 条件 活性测定条件 型号 空速/h-1 压力/MPa 温度/℃ 时间/h 空速/h-1 压力/MPa 温度/℃ A1系列 425 A2系列 30 000 10 520 10 30 000 15 415 A3系列 400 6.5.2耐热后出口氨体积分数的测定 6.5.2.1试剂 6.5.2.1.1 硫酸标准滴定溶液： H2SO 1mol/L，按GB/T601的规定制备。 6.5.2.1.2甲基红指示液：按GB/T603的规定制备。 6.5.2.2测定步骤 6.5.2.2.1量取20.00mL硫酸标准滴定溶液（6.5.2.1.1）于试管中，加人2～3滴甲基红指示剂 （6.5.2.1.2），再加水（符合GB/T6682规定的三级水）稀释至试管的2/3处，溶液呈红色。将试管 与尾气出口、湿式气体流量计进口连接后通气吸收。 6.5.2.2.2通气吸收的同时用秒表计量通气时间，直至溶液变橙黄色时停止通气。 6.5.2.2.3读取通过湿式气体流量计计量的余气体积、通气吸收时间和当时湿式气体流量计上指示 的温度。时间、温度精确至个位数，气体体积精确至十位数。 注：如需进行耐热前活性测定，可参照耐热后活性测定方法。 4