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

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

国家标准 GB/35212.3一2021 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 Analysisandevaluationmethodsofgasandsolutionanddesulfurization decarbonizationandsulfurrecoveryfornaturagastreatingplant- Part3:Technicalreguirementsandanalysisevaluationmethodsfor sulfur”recoveryandtailgascatalysts 2021-12-31发布 2022-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB;/T35212.3一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<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;硫碱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;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、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,石油化工股份有限公司中原油田普光分公 司、中海石油()有限公司逃江分公司、石油四川石化有眼责任公司、石油天然气股份有限 公司长庆油田分公司 本文件主要起草人;谭雪琴.涂陈媛、温崇荣、陈昌介,何金龙、刘其松、常宏岗,、陈小波、李永生、常户星 苟科、杨芳,李剑锋、周代兵
GB/T35212.3一2021 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” 进人21世纪以来,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,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;硫碱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 硫碱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了部分,本文件根据不同天然气处理厂能锁回收及尾气处理工艺规定了 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 对应的催化剂技术要求及分析评价方法 的工艺已成为天然气处理过程中的一个重要组成部分,而系列硫碱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,选择不同的硫碱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瞒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 IN
GB;/T35212.3一2021 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 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 范围 本文件规定了硫瞒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硕回收及尾气处理催化剂的分析评价,炼油厂硫碱回收及尾 气处理催化剂的分析评价可参照本文件 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/T315832015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达 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 克劳斯转化率CLAUscomversionrate 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 硫化氧转化率hydrogensulfidecoversionrate 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 硫回收率sulfurreeryrate 实际得到的产品硫磺占原料气中全部硫化氢的百分含量
GB/T35212.3一2021 3.4 硫容slfurceapaeity 催化剂中所能吸附的硫磺质量 注硫容针对低温克劳斯工艺如冷床吸附(CBA),、萨弗林(Sulfreen)等提出 要求 4.1通用要求 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 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,可用于克劳斯碗 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 技术指标 项目 抗压碎力/(N/颗 >l30 比表面积/m'/g >240 乌% 磨耗率/ 0.5 65.0 活性评价;克劳斯转化率/% 4.3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 技术指标 项目 抗压碎力/(N/颗 >80 比表面积/m'/g >300 磨耗率/% 0.5 克劳斯转化率/% 90 活性评价 >0.8o 硫容/g/) 4.4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，
GB;/T35212.3一2021 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 技术指标 项目 l00 抗压碎力/(N/em 比表面积/m/g) 35一50 0,40~0.60 总孔体积/mL/) 硫化氢转化率/% 95.0 活性评价 硫回收率/% >85.0 4.5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 >l30 比表面积/m'/g >220 磨耗率/% 0,5 活性评价;尾气中除碗化氢外的总碗含量(以硫计)/(mg/m') 257 4.6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 抗压醉力/(N/em) 140 比表面机人/D 200 <1.0 磨耗率/% <286 活性评价;尾气中除硫化氢外的总硫含量(以硫计/mg/m') 试验方法 5.1抗压碎力测定 按GB/T31583一2015中第4章的规定执行
GB/T35212.3一2021 5.2比表面积测定 按GB/T315832015中第6章的规定执行 5.3磨耗率测定 按GB/T315832015中第5章的规定执行 5.4总孔体积测定 按GB/T31583一2015中第6章的规定执行 5.5活性评价 5.5.1评价装置 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,进人预热器预热,预热后气体进人装 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 硫化氢 二氧化碳 空 二氧化碳 氧t 13 标引序号说明 加热炉; 水泵 -阀门 流量计 -取样点; 14 冷凝器 恒流泵; -测温点; 15 湿式流量计; -混合器 反应器; CS恒流泵 16- 11 17 -压力计; 催化剂; 灼烧处 -预热器; 12 分离器; 图1评价装置流程 5.5.2活性评价方法 5.5.2.1常规硫磺回收催化剂活性评价方法 5.5.2.1.1方法简述 常规硫碱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
GB;/T35212.3一2021 条件,模拟硫碱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 5.5.2.1.2评价条件 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 反应温度/C 320士1 反应压力(表压)/kPa 50 1500 体积空迷/h" 催化剂装量/n 20 /ml 催化剂粒度/mm 1.52.5 反应器规格/mm $25×300 1S;(4.0士0.4)%;So.;(2.0士0.2)% %;(s s.(0.8士0.08)% 原料气组成浓度(体积分数) H.O;(25.0士2.5)%;N;余量 注液态原料气(如cS.,水等)采用高压恒流系注人 5.5.2.1.3操作步骤 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 度达到表6中规定值时,进行活性评价试验 运转时间10h,按sY/T6537中规定,每2h用气相色谱 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克劳斯转化率 5.5.2.1.4克劳斯转化率计算 体积校正系数Kv按式(1)计算 100. 9Hs十so十go十gcs Kv= 100一 Hs十sog十9o十9s2 式中 K 体积校正系数; 原料气碗化氢干基含量，% PH2s -原料气二氧化硫干基含量,% 9sO 原料气氧气干基含量,%; Po 原料气二硫化碳干基含量,% gcs Pes 尾气硫化氢干基含量,%; g -尾气二氧化硫干基含量,%; fo 尾气氧气干基含量,%; g 尾气二硫化碳干基含量,% 克劳斯转化率列按式(2)计算 100×KX习S nc=100 S
GB/T35212.3一2021 式中 克劳斯转化率,% e K 体积校正系数 习s'=s十n,%; 习s=fHs十f十2(fes f(s,% 5.5.2.2亚露点硫磺回收催化剂活性评价方法 5.5.2.2.1方法简述 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 及尾气组成,考查克劳斯转化率及低温硫容 吸附结束点;转化率下降到60%时认为吸附阶段结束 5.5.2.2.2评价条件 亚露点硫磺回收催化剂活性评价试验条件见表7 表7亚露点硫碱回收催化剂活性评价试验条件 项目 试验条件 反应温度/ 130士l 325士1 再生温度/ 50 反应压力(表压/kPa 1 500 体积空速/h" 催化剂装量/mL 20 催化剂粒度/mm 1.52.5 反应器规格/mm p25×300 A吸附阶段;HS;(2.0士0.2)%;sO;(1.0土0.1)%; 原料气组成浓度(体积分数) H.o.(30.0士3.0)%;N;余量 B再生阶段;N 注液态原料气(如cs.,水等)采用高压恒流系注人 5.5.2.2.3操作步骤 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 度达到表7中规定值时,进行活性评价试验 运转时间10h,按SY/T6537中规定,每2h用气相色谱 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克劳斯转化率和 硫容 5.5.2.2.4克劳斯转化率计算 按式(1)、式(2)计算 5.5.2.2.5硫容计算 硫容w按式(3)计算
GB;/T35212.3一2021 n w三 式中 e 硫容,单位为克每克(g/g); -再生过程中收集的硫磺质量,单位为克(g); m n 催化剂的质量，单位为克(g) 5.5.2.3硫化氢选择性氧化制硫催化剂活性评价方法 5.5.2.3.1方法简述 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 5.5.2.3.2评价条件 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 反应温度/C 240士1 反应压力(表压/kPa 二50 体积空速/h 2000 催化剂装量/ml. 40 催化剂粒度/mm l.5一2.5 25×300 反应器规格 mm HS:(1.0士0.1)%;SO:(0.05士0.005)%;H.O:25.0士 原料气组成浓度(体积分数 2.5)%,;o(0.75士0.075)%;N,;余量 注:液态原料气如CS,水等)采用高压恒流泵注人 5.5.2.3.3操作步骤 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 度达到表8中规定值时,进行初活性评价试验 运转时间10h,按sY/T6537中规定,每2h用气相色 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 5.5.2.3.4硫化氢转化率计算 硫化氢转化率s按式(4)计算 100×9ts =100. 7Hgs= 中Hs 式中: 硫化氢转化率,% 7Hs
GB/T35212.3一2021 -尾气硫化氢干基含量,%; Hs -原料气硫化氢干基含量,% s 5.5.2.3.5硫回收率计算 硫回收率7，按式(5)计算: 100×('Hs十只'sah 9s )一=100 PHs 式中 硫回收率,%; 9s -尾气硫化氢干基含量,%; -尾气二氧化硫干基含量,%; 9sog 原料气二氧化硫干基含量,% 9so 原料气硫化氢干基含量,% Hs 5.5.2.4 常规加氢水解催化剂活性评价方法 5.5.2.4.1方法简述 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,模拟硫碱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 5.5.2.4.2评价条件 常规加氢水解催化剂活性评价试验条件见表9 表9常规加氢水解催化剂活性评价试验条件 项目 试验条件 反应温度/ 330士1 反应压力(表压)/kPa 50 1500 体积空速/小h" 30 催化剂装量/ml. 催化剂粒度/mm 1.52.5 反应器规格/mm 25×300 H.s.(2.0士0.2)%tso.(0.5士0.05)%,cs.(01士0.o)% 原料气组成浓度(体积分数 H.O;(30.0士3.0)%;Hg;:(4.0士0.4)%;N.;余量 注，液态原料气(如cs.,水等)采用高压恒流系注人 5.5.2.4.3操作步骤 将催化剂按表9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 度达到表9中规定值时,进行初活性评价试验 运转时间10h,按sY/T6537规定,每2h用气相色谱 仪分析一次原料气,按5.5.2.4.4中规定,每2h用总硫仪分析一次尾气中除硫化氢以外的总硫含量
GB;/T35212.3一2021 5.5.2.4.4尾气中除硫化氢外的总硫含量测定 本方法是将加氢过程气的气样先通过预先处理过的吸附管,并将吸附管加热恒温至70C80C 使硫化氢被吸附,而其他微量的硫化物再进人高温石英管中与氧气混合燃烧生成sO.,然后进人滴定池 与碘发生反应,消耗的碘由电解碘化钾得到补充 根据法拉第电解定律,由电解所消耗的碘量计算出样 品中的硫含量 具体测定方法、步骤和条件符合GB/T11060.4 5.5.2.5低温加氢水解催化剂活性评价方法 5.5.2.5.1方法简述 低温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10的试验 条件,模拟硫碱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 5.5.2.5.2评价条件 低温加氢水解催化剂活性评价试验条件见表10 表10低温加氢水解催化剂活性评价试验条件 项目 试验条件 反应温度/C 240士1 反应压力表压/kPa <50 体积空速/h" 1500 催化剂装量/nl 40 催化剂粒度/mm 1.5~2.5 425×300 反应器规格" /mm HS;(2.0士0.2)%;sO.:(0.5士0.05)%;CS:(0.l士0.01)%; 原料气组成浓度(体积分数 H,o (30.0士3.0)%;H(4.0士0.4)%N,;余量 注:液态原料气(如CS、水等)采用高压恒流泵注人 5.5.2.5.3操作步骤 将催化剂按表10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 度达到表10中规定值时,进行初活性评价试验 运转时间10h,按sY/T6537中规定,每2h用气相色 谱仪分析一次原料气,按5.5.2.4.4中规定,每2h用总硫仪分析一次尾气中除硫化氢以外的总硫含量 5.5.2.5.4尾气中除硫化氢外的总硫含量测定 按5.5.2.4.4的规定进行

天然气处理厂尾气处理催化剂技术要求及分析评价方法GB/T35212.3-2021解读

天然气是一种重要的能源资源，但在天然气生产和加工过程中会产生大量有害气体，如二氧化硫、二氧化碳等。为了保护环境，需要对这些有害气体进行处理和转化。而在天然气处理厂中，尾气处理催化剂技术被广泛应用于有害气体的控制和转化。

GB/T35212.3-2021标准主要介绍了尾气处理催化剂的技术要求和分析评价方法。在技术要求方面，该标准主要考虑了催化剂的活性、稳定性、耐腐蚀性等因素，并对相关参数进行了详细的规定。此外，该标准还要求对催化剂进行性能测试和长期使用效果评估，以确保其满足环境保护和生产要求。

在分析评价方法方面，该标准介绍了一系列测试方法和评价指标，包括催化剂的物理化学性质、表征方法、活性测试方法、稳定性测试方法、腐蚀试验方法等。这些方法和指标可以帮助企业全面了解催化剂的性能，从而更好地选择和应用催化剂。

需要注意的是，在使用尾气处理催化剂时，必须遵守相关的安全操作规程和环保法律法规，定期检查催化剂的状态和性能，并根据实际情况进行更换或修复。

总之，GB/T35212.3-2021标准为天然气处理厂尾气处理催化剂的选择、应用和评价提供了重要的技术支持和规范，对于加强环保工作和促进行业可持续发展具有重要意义。

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