(高清版)GBT 35212.3-2021 天然氣處理廠氣體及溶液分析與脫硫、脫碳及硫磺回收分析評(píng)價(jià)方法 第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評(píng)價(jià)方法

天然氣處理廠氣體及溶液分析與脫硫、脫碳及硫磺回收分析評(píng)價(jià)方法第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評(píng)價(jià)方法國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T35212.3—2021前言 引言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4要求 24.1通用要求 24.2常規(guī)硫磺回收催化劑技術(shù)要求 24.3亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑技術(shù)要求 24.4硫化氫選擇性氧化制硫催化劑技術(shù)要求 24.5常規(guī)加氫水解催化劑技術(shù)要求 34.6低溫加氫水解催化劑技術(shù)要求 5試驗(yàn)方法 35.1抗壓碎力測(cè)定 35.2比表面積測(cè)定 5.3磨耗率測(cè)定 5.4總孔體積測(cè)定 45.5活性評(píng)價(jià) 4Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T35212《天然氣處理廠氣體及溶液分析與脫硫、脫碳及硫磺回收分析評(píng)價(jià)方法》的第3部分。GB/T35212已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：氣體及溶液分析；——第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評(píng)價(jià)方法。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC244)提出并歸口。本文件起草單位：中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司重慶天然氣凈化總廠、中國石油化工股份有限公司中原油田普光分公司、中海石油(中國)有限公司湛江分公司、中國石油四川石化有限責(zé)任公司、中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司。IV能源構(gòu)成調(diào)整是我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重頭戲之一，在為此而采取的諸多對(duì)策中最現(xiàn)實(shí)、最有效的是大幅提高天然氣在能源構(gòu)成中的比例，它將成為降低煤炭消費(fèi)比例、提高能效、減輕環(huán)境污染最得力的“抓手”。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國天然氣工業(yè)獲得了高速發(fā)展，但是與高速發(fā)展的國民經(jīng)濟(jì)要求相比，與世界天然氣工業(yè)相比，中國天然氣工業(yè)的發(fā)展仍存在很大的差距與問題。提高我國天然氣生產(chǎn)技術(shù)，健全配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是助推天然氣工業(yè)快速發(fā)展的重要舉措。GB/T35212《天然氣處理廠氣體及溶液分析與脫硫、脫碳及硫磺回收分析評(píng)價(jià)方法》系列標(biāo)準(zhǔn)是為規(guī)范天然氣凈化生產(chǎn)活動(dòng)，保障天然氣高效生產(chǎn)而提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化文件，擬由三個(gè)部分構(gòu)成?！?部分：氣體及溶液分析。目的在于為天然氣處理廠氣體及溶液確立通用的、可操作的分析評(píng)價(jià)方法。——第2部分：脫硫、脫碳溶劑分析。目的在于為天然氣處理廠脫硫、脫碳溶劑確立可操作的分析評(píng)價(jià)方法，并規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)要求。——第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評(píng)價(jià)方法。目的在于為天然氣處理廠硫磺回收及尾氣處理催化劑確立可操作的分析評(píng)價(jià)方法，并規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)要求。本文件是該系列標(biāo)準(zhǔn)的第3部分，本文件根據(jù)不同天然氣處理廠硫磺回收及尾氣處理工藝規(guī)定了對(duì)應(yīng)的催化劑技術(shù)要求及分析評(píng)價(jià)方法。天然氣處理廠以硫磺回收加尾氣處理達(dá)到回收硫和減排目的的工藝已成為天然氣處理過程中的一個(gè)重要組成部分，而系列硫磺回收及尾氣處理催化劑的選擇是該類工藝的核心。在硫磺回收大型化及環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的雙重要求下，天然氣處理廠應(yīng)針對(duì)不同的原料氣組成，不同的工藝路線，選擇不同的硫磺回收及尾氣處理催化劑，做到既經(jīng)濟(jì)又合理、可靠，滿足國家二氧化硫的排放要求。本文件將為天然氣處理廠硫磺回收及尾氣處理工藝提供選擇對(duì)應(yīng)催化劑的依據(jù)，為天然氣處理廠節(jié)約投資、降低消耗，提高裝置整體運(yùn)行能力，排放達(dá)到環(huán)保要求提供技術(shù)保障。1天然氣處理廠氣體及溶液分析與脫硫、脫碳及硫磺回收分析評(píng)價(jià)方法第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評(píng)價(jià)方法警告：本文件不涉及與其應(yīng)用有關(guān)的安全問題。在使用本文件前，使用者有責(zé)任制定相應(yīng)的安全和保護(hù)措施，并明確其限定的適用范圍。本文件規(guī)定了硫磺回收及尾氣處理催化劑的要求和試驗(yàn)方法。本文件適用于天然氣處理廠使用的硫磺回收及尾氣處理催化劑的分析評(píng)價(jià)，煉油廠硫磺回收及尾氣處理催化劑的分析評(píng)價(jià)可參照本文件。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T11060.4天然氣含硫化合物的測(cè)定第4部分：用氧化微庫侖法測(cè)定總硫含量GB/T31583—2015脫氧保護(hù)型硫磺回收催化劑物理性能試驗(yàn)方法SY/T6537天然氣凈化廠氣體及溶液分析方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件?？藙谒罐D(zhuǎn)化率CLAUSconversionrate硫化氫和二氧化硫消耗占原料氣中全部硫化氫與二氧化硫之和的百分含量。注1:克勞斯轉(zhuǎn)化率用來衡量克勞斯反應(yīng)進(jìn)行程度。注2:克勞斯轉(zhuǎn)化率表示反應(yīng)過程中有多少硫化氫和二氧化硫發(fā)生了變化。硫化氫轉(zhuǎn)化率hydrogensulfideconversionrate反應(yīng)過程中硫化氫的消耗占原料氣中全部硫化氫的百分含量。注：硫化氫轉(zhuǎn)化率用來衡量原料氣中硫化氫轉(zhuǎn)化程度。實(shí)際得到的產(chǎn)品硫磺占原料氣中全部硫化氫的百分含量。2硫容sulfurcapacity催化劑中所能吸附的硫磺質(zhì)量。注：硫容針對(duì)低溫克勞斯工藝如冷床吸附(CBA)、薩弗林(Sulfreen)等提出。4要求4.1通用要求用催化劑的活性來評(píng)價(jià)天然氣處理廠使用的硫磺回收及尾氣處理催化劑性能的優(yōu)劣以及是否符合使用要求?！俺Ｒ?guī)硫磺回收催化劑”活性用“克勞斯轉(zhuǎn)化率”來表示；“亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑”活性用表示。4.2常規(guī)硫磺回收催化劑技術(shù)要求常規(guī)硫磺回收催化劑適用于從含硫化氫的酸性氣中回收硫磺的克勞斯工藝過程，可用于克勞斯硫磺回收裝置第一、二、三級(jí)反應(yīng)器，該類催化劑應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1常規(guī)硫磺回收催化劑的技術(shù)要求技術(shù)指標(biāo)抗壓碎力/(N/顆)比表面積/(m2/g)活性評(píng)價(jià)：克勞斯轉(zhuǎn)化率/%4.3亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑技術(shù)要求亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑適用于從含硫化氫的酸性氣中回收硫磺的克勞斯工藝過程，可用于低溫克勞斯硫磺回收裝置低溫反應(yīng)器，該類催化劑應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑的技術(shù)要求技術(shù)指標(biāo)抗壓碎力/(N/顆)比表面積/(m2/g)活性評(píng)價(jià)克勞斯轉(zhuǎn)化率/%硫容/(g/g)4.4硫化氫選擇性氧化制硫催化劑技術(shù)要求硫化氫選擇性氧化制硫催化劑適用于克勞斯工藝尾氣的選擇性氧化處理過程，如超級(jí)克勞斯工藝，3該類催化劑應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3硫化氫選擇性氧化制硫催化劑的技術(shù)要求抗壓碎力/(N/cm)比表面積/(m2/g)總孔體積/(mL/g)活性評(píng)價(jià)硫化氫轉(zhuǎn)化率/%硫回收率/%4.5常規(guī)加氫水解催化劑技術(shù)要求常規(guī)加氫水解催化劑適用于克勞斯工藝尾氣的加氫水解過程，如斯科特工藝，該催化劑應(yīng)符合表4的規(guī)定。表4常規(guī)加氫水解催化劑的技術(shù)要求技術(shù)指標(biāo)抗壓碎力/(N/顆)比表面積/(m2/g)活性評(píng)價(jià)：尾氣中除硫化氫外的總硫含量(以硫計(jì))/(mg/m3)4.6低溫加氫水解催化劑技術(shù)要求低溫加氫水解催化劑適用于低溫克勞斯工藝尾氣的加氫水解過程，如低溫斯科特工藝，該類催化劑應(yīng)符合表5的規(guī)定。表5低溫加氫水解催化劑的技術(shù)要求技術(shù)指標(biāo)抗壓碎力/(N/cm)比表面積/(m2/g)活性評(píng)價(jià)：尾氣中除硫化氫外的總硫含量(以硫計(jì))/(mg/m3)5試驗(yàn)方法5.1抗壓碎力測(cè)定按GB/T31583—2015中第4章的規(guī)定執(zhí)行。45.2比表面積測(cè)定按GB/T31583—20155.3磨耗率測(cè)定按GB/T31583—20155.4總孔體積測(cè)定按GB/T31583—20155.5活性評(píng)價(jià)中第6章的規(guī)定執(zhí)行。中第5章的規(guī)定執(zhí)行。中第6章的規(guī)定執(zhí)行。催化劑活性評(píng)價(jià)裝置為小型硫磺回收反應(yīng)裝置，流程見圖1。該裝置主要由原料氣混合器、預(yù)熱氣體原料氣經(jīng)混合器混合后，與恒流泵送來的液體原料混合，進(jìn)入預(yù)熱器預(yù)熱，預(yù)熱后氣體進(jìn)入裝填有顆粒狀催化劑的固定床反應(yīng)器中，在催化劑作用下，氣體中硫化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，尾氣經(jīng)灼燒系統(tǒng)灼燒后排放。標(biāo)引序號(hào)說明：1——閥門；2——流量計(jì)；3——恒流泵；4——混合器；5——壓力計(jì)；7——加熱爐；8——取樣點(diǎn)；9——測(cè)溫點(diǎn)；10——反應(yīng)器；11——催化劑；13——水泵；14——冷凝器；15——濕式流量計(jì)；16——CS?恒流泵；17——灼燒處。6——預(yù)熱器；12——分離器；圖1評(píng)價(jià)裝置流程5.5.2活性評(píng)價(jià)方法5.5.2.1常規(guī)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)方法常規(guī)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評(píng)價(jià)裝置上，按表6的試驗(yàn)5GB/T35212.3—2021化劑克勞斯轉(zhuǎn)化率。常規(guī)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件見表6。表6常規(guī)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件反應(yīng)溫度/℃反應(yīng)壓力(表壓)/kPa體積空速/h-1催化劑裝量/mL催化劑粒度/mm反應(yīng)器規(guī)格/mm原料氣組成濃度(體積分?jǐn)?shù))H?O:(25.0±2.5)%;N?:余量注：液態(tài)原料氣(如CS?、水等)采用高壓恒流泵注入。將催化劑按表6要求裝填在評(píng)價(jià)裝置反應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、體積空速和原料氣組成濃度達(dá)到表6中規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間10h,按SY/T6537中規(guī)定，每2h用氣相色譜儀分析一次原料氣及尾氣組成，然后根據(jù)原料氣及尾氣中各硫化物的分析數(shù)據(jù)來計(jì)算克勞斯轉(zhuǎn)化率。體積校正系數(shù)Kv按式(1)計(jì)算：Ky——體積校正系數(shù)；φHes——原料氣硫化氫干基含量，%;qo?——原料氣氧氣干基含量，%;φcs:——原料氣二硫化碳干基含量，%;φ$?！矚舛趸蚋苫?，%;φ0?——尾氣氧氣干基含量，%;…6式中：ηc——克勞斯轉(zhuǎn)化率，%;Ky——體積校正系數(shù)；2S'=φs+qso,%;2S=qHs+9so+2(qcs?-q(s),%。5.5.2.2亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)方法亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評(píng)價(jià)裝置上，按表7的試驗(yàn)條件，模擬冷床吸附工藝的操作條件，對(duì)亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑進(jìn)行吸附-再生循環(huán)試驗(yàn)，測(cè)定原料氣及尾氣組成，考查克勞斯轉(zhuǎn)化率及低溫硫容。吸附結(jié)束點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率下降到60%時(shí)認(rèn)為吸附階段結(jié)束。亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件見表7。表7亞露點(diǎn)硫磺回收催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件反應(yīng)溫度/℃再生溫度/℃反應(yīng)壓力(表壓)/kPa體積空速/h-1催化劑裝量/mL催化劑粒度/mm1.5～2.5反應(yīng)器規(guī)格/mm原料氣組成濃度(體積分?jǐn)?shù))A吸附階段：H?S:(2.0±0.2)%;SO?:(1.0±0.1)%;H?O:(30.0±3.0)%;N?:余量B再生階段：N2注：液態(tài)原料氣(如CS?、水等)采用高壓恒流泵注入。將催化劑按表7要求裝填在評(píng)價(jià)裝置反應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、體積空速和原料氣組成濃度達(dá)到表7中規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間10h,按SY/T6537中規(guī)定，每2h用氣相色譜儀分析一次原料氣及尾氣組成，然后根據(jù)原料氣及尾氣中各硫化物的分析數(shù)據(jù)來計(jì)算克勞斯轉(zhuǎn)化率和硫容。硫容w按式(3)計(jì)算：7GB/T35212.3—2021式中：w——硫容，單位為克每克(g/g);m'——再生過程中收集的硫磺質(zhì)量，單位為克(g)m——催化劑的質(zhì)量，單位為克(g)。5.5.2.3硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評(píng)價(jià)方法……………)硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評(píng)價(jià)裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評(píng)價(jià)裝置上，按表8的試驗(yàn)條件，模擬硫化氫選擇性氧化反應(yīng)器，包括溫度、氣體組成、空速等條件，測(cè)定原料氣及尾氣組成，考查催化劑硫化氫轉(zhuǎn)化率和硫回收率。5.5.2.3.2評(píng)價(jià)條件硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件見表8。表8硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件反應(yīng)溫度/℃反應(yīng)壓力(表壓)/kPa體積空速/h-1催化劑裝量/mL催化劑粒度/mm反應(yīng)器規(guī)格/mmp25×300原料氣組成濃度(體積分?jǐn)?shù))2.5)%;O?:(0.75±0.075)%;N?:余量注：液態(tài)原料氣(如CS?、水等)采用高壓恒流泵注入。5.5.2.3.3操作步驟將催化劑按表8要求裝填在評(píng)價(jià)裝置反應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、體積空速和原料氣組成濃度達(dá)到表8中規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行初活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間10h,按SY/T6537中規(guī)定，每2h用氣相色譜儀分析一次原料氣及尾氣組成，然后根據(jù)原料氣及尾氣中各硫化物的分析數(shù)據(jù)來計(jì)算硫化氫轉(zhuǎn)化率及硫回收率。5.5.2.3.4硫化氫轉(zhuǎn)化率計(jì)算硫化氫轉(zhuǎn)化率ηnes按式(4)計(jì)算：式中：PHzs——硫化氫轉(zhuǎn)化率，%:…8qlμs——尾氣硫化氫干基含量，%;硫回收率η,按式(5)計(jì)算：式中：7y——硫回收率，%;qgs——尾氣硫化氫干基含量，%;φso?——尾氣二氧化硫干基含量，%;φsoe——原料氣二氧化硫干基含量，%;φHes——原料氣硫化氫干基含量，%。5.5.2.4常規(guī)加氫水解催化劑活性評(píng)價(jià)方法常規(guī)加氫水解催化劑活性評(píng)價(jià)裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評(píng)價(jià)裝置上，按表9的試驗(yàn)條件，模擬硫磺回收尾氣加氫工藝反應(yīng)器，包括溫度、氣體組成、空速等條件，測(cè)定尾氣中除硫化氫以外的總硫含量。常規(guī)加氫水解催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件見表9。表9常規(guī)加氫水解催化劑活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件反應(yīng)溫度/℃反應(yīng)壓力(表壓)/kPa體積空速/h-1催化劑裝量/mL催化劑粒度/mm1.5～2.5反應(yīng)器規(guī)格/mm原料氣組成濃度(體積分?jǐn)?shù))H?O:(30.0±3.0)%;H?:(4.0±0.4)%;N?:余量注：液態(tài)原料氣(如CS?、水等)采用高壓恒流泵注入。將催化劑按表9要求裝填在評(píng)價(jià)裝置反應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、體積空速和原料氣組成濃度達(dá)到表9中規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行初活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間10h,按SY/T6537規(guī)定，每2h用氣相色譜儀分析一次原料氣，按5.5.2.4.4中規(guī)定，每2h用總硫儀分析一次尾氣中除硫化氫以外的總硫含量。5.5.2.4.4尾氣中除硫化氫外的總硫含量測(cè)定本方法是將