GB-T 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價方法 第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評價方法

ICS75.060CCSE24中華人民共和國國家標準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價方法第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評價方法Av—v國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會Ⅰ 1范圍 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4要求 4.1通用要求 4.2常規(guī)硫磺回收催化劑技術(shù)要求 4.3亞露點硫磺回收催化劑技術(shù)要求 4.4硫化氫選擇性氧化制硫催化劑技術(shù)要求 4.5常規(guī)加氫水解催化劑技術(shù)要求 4.6低溫加氫水解催化劑技術(shù)要求 5試驗方法 5.1抗壓碎力測定 5.2比表面積測定 5.3磨耗率測定 5.4總孔體積測定 5.5活性評價 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(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價方法》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2部分：脫硫、脫碳溶劑分析；—第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評價方法。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國天然氣標準化技術(shù)委員會(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。茍科、楊芳、李劍鋒、周代兵。Ⅳ引言能源構(gòu)成調(diào)整是我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的重頭戲之一，在為此而采取的諸多對策中最現(xiàn)實、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比例、提高能效、減輕環(huán)境污染最得力的“抓手”。進入21世紀以來，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)標準，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價方法》系列標準是為規(guī)范天然氣凈化生產(chǎn)活動，保障天然氣高效生產(chǎn)而提出的技術(shù)標準化文件，擬由三個部分構(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、可操作的分析評價方法?！?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價方法，并規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)要求?！?部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評價方法。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價方法，并規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)要求。本文件是該系列標準的第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)定了對應(yīng)的催化劑技術(shù)要求及分析評價方法。天然氣處理廠以硫磺回收加尾氣處理達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)日益嚴格的雙重要求下，天然氣處理廠應(yīng)針對不同的原料氣組成，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，提高裝置整體運行能力，排放達到環(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價方法第3部分：硫磺回收及尾氣處理催化劑技術(shù)要求及分析評價方法警告：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價，煉油廠硫磺回收及尾氣處理催化劑的分析評價可參照本文件。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定第4部分：用氧化微庫侖法測定總硫含量GB/T31583—2015脫氧保護型硫磺回收催化劑物理性能試驗方法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。3.1CLAU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。3.2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。3.3實際得到的產(chǎn)品硫磺占原料氣中全部硫化氫的百分含量。23.4催化劑中所能吸附的硫磺質(zhì)量。用催化劑的活性來評價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；“亞露點硫磺回收催化劑”活性用“克勞斯轉(zhuǎn)化率”和“硫容”來表示；“硫化氫選擇性氧化制硫催化劑”活性用“硫化氫轉(zhuǎn)化率”和“硫回收率”來表示；“常規(guī)加氫水解催化劑”和“低溫加氫水解催化劑”活性用“尾氣中除硫化氫外的總硫含量”來表示。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)要求項目技術(shù)指標抗壓碎力/(N/顆）≥130≥240≤0.5≥65.04.3亞露點硫磺回收催化劑技術(shù)要求亞露點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亞露點硫磺回收催化劑的技術(shù)要求項目技術(shù)指標抗壓碎力/(N/顆）≥80≥300≤0.5活性評價≥90≥0.804.4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)要求項目技術(shù)指標抗壓碎力/(N/cm)≥10035~50活性評價≥95.0≥85.04.5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)要求項目技術(shù)指標抗壓碎力/(N/顆）≥130≥220≤0.5)≤2574.6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)要求項目技術(shù)指標抗壓碎力/(N/cm)≥140≥200≤1.0)≤2865試驗方法5.1抗壓碎力測定按GB/T31583—2015中第4章的規(guī)定執(zhí)行。45.2比表面積測定按GB/T31583—2015中第6章的規(guī)定執(zhí)行。5.3磨耗率測定按GB/T31583—2015中第5章的規(guī)定執(zhí)行。5.4總孔體積測定按GB/T31583—2015中第6章的規(guī)定執(zhí)行。5.5活性評價催化劑活性評價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)熱器、加熱爐、反應(yīng)器、分離器和冷凝器構(gòu)成。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，進入預(yù)熱器預(yù)熱，預(yù)熱后氣體進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。標引序號說明：1—閥門；7—加熱爐；13—水泵；2—流量計；8—取樣點；14—冷凝器；3—恒流泵；9—測溫點；15—濕式流量計；4—混合器；10—反應(yīng)器；16—CS2恒流泵；5—壓力計；11—催化劑；17—灼燒處。6—預(yù)熱器；12—分離器；圖1評價裝置流程5.5.2.1常規(guī)硫磺回收催化劑活性評價方法常規(guī)硫磺回收催化劑活性評價裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評價裝置上，按表6的試驗5條件，模擬硫磺回收工藝各級反應(yīng)器，包括溫度、氣體組成、空速等條件，測定原料氣及尾氣組成，考查催化劑克勞斯轉(zhuǎn)化率。常規(guī)硫磺回收催化劑活性評價試驗條件見表6。表6常規(guī)硫磺回收催化劑活性評價試驗條件項目試驗條件℃320±1kPa<50-1mLmmmm原料氣組成濃度（體積分數(shù)）注：液態(tài)原料氣（如CS2、水等）采用高壓恒流泵注入。將催化劑按表6要求裝填在評價裝置反應(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)來計算克勞斯轉(zhuǎn)化率。體積校正系數(shù)KV按式（1）計算：式中：KV—體積校正系數(shù)；6式中：KV—體積校正系數(shù)；5.5.2.2亞露點硫磺回收催化劑活性評價方法亞露點硫磺回收催化劑活性評價裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評價裝置上，按表7的試驗條件，模擬冷床吸附工藝的操作條件，對亞露點硫磺回收催化劑進行吸附-再生循環(huán)試驗，測定原料氣亞露點硫磺回收催化劑活性評價試驗條件見表7。表7亞露點硫磺回收催化劑活性評價試驗條件項目試驗條件℃130±1℃325±1kPa<50-1mLmmmm原料氣組成濃度（體積分數(shù)）B再生階段：N2注：液態(tài)原料氣（如CS2、水等）采用高壓恒流泵注入。將催化劑按表7要求裝填在評價裝置反應(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)來計算克勞斯轉(zhuǎn)化率和硫容。按式(1)、式(2)計算。7犿犿式中：5.5.2.3硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評價方法硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評價裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評價裝置上，按表8的試驗條件，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。硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評價試驗條件見表8。表8硫化氫選擇性氧化制硫催化劑活性評價試驗條件項目試驗條件℃240±1kPa<50-1mLmmmm原料氣組成濃度（體積分數(shù)）注：液態(tài)原料氣（如CS2、水等）采用高壓恒流泵注入。將催化劑按表8要求裝填在評價裝置反應(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)來計算硫化氫轉(zhuǎn)化率及硫回收率。式中：8式中：γ5.5.2.4常規(guī)加氫水解催化劑活性評價方法常規(guī)加氫水解催化劑活性評價裝置工藝流程見圖1。將催化劑裝填在評價裝置上，按表9的試驗條件，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價試驗條件見表9。表9常規(guī)加氫水