Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 54250-2010 (ИСО 18894:2006) "Кокс. Определение реакционной способности кокса (CRI) и прочности кокса после реакции (CSR)" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. N 1051-ст) (документ не действует)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 54250-2010 (ИСО 18894:2006)
"Кокс. Определение реакционной способности кокса (CRI) и прочности кокса после реакции (CSR)"
(утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. N 1051-ст)

Coke. Determination of coke reactivity index (CRI) and coke strength after reaction (CSR)

Дата введения - 1 июля 2012 г.

Введен впервые

ГАРАНТ:

Курсив в тексте не приводится

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Федеральным государственным унитарным предприятием "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (ФГУП "ВУХИН") на основе перевода на русский язык стандарта ИСО 18894:2006 "Кокс. Определение индекса реакционной способности (CRI) и прочности кокса после взаимодействия (CSR)". Русская версия подготовлена ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ" и зарегистрирована 31.11.2007 г. N 3167/ИСО

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 395 "Кокс и продукты коксохимии"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. N 1051-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 18894:2006 "Кокс. Определение индекса реакционной способности (CRI) и прочности кокса после реакции (CSR)" [ISO 18894:2006 "Coke - Determination of coke reactivity index (CRI) and coke strength after reaction (CSR)"]. При этом дополнительные слова (фразы, приложение Е), включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики, выделены курсивом. При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты

5 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к оборудованию и методы определения реакционной способности кокса с размером кусков 20 мм и более в газообразной двуокиси углерода при повышенных температурах и прочность кокса после реакции с двуокисью углерода при обработке его во вращающемся цилиндрическом барабане (далее - барабане).

2 Нормативные ссылки

ГОСТ Р 8.585-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования

ГОСТ Р 51568-99 (ИСО 3310-1-90) Сита лабораторные из металлической проволочной сетки. Технические условия (ISO 3310-1:2000, Test seves - Technical requirements and testing - Part 1: Test sieves of metal wire cloth, MOD)

ГОСТ 8929-75 Кокс каменноугольный. Метод определения прочности

ГОСТ 23083-78 Кокс каменноугольный, пековый и термоантрацит. Методы отбора и подготовки проб для испытаний*

ГОСТ 27588-91 (ИСО 579-81) Кокс каменноугольный. Метод определения общей влаги (ИСО 579-81, MOD)

Примечание - при пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 показатель истирания (abrasion value): Потеря коксом устойчивости к истиранию после реакции с двуокисью углерода при испытании реакционной способности, выраженная как процентное содержание кокса, прошедшего через сито с размером отверстий 0,5 мм после испытания на прочность во вращающемся барабане при соблюдении условий, установленных настоящим стандартом.

Примечание - См. приложение Г.

3.2 показатель реакционной способности кокса, CRI (coke reactivity index CRI): Выраженная в процентах потеря массы кокса после реакции с двуокисью углерода с образованием окиси углерода в условиях, установленных настоящим стандартом.

3.3 порция (test portion): Представительная часть пробы, непосредственно подвергаемая испытанию.

3.4 прочность кокса после реакции с двуокисью углерода, CSR (coke strength after reaction CSR): Прочность кокса после реакции с двуокисью углерода при испытании реакционной способности CRI, измеренная как процентное содержание остатка на сите с размером отверстий 10,0 или 9,5 мм после испытания на прочность во вращающемся барабане при соблюдении условий, установленных настоящим стандартом.

4 Сущность метода

Подготовленную для испытаний порцию кокса (часть сухой пробы ), с размером частиц от 19,0 до 22,4 мм нагревают в камере реактора до 1100°С в атмосфере азота. Для проведения испытания атмосферу азота заменяют на двуокись углерода ровно на 2 ч. После испытания реакционную камеру остужают приблизительно до 50°С в атмосфере азота. Показатель реакционной способности (CRI) определяют как разность масс порции кокса до и после реакции с двуокисью углерода, выраженную в процентах от массы порции до реакции.

Оставшийся (непрореагировавший) кокс обрабатывают в барабане специальной конструкции, делающим 600 оборотов за 30 мин. Показатель прочности кокса после реакции (CSR) определяют путем рассева и взвешивания кокса, оставшегося на сите с размером отверстий 10,0 или 9,5 мм.

Пример установки для испытаний приведен на рисунке 1.

Примечание - Размер частиц кокса после реакции с двуокисью углерода составляет около 20 мм и менее 5 мм, но не около 10 мм. При вращении кокса в барабане обычно происходит истирание частиц размером около 20 мм по краям, но не дробление на куски. Экспериментально установлено, что для рассева прореагировавшего кокса могут быть использованы сита с размером отверстий 10,0 ил и 9,5 мм, так как расхождения значений прочности при использовании сит с обоими размерами отверстий находится в пределах точности настоящего стандарта.

Рисунок 1 - Пример устройства испытательного аппарата

5 Реактивы

5.1 Азот повышенной чистоты с объемной долей азота не менее 99,9%, сухой, с суммой массовых долей кислорода и двуокиси углерода (+) не более 100 мг/кг.

Допускается вместо азота применение аргона той же степени чистоты.

5.2 Двуокись углерода высшего сорта с объемной долей двуокиси углерода не менее 99,5% и массовой долей кислорода не более 100 мг/кг.

6 Аппаратура

6.1 Печь с электрическим обогревом (см. приложения А и Б), в которой можно разместить реакционную камеру с испытуемой порцией кокса, обеспечивающая равномерную температуру (11003)°С в центре испытуемой порции. Зона равномерной температуры должна быть не менее чем в три раза длин нее, чем высота образца.

Желательно, чтобы нагрев печи регулировался независимо в трех зонах для достижения равномерности обогрева в реакторе.

6.2 Реакционная камера (см. приложения А и Б), изготовленная из термостойкой стали или никелевого сплава с размерами, позволяющими разместить ее внутри выбранной электрической печи.

Испытуемая порция кокса помещается на перфорированную пластину внутри реакционной камеры. Под этой перфорированной пластиной находится вторая перфорированная пластина, на которой в качестве подогревателя газа помещен слой керамических шариков, который рассеивает и подогревает азот и двуокись углерода, которые вводятся в камеру и продуваются сквозь слой кокса в ходе испытания. Обе перфорированные пластины закреплены между двумя комплектами кронштейнов. Газ поступает через впускные патрубки на дне и выходит через выпускные патрубки, расположенные наверху реакционной камеры.

Реакционная камера должна быть размещена в электропечи таким образом, чтобы образец кокса находился строго в центре зоны равномерной температуры нагрева печи.

6.3 Расходомеры постоянного перепада давления, расходомеры с переменной площадью проходного сечения или, предпочтительно, массовые расходомеры, используемые для постоянного контроля за потоком азота и двуокиси углерода во время испытания. Точность расхода газа как азота, так и двуокиси углерода должна составлять 5%.

Давления газов, проходящих через расходомеры, должны поддерживаться в соответствии с инструкцией изготовителя на калибровку.

Примечание - Колебания расхода газа могут вызвать изменчивость результатов испытаний.

6.4 Термопара, платинородий-платина тип S (платина - платинородий с 10% родия по массе), в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.585 используемая для измерения и регулирования температуры порции кокса, которая должна задаваться согласно условиям испытания. Термопара помещается в защитный чехол из термостойкой стали, никелевого сплава или керамический. Защитный чехол должен быть газонепроницаемым и предотвращать загрязнение термопары газообразными продуктами, ведущее к неточности измерений. Защитный чехол крепится к центру крышки так, чтобы конец термопары находился строго в центре слоя кокса по диаметру.

6.5 Сита с квадратными отверстиями по ГОСТ Р 51568 с размером отверстий 9,5 или 10,0 мм, 19,0 и 22,4 мм. Если выполняется испытание на истирание (см. приложение Г), то требуются также сита с размером отверстий 0,5 мм.

6.6 Весы с точностью до 0,1 г.

6.7 Вращающийся барабан (см. приложение В) со счетчиком оборотов и реле времени.

7 Подготовка пробы для испытаний

Отбор проб кокса по ГОСТ 23083. При необходимости пробу сокращают без измельчения до требуемой массы.

Измельчают приблизительно 50 кг пробы кокса с типичным ситовым составом на щековой или валковой дробилке. Размер щели дробилки подбирают таким образом, чтобы выход фракции от 19,0 до 22,4 мм составил от 10% до 30%.Для подбора размера щели используют часть кокса, оставшуюся после сокращения общей пробы.

Масса пробы, необходимой для испытаний, зависит от следующих факторов:

а) минимальная масса пробы, необходимая для испытания, определяется минимальной массой фракции с размером кусков от 19,0 мм до 22,4 мм, которая должна составлять 1000 г;

б) масса пробы крупного кокса должна быть достаточной, чтобы обеспечить его представительность. Поэтому часть пробы, массой менее 50 кг, может использоваться только в случае гарантии ее представительности, что отражается в отчете об испытаниях.

Рекомендуется использовать пробу кокса крупностью более 25 мм после испытания прочности в барабане по ГОСТ 8929. Эта проба является представительной, поскольку отобрана от валовой пробы пропорционально ситовому составу кокса и достаточно велика для того, чтобы получить нужное для испытаний количество фракции от 19,0 до 22,4 мм.

Пробу кокса после дробления просеивают на ситах с размером отверстий 22,4 и 19,0 мм. Кокс, оставшийся на сите 22,4 мм, возвращают на дробление, повторяя эту операцию до тех пор, пока остаток на сите составит не более 3% массы пробы, подвергнутой измельчению. Отбрасывают фракции менее 19,0 мм и более 22,4 мм.

Полученную фракцию кокса от 19,0 до 22,4 мм высушивают до влажности менее 1%, в соответствии с ГОСТ 27588. Снова просеивают измельченную и просеянную пробу на ситах 22,4 и 19 мм и удаляют мелочь. Измельченную и просеянную пробу делят на образцы массы около 1000 г.

В качестве варианта проба (фракция от 19,0 до 22,4 мм) может быть разделена на образцы массой около 1000 г перед сушкой и просеиванием.

Полученные образцы делят на порции массой около 200 г каждая. Для каждого испытания готовят порцию массой (200 г 2) г, которую взвешивают с точностью до 0,1 г. Окончательная масса регулируется путем замены более легких и более тяжелых кусков кокса в порции.

Примечание - Регистрация количества кусков в каждой порции может помочь при сопоставлении результатов серии испытаний.

8 Проведение испытания

8.1 Количество испытаний

Проводят не менее двух испытаний.

8.2 Определение CRI (индекса реакционной способности кокса)

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Отходящий из реактора газ при подаче двуокиси углерода насыщен окисью углерода СО и поэтому опасен. Он должен сжигаться или отводиться в вентиляционную трубу. Необходимо предусмотреть меры предосторожности, касающиеся горячей поверхности реакционной камеры, нагревающейся до 1100°С.

Предварительно нагревают печь до температуры, которая позволит помещенной в нее реакционной камеры с пробой достичь (11003)°С в течение от 30 до 40 мин. Перед помещением реакционной камеры в электрическую печь в нее загружают взвешенную пробу кокса таким образом, чтобы термопара была вертикально расположена, и перемещают термопару (внутри чехла) по высоте, закрепляя таким образом, чтобы ее спай находился по высоте в середине слоя загруженного кокса (на половине высоты испытуемой пробы над перфорированной пластиной). Перед загрузкой в печь реакционную камеру продувают током азота со скоростью (100,5) дм/мин в течение 5 мин.

Не прекращая тока азота, помещают реакционную камеру в печь так, чтобы центр коксовой загрузки располагался в центре зоны равномерного нагрева, и доводят температуру образца до (11003)°С в течение от 30 до 40 мин.

При подогреве реакционной камеры с пробой до 1100°С регулирование температуры с точностью 3°С в минуту не требуется. Регулирование температуры требуется только во время испытания.

После достижения температуры (11003)°С выдерживают реакционную камеру при этой температуре 10 мин в токе азота и затем переключают газовую систему на подачу двуокиси углерода с расходом (50,25) дм/мин. После переключения газовой системы на двуокись углерода температура падает (эндотермическая реакция). Тепловая мощность печи должна быть такой, чтобы первоначальная температура (11003)°С восстанавливалась в течение 10 мин.

Примечание - Перепад температуры может быть минимизирован путем повышения температуры в печи до переключения на двуокись углерода. Для неизвестных образцов кокса величина этого повышения может быть предварительно установлена экспериментально.

После продувки кокса двуокисью углерода в течение 120 мин газовый поток на 5 мин переключают на подачу азота с расходом (100,5) дм/мин для очистки реакционной камеры от остатков двуокиси углерода. Извлекают реакционную камеру из печи и охлаждают на воздухе до температуры ниже 50°С, не прекращая подачу азота в камеру. После охлаждения извлекают испытанную порцию из реакционной камеры, взвешивают прореагировавший кокс с точностью до 0,1 г и рассчитывают показатель реакционной способности (CRI) в соответствии с 9.1.

8.3 Определение прочности кокса после реакции

Переносят весь прореагировавший кокс в барабан, закрывают и проверяют герметичность крышки барабана. Включают барабан на 30 мин при скорости вращения (200,1) . Барабан должен остановиться после 600 оборотов.

Извлекают весь кокс из барабана. Просеивают на сите 10,0 или 9,5 мм и взвешивают оставшийся на сите кокс с точностью до 0,1 г. Рассчитывают показатель прочности кокса после реакции (CSR) в соответствии с 9.2.

9 Обработка результатов

9.1 Показатель реакционной способности кокса

Показатель реакционной способности кокса CRI, % по массе, определяют по формуле

,

(1)

где - масса пробы до реакции, г;

- масса пробы после реакции, г.

9.2 Прочность кокса после реакции

Прочность кокса после реакции CSR, % по массе, определяют по формуле

,

(2)

где - масса фракции более 10,0 мм или 9,5 мм после вращения в барабане, г;

- масса пробы после реакции, г.

10 Точность метода

10.1 Обеспечение правильности

Для получения стабильно воспроизводимых результатов испытаний систематически проводят проверку оборудования и средств измерений.

а) Подготовка проб для испытаний:

1) сита;

2) весы.

б) Испытание на реакционную способность:

1) реакционная камера;

2) расход газа;

3) термопара;

4) таймер.

в) Испытания прочности кокса:

1) состояние вращающегося барабана;

2) скорость вращения;

3) счетчик оборотов;

4) сита;

5) весы.

Для проверки рекомендуется использовать калиброванное оборудование и периодически готовить и использовать внутренний эталонный материал для периодической проверки повторяемости и воспроизводимости результатов испытаний (см. приложения Д и Е).

10.2 Предел повторяемости

10.2.1 Общее положение

Результаты дубликатных измерений, выполненных в условиях повторяемости, то есть в одной и той же лаборатории, одним оператором, на одной и той же аппаратуре в течение короткого промежутка времени на представительных порциях, взятых из одной и той же анализируемой пробы, не должны отличаться на значения более, чем указанные в таблицах 1 и 2.

10.2.2 Показатель реакционной способности кокса

Для парного результата значение предела [ - ] определяет необходимость проведения дополнительных испытаний, как показано в таблице 1 и в помещенных ниже комментариях.

Таблица 1 - Критерии многократных определений реакционной способности (CRI)

CRI	Предел [ - ]
	А	В	С
До 10 включ.	-	-	-
Свыше 10 до 20 "	2,0	2,5	2,7
" 20 " 30 "	2,5	3,2	3,5
" 30 " 40 "	3,0	4,0	4,5
" 40 " 60 "	3,5	5,0	5,5
" 60	-	-	-

а) Два результата испытаний:

- Если предел | - | менее или равен А, усредняют два результата.

- Если предел | - | более А и предел | - | менее или равен В, проводят третье испытание.

- Если предел | - | более В, проводят еще два испытания.

б) Три результата испытаний:

- Если - менее или равно В, усредняют три результата.

- Если - более В, выполняют четвертое испытание.

в) Четыре результата испытаний:

- Если - менее или равно С, усреднить четыре результата.

- Если - более С, отбраковывают и и усредняют оставшиеся два результата.

Среднее значение результата определения округляют до первого десятичного знака.

10.2.3 Прочность кокса после реакции

Для парных результатов значение предела [ - ] определяет необходимость проведения дополнительных испытаний, как показано в таблице 2 и комментариями к перечислениям а) - с).

Таблица 2 - Критерии многократных определений прочности кокса после реакции (CSR)

CSR	Предел [ - ]
	А	В	С
Свыше 80	-	-	-
" 70 до 80 включ.	2,0	2,5	2,7
" 60 " 70 "	2,5	3,2	3,5
" 50 " 60 "	3,0	4,0	4,5
" 30 " 50 "	3,5	5,0	5,5
30 и менее	-	-	-

а) Два результата испытаний:

- Если предел | - | менее или равен А, усредняют два результата.

- Если предел | - | более А и предел | - | менее или равен В, проводят третье испытание.

- Если предел | - | более В, проводят еще два испытания.

б) Три результата испытаний:

- Если - менее или равен В, усреднить три результата.

- Если - более В, выполнить четвертое испытание.

в) Четыре результата испытаний:

- Если - менее или равен С, усреднить четыре результата.

- Если - более С, отбраковать и и усреднить оставшиеся два результата. Среднее значение результата определения округляют до первого десятичного знака.

11 Оформление результатов испытаний

Отчет о результатах испытаний должен включать следующую информацию:

а) ссылка на настоящий стандарт;

б) идентификация испытуемой пробы;

в) размер отверстий сита, используемого для определения CSR (10,0 или 9,5 мм);

г) результаты определений;

д) масса пробы, если она меньше, чем 50 кг;

е) дата проведения испытания.

______________________________

* В настоящее время стандарты ИСО на отбор проб не введены на территории Российской Федерации, поэтому вместо них использована ссылка на настоящий межгосударственный стандарт, который распространяется на тот же объект и аспект стандартизации.