GB/T 34699-2017 低温硫磺尾气加氢催化剂物理性能试验方法

　　ICS 7 1 . 100 . 99 G 74

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34699—2017

　　低温硫磺尾气加氢催化剂

　　物理性能试验方法

　　Testmethodofphysicalpropertiesforlow temperaturesulphurtailgas

　　hydrogenationcatalyst

　　2017-1 1-01 发布 2018-05-01 实施

　　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 34699—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—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/TC 63/SC 10)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、山东省产品质量检验研究院。

　　本标准主要起草人：王晓宁、陈延浩、邹惠玲、胡文宾、燕京、邱爱玲。

　　GB/T 34699—20 17

　　低温硫磺尾气加氢催化剂

　　物理性能试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了低温硫磺尾气加氢催化剂的堆积密度、颗粒径向抗压碎力、磨耗率以及比表面积、孔体积、平均孔直径的测定方法。

　　本标准适用于以含硫化氢酸性气为原料的克劳斯硫磺回收工艺中，以钴、钼、镍为主要活性组分，以氧化铝、二氧化钛为载体的低温硫磺尾气加氢催化剂。

　　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/T 6003 . 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/T 6678 化工产品采样总则

　　3 样品

　　3 . 1 实验室样品

　　按 GB/T 6678 的规定取得。

　　3 . 2 试样

　　取适量实验室样品，用孔径为 φ2.0 mm 的试验筛(按照 GB/T 6003 . 1 中 R40/3 系列)筛去粉尘、碎粒，置于烘箱中，120 ℃ ± 5 ℃干燥 2 h,取出放在干燥器中冷却至室温。 待用。

　　4 堆积密度的测定

　　4 . 1 试样的堆积

　　取适量催化剂试样，分成若干份，依次加入 250 mL 量筒内。 每加一次，均应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 100 mL。

　　4 . 2 试样的称量

　　称量振实的 100 mL试样的质量，精确至 0 . 1 g。

　　4 . 3 堆积密度的计算

　　催化剂堆积密度 ρ,数值以克每毫升(g/mL)表示，按式(1)计算：

　　ρ = …………………………( 1 )

　　GB/T 34699—20 17

　　式中：

　　m2 — 1 000 mL量筒和 100 mL试样的质量的数值，单位为克(g) ;

　　m1 — 1 000 mL量筒的质量的数值，单位为克(g) ;

　　V —试样的体积的数值，单位为毫升(mL) 。

　　计算结果保留 3 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%。

　　5 颗粒径向抗压碎力的测定

　　5 . 1 原理

　　使用合适量程的智能颗粒强度试验机，取经过处理的单个试样颗粒在测量其长度后，置于试验机样品平台上至稳定不滚动，对其径向的点向施加压力，直至颗粒破碎，测得其抗压碎力。

　　5 . 2 仪器设备

　　5.2. 1 智能颗粒强度试验机：量程 0 N~500 N、精度 Ⅰ 级、加力速度 5 N/s~20 N/s。

　　5.2.2 螺旋测微器：精确至 0.02 mm。

　　5 . 3 试验步骤

　　接通智能颗粒强度试验机的电源，预热 20 min。 取单个催化剂试样在螺旋测微器上测量其长度后，将其侧放于智能颗粒强度试验机的样品平台上至稳定不滚动，开启智能颗粒强度试验机的工作按键，试样逐步受力至破碎，用细毛刷清除样品平台上的碎片。 重复该步骤，直至 40 颗催化剂试样测试完毕 。用打印机打印出颗粒径向抗压碎力的测定结果。

　　智能颗粒强度试验机未配备打印机时，应记录试料长度和试料破碎后智能颗粒强度试验机显示的抗压碎力，计算出颗粒径向抗压碎力。

　　5 . 4 试验数据处理

　　5 . 4 . 1 径向抗压碎力

　　颗粒径向抗压碎力 F，数值以牛顿每厘米(N/cm)表示，按式(2)计算：

　　F …………………………( 2 )

　　式中：

　　F′—试样破碎时智能颗粒强度试验机显示的数值，单位为牛顿(N) ;

　　l —试样长度的数值，单位为厘米(cm) 。

　　计算结果表示到小数点后一位。

　　5 . 4 . 2 径向抗压碎力平均值

　　-

　　颗粒径向抗压碎力平均值 F，数值以牛顿每厘米(N/cm)表示，按式(3)计算：

　　Fi …………………………( 3 )

　　式中：

　　Fi —第 i颗的径向抗压碎力的数值，单位为牛顿每厘米(N/cm) ;

　　n —一组试料测定的颗粒数。

　　GB/T 34699—20 17

　　计算结果表示到整数位。

　　5 . 4 . 3 变异系数

　　颗粒径向抗压碎力的变异系数 C.V，按式(4)计算：

　　C.V …………………………( 4 )

　　式中：

　　Fi —第 i颗的径向抗压碎力的数值，单位为牛顿每厘米(N/cm) ;

　　-

　　F —40 颗试样径向抗压碎力平均值的数值，单位为牛顿每厘米(N/cm) ;

　　n —一组试料测定的颗粒数。

　　计算结果表示到小数点后两位。

　　6 磨耗率的测定

　　6 . 1 原理

　　将经过处理的一定质量的试样，置于磨耗仪的磨筒内，在一定的转速下，转动一定的时间后，试料磨损产生微粒，通过筛分称量，计算出磨耗率测定的结果。

　　6 . 2 仪器设备

　　磨耗仪的主要参数：

　　— 磨筒内径：φ120 mm;

　　— 磨筒长度：150 mm;

　　— 磨筒内挡板：1 块，长 150 mm,高 18 mm。

　　6 . 3 试验步骤

　　接通磨耗仪的电源，预热 20 min,设置磨筒转速为 60 r/min、磨转时间为 30 min、机械筛分筛频为4 Hz、机械筛分时间为 30 s。 用细毛硬刷子清洁磨筒和磨筒盖的内壁，称取 100 g±1 g 试样(见 3 . 2) ,精确至 0 . 01 g,将其轻轻倒入磨筒内，拧紧其磨筒盖，然后置于磨耗仪的固定旋轴上。

　　启动磨耗仪的磨耗键，磨筒按预设的转速和时间运转。 磨筒停止转动后，将磨筒取下并用木锤轻轻拍打筒壁，使筒内试料聚集在筒底。 轻轻拧开磨筒盖，将筒内试料全部倒入带有底盘的筛孔尺寸为 850 μm 的试验筛中，置于磨耗仪的筛分箱内，启动筛振键，试验筛按预设的筛频和时间进行机械筛分，或进行手工筛分。

　　将筛上物置于烘箱中，120 ℃ ±5 ℃干燥 2 h后，取出放在干燥器中冷却至室温，称重，精确至 0 . 01 g。

　　6 . 4 试验数据处理

　　磨耗率 w，按式(5)计算：

　　w …………………………( 5 )

　　式中：

　　m —试料的质量的数值，单位为克(g) ;

　　m1 —磨后筛上物的质量的数值，单位为克(g) 。

　　GB/T 34699—20 17

　　计算结果表示到小数点后一位。

　　取两次测定结果的算术平均值作为测定结果，两次测定结果的相对偏差应不大于 20%。

　　7 比表面积、孔体积、平均孔直径的测定

　　7 . 1 原理

　　放入气体中的试样，其表面(包括外部和内部通孔的表面)在低温下发生物理吸附。 当吸附达到平衡时，测量平衡吸附压力和吸附的气体量，根据 BET方程式由吸附等温线求出试样单分子层饱和吸附量，从而计算出试样的比表面积;根据 Kelvin方程式由脱附等温线可计算出试样的孔直径。

　　7 . 2 仪器设备

　　7 . 2 . 1 物理吸附仪：能在液氮温度下，进行氮气吸附。

　　7 . 2 . 2 脱气装置：能在温度 300 ℃、真空度小于或等于 1 . 3 Pa 的条件下对样品进行脱气。

　　7.2.3 分析天平：精确至 0.000 1 g。

　　7 . 2 . 4 烘箱 。

　　7 . 2 . 5 杜瓦瓶 。

　　7.2.6 液氮：101.3 kPa下的沸点为- 196 ℃。

　　7 . 3 试验步骤

　　警示 — 本标准所涉及的试验用液氮可致皮肤冻伤，使用与转移时须配带防冻护具。 液氮在常压下汽化会产生过量的氮气，可使空气中氧分压下降，引起缺氧窒息，使用时应配有排风设备等预防措施。

　　7 . 3 . 1 样品管的称量

　　将干净的空样品管接到脱气装置的脱气口，经抽真空后，回充氮气至常压。 从脱气口取下样品管，加胶塞密封称量，精确至 0 . 000 1 g,其质量记为 m1 。

　　7 . 3 . 2 样品管的装填

　　称取 0 . 2 g左右的催化剂试样(见 3 . 2),精确至 0 . 000 1 g,用镊子或漏斗等不污染样品管的工具将其放入到样品管(见 7 . 3 . 1)的底部。

　　7 . 3 . 3 仪器的开启

　　依次开启脱气装置真空泵、脱气装置主机、物理吸附仪真空油泵、物理吸附仪主机的电源，并打开物理吸附仪操作软件。

　　7 . 3 . 4 样品脱气

　　将样品管(见 7 . 3 . 2)接到脱气装置的脱气口，套好加热套。 打开脱气开关，保持 1 . 3 Pa 或以下的真空度，同时升温至 300 ℃ ± 5 ℃ ,恒温保持 3 h。 待样品管温度降至室温后，打开样品管口处的氮气阀或氦气阀，回充氮气或氦气，25 s~30 s后，将样品管从脱气口移开，胶塞密封，称重，质量记为m2 。

　　7 . 3 . 5 样品吸脱附与分析

　　向杜瓦瓶中注入适量的液氮，将称量好的经过脱气、内含样品的样品管(见 7 . 3 . 4) 连接到物理吸附仪上，使其位于盛有液氮的杜瓦瓶的上方，关好防护罩。

　　GB/T 34699—20 17

　　在电脑控制界面输入测试条件，在操作界面分别填入m1 、m2 ,点击开始，仪器进行自动分析。

　　7 . 3 . 6 关机

　　测试完毕后，先关闭气源，再依次关闭软件、电脑、仪器。

　　7 . 4 试验数据处理

　　经仪器分析后，会直接得到催化剂样品的比表面积、孔体积和平均孔直径的数值。 若仪器不能直接给出平均孔直径的数值，应根据孔体积和比表面的数值，由式(6)计算而得。

　　平均孔直径 D，单位为纳米(nm),按式(6)计算：

　　D …………………………( 6 )

　　式中：

　　V —催化剂孔体积的数值，单位为毫升每克(mL/g) ;

　　A —催化剂比表面积的数值，单位为平方米每克(m2 /g) 。

　　取两次连续测定结果的算术平均值作为测定结果，连续测定结果的相对标准偏差应不大于 5%。