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    合成氨裝置氣化爐不同部位用耐火材料損毀原因

    發布日期: 2020-11-27 08:54:18    閱讀量(142)    作者:

    合成氨裝置氣化爐或轉化爐用耐火材料處于高溫、高壓下,受爐渣的化學侵蝕作用(對氣化爐而言)、還原性氣體的分解作用、高速氣流的沖刷作用,以及溫度、壓力波動的影響,耐火材料逐漸被侵蝕而損毀。但不同含碳原料制合成氣的合成氨裝置用耐火材料損毀程度有所不同。

    1、二段爐

    天然氣或石腦油中雜質成分很少,對二段爐內襯耐火材料的侵蝕也很輕,其耐火材料的使用壽命較長,一般都在15a以上。

    2、德士古渣油氣化爐

    渣油中含有0.1%的油渣,油渣的化學成分(質量分數,下同)大致為CaO68.30%、NiO7.70%、V2O50.03%、MgO0.43%、Na2O0.97%、Fe2O30.95%、SiO21.6%;德士古渣油氣化爐爐渣分析結果大致為Al2O331.46%、SiO224.60%、CaO38.88%、Fe2O30.93%、MgO0.69%、V2O50.43%、NiO0.74%。對比上述兩組數據可以看到,爐渣相較于油渣而言,其中增加了很多低熔點成分,表明油渣侵入了耐火材料內部,與剛玉磚反應生成了低熔點的化合物,會致使耐火材料耐火度降低,高溫時易形成液相侵入耐火材料內部,破壞耐火材料結構而致其損毀。德士古渣油氣化爐耐火材料的耐火度為1320℃,油渣易侵入耐火材料內部,對爐襯產生強烈的侵蝕作用;同時,爐內合成氣及爐渣會與剛玉磚反應,生成低熔點的化合物,破壞剛玉磚的結構,使內襯損毀。一般地,德士古渣油氣化爐耐火材料使用壽命只有2~3a。

    3、德士古水煤漿氣化爐

    在高溫、高壓、強還原性氣氛下,水煤漿氣化生成的H2、H2O、CO能與耐火材料進行反應:H2與SiO2反應,生成SiO,從耐火材料中逸出;當有大量水蒸氣存在時,在一定溫度和壓力下,SiO2與水蒸氣反應生成氣態硅化合物逸出,使耐火材料強度下降;CO會滲入耐火材料氣孔中,氣孔內CO的相對分壓增大,生成炭并在耐火材料中沉積下來,導致耐火材料鼓脹開裂,最終使內襯損毀。

    煤熔渣中的CaO、Fe2O3等成分,會降低渣的熔點和粘度,對高鉻磚侵蝕嚴重,這是水煤漿氣化爐內襯耐火材料損毀的主要原因。高鉻磚在使用過程中有大塊剝落現象,煤渣通過連通的氣孔及基質晶界滲透到高鉻磚的內部,化學分析表明,Si、Ca滲透很深;Fe/FeO主要集中在反應層,與高鉻磚反應并在熱面形成復合尖晶石,由于與基質不同的熱膨脹性,尖晶石反應層很容易脫落,尖晶石反應層越厚,剝落的塊度就越大。

    高鉻磚的熔蝕主要發生在如下區域:局部高溫的富氧區和火焰舔燒區,以及過氧工況下,高鉻磚表面軟化、熔蝕而損毀;或者在氣化爐氧含量低或耗盡區域,氧分壓低于Cr2O3的穩定分壓區域,高鉻磚表面的Cr2O3被還原成Cr,其熔點大幅降低,只有1500℃,當氣化爐出現局部高溫時,會導致被還原的金屬軟化直至熔化(即熔蝕)。此外,還有高速氣流的沖刷和沿壁面流動爐渣的磨損,以及筑爐施工不當對高鉻磚造成的機械損壞等。

    4、德士古煤焦漿氣化爐

    石油焦氣化后殘渣中的重金屬與高鉻磚之間的反應,是德士古煤焦漿氣化爐耐火材料使用壽命縮短的主要原因。我國做過試驗研究,認為高鉻磚與石油焦渣之間的反應情況與德士古水煤漿氣化爐內的反應情況類似。還有研究認為,煤焦漿氣化爐用高鉻磚中的Cr2O3會與熔渣中的V2O5接觸反應、在低溫下形成液相而使高鉻磚被熔蝕,這是德士古煤焦漿氣化爐耐火材料損毀的主要原因。不過,95高鉻磚(Cr2O3含量達95%)抗石油焦渣侵蝕性能好。

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