GB-T 35212.3-2021 天然气处理厂气体及溶液分析与脱硫、脱碳及硫磺回收分析评价方法 第3部分：硫磺回收及尾气处理催化剂技术要求及分析评价方法VIP

ICS75.060CCSE24中华人民共和国国家标准天然气处理厂气体及溶液分析与脱硫、脱碳及硫磺回收分析评价方法第3部分：硫磺回收及尾气处理催化剂技术要求及分析评价方法Av—v国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会Ⅰ 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4要求 4.1通用要求 4.2常规硫磺回收催化剂技术要求 4.3亚露点硫磺回收催化剂技术要求 4.4硫化氢选择性氧化制硫催化剂技术要求 4.5常规加氢水解催化剂技术要求 4.6低温加氢水解催化剂技术要求 5试验方法 5.1抗压碎力测定 5.2比表面积测定 5.3磨耗率测定 5.4总孔体积测定 5.5活性评价 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T35212《天然气处理厂气体及溶液分析与脱硫、脱碳及硫磺回收分析评价方法》的第3部分。GB/T35212已经发布了以下部分：—第1部分：气体及溶液分析；—第2部分：脱硫、脱碳溶剂分析；—第3部分：硫磺回收及尾气处理催化剂技术要求及分析评价方法。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国天然气标准化技术委员会(SAC/TC244)提出并归口。本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司重庆天然气净化总厂、中国石油化工股份有限公司中原油田普光分公司、中海石油（中国）有限公司湛江分公司、中国石油四川石化有限责任公司、中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司。苟科、杨芳、李剑锋、周代兵。Ⅳ引言能源构成调整是我国经济结构调整的重头戏之一，在为此而采取的诸多对策中最现实、最有效的是大幅提高天然气在能源构成中的比例，它将成为降低煤炭消费比例、提高能效、减轻环境污染最得力的“抓手”。进入21世纪以来，中国天然气工业获得了高速发展，但是与高速发展的国民经济要求相比，与世界天然气工业相比，中国天然气工业的发展仍存在很大的差距与问题。提高我国天然气生产技术，健全配套技术标准，是助推天然气工业快速发展的重要举措。GB/T35212《天然气处理厂气体及溶液分析与脱硫、脱碳及硫磺回收分析评价方法》系列标准是为规范天然气净化生产活动，保障天然气高效生产而提出的技术标准化文件，拟由三个部分构成。—第1部分：气体及溶液分析。目的在于为天然气处理厂气体及溶液确立通用的、可操作的分析评价方法。—第2部分：脱硫、脱碳溶剂分析。目的在于为天然气处理厂脱硫、脱碳溶剂确立可操作的分析评价方法，并规定了相应的技术要求。—第3部分：硫磺回收及尾气处理催化剂技术要求及分析评价方法。目的在于为天然气处理厂硫磺回收及尾气处理催化剂确立可操作的分析评价方法，并规定了相应的技术要求。本文件是该系列标准的第3部分，本文件根据不同天然气处理厂硫磺回收及尾气处理工艺规定了对应的催化剂技术要求及分析评价方法。天然气处理厂以硫磺回收加尾气处理达到回收硫和减排目的的工艺已成为天然气处理过程中的一个重要组成部分，而系列硫磺回收及尾气处理催化剂的选择是该类工艺的核心。在硫磺回收大型化及环保法规日益严格的双重要求下，天然气处理厂应针对不同的原料气组成，不同的工艺路线，选择不同的硫磺回收及尾气处理催化剂，做到既经济又合理、可靠，满足国家二氧化硫的排放要求。本文件将为天然气处理厂硫磺回收及尾气处理工艺提供选择对应催化剂的依据，为天然气处理厂节约投资、降低消耗，提高装置整体运行能力，排放达到环保要求提供技术保障。1天然气处理厂气体及溶液分析与脱硫、脱碳及硫磺回收分析评价方法第3部分：硫磺回收及尾气处理催化剂技术要求及分析评价方法警告：本文件不涉及与其应用有关的安全问题。在使用本文件前，使用者有责任制定相应的安全和保护措施，并明确其限定的适用范围。本文件规定了硫磺回收及尾气处理催化剂的要求和试验方法。本文件适用于天然气处理厂使用的硫磺回收及尾气处理催化剂的分析评价，炼油厂硫磺回收及尾气处理催化剂的分析评价可参照本文件。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T11060.4天然气含硫化合物的测定第4部分：用氧化微库仑法测定总硫含量GB/T31583—2015脱氧保护型硫磺回收催化剂物理性能试验方法SY/T6537天然气净化厂气体及溶液分析方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1CLAU硫化氢和二氧化硫消耗占原料气中全部硫化氢与二氧化硫之和的百分含量。注1：克劳斯转化率用来衡量克劳斯反应进行程度。注2：克劳斯转化率表示反应过程中有多少硫化氢和二氧化硫发生了变化。3.2反应过程中硫化氢的消耗占原料气中全部硫化氢的百分含量。注：硫化氢转化率用来衡量原料气中硫化氢转化程度。3.3实际得到的产品硫磺占原料气中全部硫化氢的百分含量。23.4催化剂中所能吸附的硫磺质量。用催化剂的活性来评价天然气处理厂使用的硫磺回收及尾气处理催化剂性能的优劣以及是否符合使用要求。“常规硫磺回收催化剂”活性用“克劳斯转化率”来表示；“亚露点硫磺回收催化剂”活性用“克劳斯转化率”和“硫容”来表示；“硫化氢选择性氧化制硫催化剂”活性用“硫化氢转化率”和“硫回收率”来表示；“常规加氢水解催化剂”和“低温加氢水解催化剂”活性用“尾气中除硫化氢外的总硫含量”来表示。4.2常规硫磺回收催化剂技术要求常规硫磺回收催化剂适用于从含硫化氢的酸性气中回收硫磺的克劳斯工艺过程，可用于克劳斯硫磺回收装置第一、二、三级反应器，该类催化剂应符合表1的规定。表1常规硫磺回收催化剂的技术要求项目技术指标抗压碎力/(N/颗）≥130≥240≤0.5≥65.04.3亚露点硫磺回收催化剂技术要求亚露点硫磺回收催化剂适用于从含硫化氢的酸性气中回收硫磺的克劳斯工艺过程，可用于低温克劳斯硫磺回收装置低温反应器，该类催化剂应符合表2的规定。表2亚露点硫磺回收催化剂的技术要求项目技术指标抗压碎力/(N/颗）≥80≥300≤0.5活性评价≥90≥0.804.4硫化氢选择性氧化制硫催化剂技术要求硫化氢选择性氧化制硫催化剂适用于克劳斯工艺尾气的选择性氧化处理过程，如超级克劳斯工艺，3该类催化剂应符合表3的规定。表3硫化氢选择性氧化制硫催化剂的技术要求项目技术指标抗压碎力/(N/cm)≥10035~50活性评价≥95.0≥85.04.5常规加氢水解催化剂技术要求常规加氢水解催化剂适用于克劳斯工艺尾气的加氢水解过程，如斯科特工艺，该催化剂应符合表4的规定。表4常规加氢水解催化剂的技术要求项目技术指标抗压碎力/(N/颗）≥130≥220≤0.5)≤2574.6低温加氢水解催化剂技术要求低温加氢水解催化剂适用于低温克劳斯工艺尾气的加氢水解过程，如低温斯科特工艺，该类催化剂应符合表5的规定。表5低温加氢水解催化剂的技术要求项目技术指标抗压碎力/(N/cm)≥140≥200≤1.0)≤2865试验方法5.1抗压碎力测定按GB/T31583—2015中第4章的规定执行。45.2比表面积测定按GB/T31583—2015中第6章的规定执行。5.3磨耗率测定按GB/T31583—2015中第5章的规定执行。5.4总孔体积测定按GB/T31583—2015中第6章的规定执行。5.5活性评价催化剂活性评价装置为小型硫磺回收反应装置，流程见图1。该装置主要由原料气混合器、预热器、加热炉、反应器、分离器和冷凝器构成。气体原料气经混合器混合后，与恒流泵送来的液体原料混合，进入预热器预热，预热后气体进入装填有颗粒状催化剂的固定床反应器中，在催化剂作用下，气体中硫化物发生化学反应，尾气经灼烧系统灼烧后排放。标引序号说明：1—阀门；7—加热炉；13—水泵；2—流量计；8—取样点；14—冷凝器；3—恒流泵；9—测温点；15—湿式流量计；4—混合器；10—反应器；16—CS2恒流泵；5—压力计；11—催化剂；17—灼烧处。6—预热器；12—分离器；图1评价装置流程5.5.2.1常规硫磺回收催化剂活性评价方法常规硫磺回收催化剂活性评价装置工艺流程见图1。将催化剂装填在评价装置上，按表6的试验5条件，模拟硫磺回收工艺各级反应器，包括温度、气体组成、空速等条件，测定原料气及尾气组成，考查催化剂克劳斯转化率。常规硫磺回收催化剂活性评价试验条件见表6。表6常规硫磺回收催化剂活性评价试验条件项目试验条件℃320±1kPa<50-1mLmmmm原料气组成浓度（体积分数）注：液态原料气（如CS2、水等）采用高压恒流泵注入。将催化剂按表6要求装填在评价装置反应器内，当反应温度、反应压力、体积空速和原料气组成浓仪分析一次原料气及尾气组成，然后根据原料气及尾气中各硫化物的分析数据来计算克劳斯转化率。体积校正系数KV按式（1）计算：式中：KV—体积校正系数；6式中：KV—体积校正系数；5.5.2.2亚露点硫磺回收催化剂活性评价方法亚露点硫磺回收催化剂活性评价装置工艺流程见图1。将催化剂装填在评价装置上，按表7的试验条件，模拟冷床吸附工艺的操作条件，对亚露点硫磺回收催化剂进行吸附-再生循环试验，测定原料气亚露点硫磺回收催化剂活性评价试验条件见表7。表7亚露点硫磺回收催化剂活性评价试验条件项目试验条件℃130±1℃325±1kPa<50-1mLmmmm原料气组成浓度（体积分数）B再生阶段：N2注：液态原料气（如CS2、水等）采用高压恒流泵注入。将催化剂按表7要求装填在评价装置反应器内，当反应温度、反应压力、体积空速和原料气组成浓仪分析一次原料气及尾气组成，然后根据原料气及尾气中各硫化物的分析数据来计算克劳斯转化率和硫容。按式(1)、式(2)计算。7犿犿式中：5.5.2.3硫化氢选择性氧化制硫催化剂活性评价方法硫化氢选择性氧化制硫催化剂活性评价装置工艺流程见图1。将催化剂装填在评价装置上，按表8的试验条件，模拟硫化氢选择性氧化反应器，包括温度、气体组成、空速等条件，测定原料气及尾气组成，考查催化剂硫化氢转化率和硫回收率。硫化氢选择性氧化制硫催化剂活性评价试验条件见表8。表8硫化氢选择性氧化制硫催化剂活性评价试验条件项目试验条件℃240±1kPa<50-1mLmmmm原料气组成浓度（体积分数）注：液态原料气（如CS2、水等）采用高压恒流泵注入。将催化剂按表8要求装填在评价装置反应器内，当反应温度、反应压力、体积空速和原料气组成浓谱仪分析一次原料气及尾气组成，然后根据原料气及尾气中各硫化物的分析数据来计算硫化氢转化率及硫回收率。式中：8式中：γ5.5.2.4常规加氢水解催化剂活性评价方法常规加氢水解催化剂活性评价装置工艺流程见图1。将催化剂装填在评价装置上，按表9的试验条件，模拟硫磺回收尾气加氢工艺反应器，包括温度、气体组成、空速等条件，测定尾气中除硫化氢以外的总硫含量。常规加氢水解催化剂活性评价试验条件见表9。表9常规加氢水