ICS71.100.99 G74 中华人民共和国国家标准 GB/T31191—2014 常 常温锰系脱氧剂脱氧性能试验方法 Testmethodofmanganesedeoxidizerdeoxyperformanceatroomtemperature 2014-09-03发布 2015-05-01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前 言 本标准按照GB/T1.1—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/TC63/SC10)归口。 本标准起草单位:山东迅达化工集团有限公司、北京三聚环保新材料股份有限公司、上海立得催化 剂有限公司、南化集团研究院、西安元创化工科技股份有限公司。 本标准主要起草人:王强、胡文宾、孙国双、蔡祥军、张金荣、周晓奇、赵家骥、杨旭辉、胡希堂、路远方、 倪雪梅。 ⅠGB/T31191—2014 常温锰系脱氧剂脱氧性能试验方法 警告:本标准涉及的试验用原料气和尾气(含H2、N2、O2)对人体健康和安全具有易燃、易爆危害, 必须严防系统漏气,现场严禁有明火,并且应配有必要的灭火器材和排风设备等预防设施。 1 范围 本标准规定了常温锰系脱氧剂脱氧性能试验方法。 本标准适用于以氧化锰为主活性组分,在常温下脱除烯烃、轻烃、惰性气体中氧气的脱氧剂。 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/T6003.1 试验筛 技术要求和检验 第1部分:金属丝编织网试验筛 GB/T6679 固体化工产品采样通则 3 原理 锰的低价氧化物在常温下与介质中的微量氧进行反应,生成高价氧化物从而达到脱除杂质氧的目 的,其化学反应方程式如下: MnO+O→2MnO2(Mn2O3、Mn3O4) 用微量氧分析仪分析反应前、后介质中的微量氧体积分数,计算出其脱氧容量,以此表征脱氧剂的 性能。 4 试验装置 4.1 流程 常温锰系脱氧剂脱氧性能试验装置示意图见图1。 1GB/T31191—2014 说明: 1-1~1-3———气体质量流量计; 2———预脱氧器; 3———脱氧反应器; 4———电炉; 5———冷却器; 6———微量氧分析仪; 7———湿式气体流量计。 图1 常温锰系脱氧剂脱氧性能试验装置示意图 4.2 主要性能 常温锰系脱氧剂脱氧性能试验装置主要性能参数见表1。 表1 脱氧性能试验装置主要性能设计参数 项 目 参 数 反应器中反应管的规格/mm ϕ22×4 反应器的等温区的长度a/mm ≥ 75 最高使用温度/℃ 500 最高使用压力/MPa 1.0 复现性(绝对差值)/(mL/g) ≤ 1.0 a反应器的等温区长度的测定按附录A的规定。 4.3 校验 正常情况下,试验装置的复现性每年用参考样或保留样至少测定一次,其测定方法按第6章和第7 章的规定。 5 采样 5.1 实验室样品 按GB/T6679中的规定取得。 2GB/T31191—2014 5.2 试样 取适量实验室样品,置于瓷研钵内破碎研细,用孔径为0.85mm和1.70mm的试验筛(符合 GB/T6003.1中R40/3系列)筛分,取粒度为0.85mm~1.70mm的试样,置于120℃烘箱中烘2h,取 出放入干燥器中冷却至室温,按附录B的规定测定其堆积密度。 5.3 试料 根据试样的堆积密度,称取10.0mL对应质量的试样,精确至0.01g,待用。 6 试验步骤 6.1 试料的装填 在反应器的反应管等温区底部垫一层孔板,再加两层不锈钢丝网,将脱氧剂试料(见5.3)分次小心 倒入反应管内,轻轻敲击管壁,使催化剂床层装填紧密、均匀、平整,并测量其催化剂床层的装填高度,然 后加上一层不锈钢网,用1.6mm~2.5mm的石英砂或惰性瓷球填至距反应器入口截面约10mm处, 拧紧反应器螺帽后,将反应器接入试验系统。 6.2 系统试漏 打开氮气总阀,向系统内通入氮气,并稳定在0.5MPa,关闭系统进出口阀门,如在0.5h内压力下 降小于0.02MPa,则视为系统密封。试漏符合要求后打开系统出口阀排气,使系统降至常压。将测温 热电偶插入热电偶套管内,使其热端位于脱氧剂床层中部。 6.3 升温还原 向反应器内通入还原气,还原气的组成(以体积分数计)为氢气为10%、其余为氮气,空速为 1000h-1,系统压力为常压。按表2的条件进行升温还原。 表2 升温还原条件 反应器温度范围 ℃升温速率 ℃/h所需时间 min 室温~200 150 80 200 0 60 200~300 150 40 300 0 60 300~350 150 20 350 0 120 6.4 脱氧性能的测定 6.4.1 微量氧分析仪在线零点校正 还原结束后,打开系统跨线,控制并调节氢气含量为1.0%、系统压力为0.3MPa、气体的空速为 2000h-1,待条件稳定0.5h~1h后,打开微量氧分析仪开始校正其零点。当15min内氧含量变化小 3GB/T31191—2014 于0.02μL/L时,结束零点校正。此点设为仪器的在线零点。 6.4.2 原料气中氧含量的测定 微量氧分析仪在线零点校正完成后,打开配氧阀门和对应的气体质量流量计,控制并调节原料气的 组成,稳定0.5h~1h后,开始测定原料气中氧的含量。 6.4.3 脱氧性能的测定 原料气中氧含量测定完成后,记录湿式气体流量计的读数,打开反应器的进口阀门,关闭跨线,按 表3的要求控制并调节系统压力、原料气空速、反应器温度等测定条件。待条件稳定4h后,开始分析 反应器出口氧体积分数,每隔1h分析一次。当出口氧体积分数开始上升时,改为每15min分析一次。 当出口氧体积分数≥1.0μL/L时,再次记录湿式气体流量计的读数,结束试验。 表3 脱氧剂脱氧性能的测定条件 项 目 条 件 脱氧剂试样装填量/mL 10.0 原料气的空速/h-12000±50 系统压力/MPa 0.3 脱氧性能测定温度/℃ 80.0±1.0 原料气组成 H2:0.9%~1.1%,O2:100μL/L±5μL/L,其余为N2 6.4.4 停车 试验结束后,切断系统的电源,关闭原料气总阀,系统排气降压,同时排放分离器中的冷凝物。 7 结果计算 脱氧剂的脱氧性能以脱氧容量V0计,以毫升每克(mL/g)表示,按式(1)计算: V0=(V1-V2)φpT0 mp0T×10-3………………………(1) 式中: V1———湿式气体流量计的终止读数的数值,单位为升(L); V2———湿式气体流量计的初始读数的数值,单位为升(L); φ———原料气中氧体积分数的数值,单位为(μL/L); p———测定时大气压的数值,单位为帕斯卡(Pa); T0———标准状态下的热力学温度的数值,单位为开尔文(K)(T0=273); m———脱氧剂试料的装填量的数值,单位为克(g); p0———标准状态下的大气压的数值,单位为帕斯卡(Pa)(p0=101325); T———测定时热力学温度的数值,单位为开尔文(K)。 计算结果保留三位有效数字。 4GB/T31191—2014 附 录 A (规范性附录) 反应器等温区长度的测定 A.1 在反应器底部垫两层细不锈钢丝网,装入1.4mm~2.5mm的石英砂或惰性瓷球,至距反应器入 口截面10mm左右的位置,并敲实,拧紧反应器螺帽。将反应器接到脱氧性能试验装置中,试压试漏至 合格,向热电偶套管内插入热电偶。 A.2 向反应器内通入原料气并升温,将温度、压力、空速及原料气体积比控制在脱氧性能的试验的条件 下,待条件稳定2h后开始测定等温区。 A.3 将热电偶插入反应器电偶套管内的适当位置,记下热电偶插入反应器电偶套管内的长度和相应的 温度(即原点处的温度)。将热电偶沿反应器电偶套管向外拉,每拉出10mm,等2min~3min,记录稳 定后的温度,直至温度相差2℃以上为止。随后再将热电偶向反应器电偶套管内插入,方法同上,直到 热电偶插到原点位置为测定一次。 A.4 按A.3的步骤再重复测定一次,取两次测定的共同区间为该温度下的等温区。 A.5 将反应器温度升温至350℃恒温,待条件稳定2h后,按A.3、A.4的步骤测定350℃下的等温区。 A.6 取80℃和350℃的共同区间作为该反应器的等温区,该区间长度即为反应器等温区长度,单位为 mm。等温区内的温度差值应≤1℃,等温区长度应≥75mm。 A.7 若所测量温度显示不出等温区,需将反应器拆下,调整电炉丝的疏密位置,然后重测等温区。 A.8 根据测得等温区的长度,确定反应器内不锈钢筛板的固定位置和脱氧剂试料装填高度,计算出热 电偶插入的长度。 5GB/T31191—2014 附 录 B (规范性附录) 脱氧剂堆积密度的测定 B.1 试样的堆积 将适量的试样(见5.2)分成若干份,依次加入50mL量筒内;每加一次,均需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50mL。 B.2 试样的称量 称量振实的50mL试样(见B.1)的质量,精确至0.01g。 B.3 堆积密度的计算 脱氧剂堆积密度ρ的数值以克每毫升(g/mL)表示,按式(B.1)计算: ρ=m2-m1 V…………………………(B.1) 式中: m2———50mL量筒和50mL试样的质量的数值,单位为克(g); m1———50mL量筒的质量的数值,单位为克(g); V———试样的体积的数