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合成氨装置炉衬用耐火砖
发布时间:2021-01-15 09:23      浏览人次:168
合成氨装置炉衬用耐火砖
 
化工工业炉的种类繁多,使用条件十分苛刻,有在高温常压下工作的,也有在高温高压下工作的,同时还有与工艺气体直接接触的。特别是存在高温高用下,与工艺气体直接接触的化工炉,其耐火砖炉衬损毀更快。因为工艺气体中含有H2、CO、CH4等成分,其在一定条件下它们能与衬里耐火砖发生反应,从而降低其使用寿命。例如,在926℃时,H2与SiO2反应生成H2O和SiO2,后者呈气态挥发而损毁衬里;当温度在700℃以上时,SiO2又与O2发生反应,生成SiO2而堵寒没备管道。在这种情况下,炉衬材质必须选用低硅高纯刚玉砖或刚玉质耐火浇注料。这就是说,化工工业炉不但需要普通耐火砖,而且需要要高级或碱性耐火砖,才能满足生产工艺的要求。下面河南耐火砖介绍下合成氨装置炉衬用耐火砖。
 
合成氨装置是化工工业炉中的典型热工设备,是生产化肥的重要装置,各国普遍使用。
 
合成氨装置一般是由一段、二段转化炉、变换炉废热锅炉、蓄热炉和燃烧炉等热工设备组成的,一般系高压操作,使用温度范围通常为400~1500℃。
 
目前,合成氨装置向大型化方向发展(日产能力达到100吨左右),普遍采用高温高压操作又有工艺气体侵蚀,因此炉衬耐火砖的工作条件极力恶劣,选用的耐火砖必须具备下列条件:
 
1)高温下体积稳定性好;
 
2)高温商压下,与工艺气体如氢等不发生化学反应;
 
3)透气性宜低,而且当有气体通过时不被润湿;
 
4)低硅低铁等高纯耐火砖。
 
在合成氨装置中,转化炉是最重要的制气热工设备。转化炉的种类较多,可分为一段、二段和间歇式等转化炉,工作压力为 20~40公斤/厘米2,又有触媒和工艺气体的磨损和侵蚀,使用温度一般为800~1000℃,有的可达到1300~1400℃,局部部位为1500℃左右。
 
―段转化炉-般为方箱式排管形的,其炉体是由辐射段、对流段和辅助锅炉组成的。一段转化炉的作用是采用蒸汽转化法将天然气和油田气(即主要成分甲烷)变成氢和一氧化碳。在炉温为822℃、压力为31.6公斤/厘米2和水碳比为3.5的条件下,甲烷从上而下通过辐射段转化管时,在触媒镍的作用下就能与蒸汽发生反应,并吸收大量的热量。
一段转化炉辐射段的使用温度约为1260℃,其衬里主要采用耐火砖砌筑。
 
为了保证墙体的稳定,每隔-定距离安装支撑板和拉砖钩;炉顶系用异型耐火砖吊挂结构,并适当用矿渣棉保温;炉底衬里构造与炉墙基本一样,但不设支撑板和拉砖钩。
 
一段转化炉对流段和辅助锅炉的使用温度分别为1093℃和 1427℃,其衬里主要采用陶粒姪石耐火浇注料和轻质耐火砖混合使用。前者的体积配合比为高铝水泥:陶粒:姪石= 1:2:4,后者的体积密度约为0.74克/厘米3。
 
二段转化炉是合成氨装置中的关键设备,其作用是继续转化由一段炉送来的转化气,同时鼓进空气以满足合成氨所泥要的氮气。
 
二段转化炉是一个橄榄形的高温高压的热工容器,如图9-8所示。该炉上部为气体分配筒,使用温度一般为1400℃左右,有时达1500℃以上;下部系装有人作触媒剂的触媒催化区,也称作触媒床或反应段。如果炉子较大时,触媒床必须架空。当采用异型耐火砖砌筑时,一般做成半圆形拱,并留设若干个孔,便于气体流通;当采用耐火浇注料浇灌时,可做成任何形状的,同时留设通气孔。
 
在装触媒剂之前,为了防止触媒漏掉,应装入刚玉球,先装该直径50.8亳米的,再装直径25.4亳米的。当两层刚玉球装完后,即可装触媒剂;为了避免燃烧段的高温气流对触媒床上表面的触媒进行冲击,装完触媒后,再铺盖一层刚玉球,或者用厚度为50.8毫米的刚玉砖遮盖。刚玉砖上设有直径10毫米的小孔若干个,以便气体流通。这些刚玉砖都是低硅低铁的,否则易被还原性气体侵蚀而损坏,堵塞工艺气体的流通,影响生产。
 
日本两段转化炉内衬系采用耐火浇注料浇灌的,先浇一层80毫米厚的轻质耐火砖,养护到期后再浇一层130毫米厚的耐火浇注料,最后浇灌刚玉质耐火浇注料A作工作层。为了使炉衬与先体连接牢固,普遍采用V型或Γ型金属锚固钉作固定件,但顶端应远离炉衬工作面,以防烧坏。
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