ICS71.100.99 G74 中华人民共和国国家标准 GB/T33104—2016 船用SCR蜂窝式脱硝催化剂检测方法 TestmethodforhoneycombcatalystforremovalofNOxofmarineSCR 2016-10-13发布 2017-05-01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:南通亚泰工程技术有限公司、中国船舶工业综合技术经济研究院、南化集团研 究院。 本标准主要起草人:王德荣、顾文才、魏华兴、马帅、郭小炜、邱爱玲。 ⅠGB/T33104—2016 船用SCR蜂窝式脱硝催化剂检测方法 1 范围 本标准规定了船用SCR(选择性催化还原法)蜂窝式脱硝催化剂的检测方法。 本标准适用于以二氧化钛为载体、负载活性组分,用于船舶柴油机SCR尾气处理系统中脱除氮氧 化物的蜂窝式催化剂。 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/T19587 气体吸附BET法测定固态物质比表面积 GB/T21650.1 压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度 第1部分:压汞法 GB/T31590 烟气脱硝催化剂化学成分分析方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 船用SCR蜂窝式脱硝催化剂 honeycombcatalystforremovalofNOxofmarineSCR 安装在船用柴油机SCR尾气处理系统中,通过催化氧化还原反应脱除尾气中氮氧化物的蜂窝式催 化剂。 3.2 蜂窝式催化剂 honeycombcatalyst 整体挤压成型,端面为蜂窝状,经焙烧而成的脱硝催化剂。 3.3 孔径 aperture 蜂窝式催化剂两内孔壁之间的距离。 3.4 节距 pitch 蜂窝式催化剂蜂窝孔径与单内壁厚度之和。 3.5 几何比表面积 geometricspecificsurfacearea 烟气通过催化剂通道的总表面积与催化剂表观体积的比值。 3.6 开孔率 openingratio 烟气流通催化剂通道的截面积与催化剂总截面积的比值。 3.7 轴向抗压强度 axialcompressivestrength 沿催化剂孔道方向单位面积所能承受的最大压力。 1GB/T33104—2016 3.8 径向抗压强度 transversecompressivestrength 与催化剂孔道垂直方向单位面积所能承受的最大压力。 3.9 磨损率 abrasionratio 催化剂经磨损前后质量损失的百分比,与所使用磨损剂质量的比值。 3.10 比表面积 specificsurfacearea 单位质量催化剂的表面和内孔的总表面积。 3.11 孔容 porevolume 单位质量催化剂的内孔的总容积。 3.12 脱硝效率 denitrificationefficiency 烟气通过催化剂后脱除的NOx量与原烟气中所含NOx量的百分比。 3.13 氨氮摩尔比 NH3/NOxmolarratio 烟气中氨物质的量与氮氧化物物质的量之比。 3.14 活性 activity 脱硝催化剂在还原剂与氮氧化物反应的过程中所起到的催化作用的能力。 3.15 SO2/SO3转化率 SO2/SO3conversionrate 烟气中的二氧化硫(SO2)在催化反应过程中被氧化成三氧化硫(SO3)的体积浓度百分比。 3.16 氨逃逸 ammoniaslip 反应器出口烟气中氨的质量与烟气体积之比。 4 催化剂规格 蜂窝式催化剂单元体外观尺寸规格为(150mm±3mm)×(150mm±3mm),单元截面上均匀排 布的孔数可根据实际需要定制。 5 测试条件 催化剂外观质量检查及性能测试均在常温常压下进行。 6 测试项目和方法 6.1 外观 单元外观质量采用目视法测定。 2GB/T33104—2016 6.2 几何性能 6.2.1 单元尺寸的测定和计算 6.2.1.1 用卷尺测定催化剂单元体(见图1)的长度(L)和横截面(a,b),精确至1mm;用游标卡尺测量 a、b方向上的内壁厚(bw)、外壁厚(bow)、孔径(da,db),精确至0.01mm。测量点的位置应分散且分布 均匀。测量点的数量应不少于10个,取其算术平均值作为测定结果。 图1 催化剂单元体尺寸 6.2.1.2 催化剂单元体的节距Pa、Pb分别按式(1)和式(2)计算: Pa=bw+da ……………………(1) Pb=bw+db ……………………(2) 式中: bw———催化剂内壁厚的数值,单位为毫米(mm); da———催化剂a方向上孔径的数值,单位为毫米(mm); db———催化剂b方向上孔径的数值,单位为毫米(mm)。 6.2.2 几何比表面积、开孔率的计算 6.2.2.1 几何比表面积 催化剂几何比表面积Ap,数值以平方米每立方米(m2/m3)表示,按式(3)计算: Ap=4×d×n2×1000 a×b……………………(3) 式中: d———催化剂端面上孔径的数值,单位为毫米(mm); n———催化剂单元体端面上一排孔的数量; a———催化剂端面的长度的数值,单位为毫米(mm); b———催化剂端面的宽度的数值,单位为毫米(mm)。 6.2.2.2 开孔率 催化剂单元的开孔率ε,按式(4)计算: 3GB/T33104—2016 ε=d2n2 ab×100% ……………………(4) 式中: d———催化剂孔径的数值,单位为毫米(mm); n———催化剂单元体端面上一排孔的数量; a———催化剂端面的长度的数值,单位为毫米(mm); b———催化剂端面的宽度的数值,单位为毫米(mm)。 6.3 理化性能 6.3.1 抗压强度的测定 6.3.1.1 设备和材料 6.3.1.1.1 压力试验机:托盘和上施压面的面积大于催化剂试样端面积,催化剂试样端面上施压强度大 于5MPa,示值误差不大于±2%。 6.3.1.1.2 游标卡尺:量程为0mm~200mm,最大允许误差为±0.01mm。 6.3.1.1.3 衬垫片:厚度为6mm的高岭棉或陶瓷纤维纸。 6.3.1.2 试样制备 在催化剂单元体的两端部位,截取两个端面长度为150mm±3mm的试样。试样应保持结构完整 且无裂纹,切割面应平整光滑并与催化剂孔壁垂直。测量试样受压面4个不同位置的高度以检验受压 面的平行度,任何两个测量点的高度之差应不大于平均高度的2%。将试样装入塑料袋中折叠封好。 6.3.1.3 测定步骤 将两片高岭棉或陶瓷纤维纸分别放在试样受力面的顶部和底部,再将试样置于压力试验机两块压 板的中心位置。开启压力试验机,以1125N/s的加压速率连续均匀施加压力。当试样破碎时,试验机 停止加压,记录此时的最大压力示值。 注:对单一样品测试为单次数值,对批量样品为3次测试平均数据。 6.3.1.4 结果计算 催化剂的轴向和径向抗压强度p,数值以兆帕(MPa)表示,按式(5)计算。 p=F L×W……………………(5) 式中: F———最大压力示值的数值,单位为牛顿(N); L———试样底部(或顶部)长度的数值,单位为毫米(mm); W———试样底部(或顶部)宽度的数值,单位为毫米(mm)。 6.3.2 磨损率的测定 6.3.2.1 试样制备 截取高度为100mm,端面长度和宽度均为60mm~80mm的试样两块,且试样应包含催化剂端面 中心点。将试样置于烘箱中,105℃±2℃干燥2h后取出,于干燥器中冷却至室温,称重,精确 至0.01g。 4GB/T33104—2016 6.3.2.2 测定装置 磨损率测定装置由风机、风量调节机构、自动给料机、样品仓和磨损剂收集装置等主要部分组成,测 试样品和对比样品可采用串联(见图2)或并联方式(见图3),其中样品仓串联布置方法为仲裁方法。 图2 样品仓串联布置的磨损率测定装置示意图 图3 样品仓并联布置的磨损率测定装置示意图 6.3.2.3 测定步骤 将样品用陶瓷纤维纸包裹后,置于样品仓中,保持样品外壁与仓壁之间应完全密封,以保证空气和 磨损剂完全从试样的通道中流过。控制并调节催化剂通道内标准风速为14.5m/s±0.5m/s,磨损剂 (干燥的粒径为0.270mm~0.380mm的高硬度石英砂)浓度为50g/m3±5g/m3,2h后停止。取出试 样,置于烘箱中,105℃±2℃干燥2h,取出放入密闭容器内冷却至室温后,称重,精确至0.01g。 6.3.2.4 结果计算 催化剂的磨损率ζ,数值以百分数每千克(%/kg)表示,按式(6)计算: ζ=1-m2 m1×m3 m4æ èçö ø÷×100 m……………………(6) 式中: m1———测试前试样质量的数值,单位为克(g); m2———测试后试样质量的数值,单位为克(g); m3———测试前对比样质量的数值,单位为克(g); 5GB/T33104—2016 m4———测试后对比样质量的数值,单位为克(g); m———磨损剂质量的数值,单位为千克(kg)。 6.3.3 比表面积 按GB/T19587中的多点BET法进行测试,其中从催化剂内壁表面截取试样应不低于0.3g,精确 至0.1m2/g。 6.3.4 孔容、孔径及孔径分