CN101955363A - 乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐火材料，具体涉及乙烯裂解炉废热锅炉封头插件用耐火浇注料，所述封头插件浇注料以板状刚玉、硅微粉、活性氧化铝和铝酸钙水泥为原料，与分散氧化铝ADS/ADW和防爆纤维混合制备而成,各组分重量百分比如下：板状刚玉85-95%；硅微粉0.5-3%；活性氧化铝2-8%；铝酸钙水泥1.5-7%；原料总量为100%；外加分散氧化铝ADS或ADW0.1-5%；防爆纤维0.02-0.2%。该乙烯裂解炉废热锅炉封头插件用耐火浇注料热震稳定性高、耐高温冲刷性、成本低。

Description

乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料
  
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，具体涉及乙烯裂解炉废热锅炉封头插件用耐火浇注料。
 
背景技术
乙烯裂解炉废热锅炉浇注封头是乙烯裂解炉废热锅炉的一个重要组件，包括上封头和下封头，使用工况非常苛刻，它直接与900℃的裂解气接触、承受结焦焦块的冲刷、需承受频繁开停工所带来的温度急变；耐磨插件浇注料使用寿命为两年左右，属于易耗品。通过分析，乙烯裂解炉废热锅炉浇注封头插件产生缺陷的主要原因为：制作插件的浇注料的热震稳定性差、耐高温冲刷性不够。
目前工厂中使用的废热锅炉浇注封头特别是插件部位容易产生较大裂纹，插件浇注料部位脱落严重，致使封头外部超温，并堵塞裂解气通道。
现有技术公开有炼铁炉口用无机非金属耐火浇注料如CN200710193011.6和炼钢电弧炉盖用耐火浇注料如CN200710052640.7, 但因为其产品为高级耐火材料，制造成本较高，而且难以承受频繁开停工带来的温度急变，不适合乙烯裂解炉封头插件用浇注料。
  
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有热震稳定性好、耐高温冲刷性强和低成本的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料，所述封头插件浇注料以板状刚玉、硅微粉、活性氧化铝和铝酸钙水泥为原料，与分散氧化铝ADS/ADW和防爆纤维混合制备而成,各组分重量百分比如下：
板状刚玉85-95%
硅微粉 0.5-3%
活性氧化铝 2-8%
铝酸钙水泥 1.5-7%
上述原料总量为100%；
外加分散氧化铝ADS或ADW 0.1-5%
     防爆纤维0.02-0.2%。
所述板状刚玉是一种烧结刚玉，具有结晶粗大、发育良好的α- Al2O3晶体结构，有良好的加热体积温度性和良好的抗热震能力，作为本发明高铝质耐火材料的骨料。优选地，本发明的板状刚玉重量百分比为90%。
所述硅微粉是一种超微固体物质，它对耐火材料的改善有重要作用，填充于耐火材料孔隙中；硅微粉具有很强的活性，在水中形成胶体粒子，加入适量的分散剂，可增强其流动性和耐高温性，从而改善浇注料的性能并延长耐火制品的使用寿命。加入重量%为0.5-3%的硅微粉，提高了体积密度，降低了显气孔率，增加了其致密性和强度。优选地，本发明所述硅微粉的二氧化硅含量为98%。更优选地，所述硅微粉重量百分比为1%。
所述活性氧化铝是经过充分细磨、以原晶尺寸大小1μm的α- Al2O3为基本组成。加入重量%为2-8%的活性氧化铝粉能增加产品稳定性、提高产品在400℃～1000℃中温区间内的强度、增加流动度。流动度是测定耐火浇注料流动性的一种技术指标，可鉴别浇注料的流动性和稳定性,一定程度上反映浇注料的作业性；流动性则是耐火浇注料的一项重要指标，它决定了浇注料施工的难易程度。优选地，本发明的活性氧化铝重量百分比为5%。
本发明加入重量%为1.5-7%的铝酸钙水泥，作为浇注料的促凝剂，并可提高刚玉基浇注料的热震稳定性和抗渣性。优选地，所述铝酸钙重量百分比为4%。本发明的铝酸钙水泥可以是不低于国标CA-75的铝酸钙水泥或凯斯诺（中国）铝酸盐水泥有限公司的Secar71铝酸钙水泥，更优选凯斯诺（中国）铝酸盐水泥有限公司的Secar71铝酸钙水泥。
发明人经反复试验证明，在不添加硅微粉、氧化铝或铝酸钙水泥条件下制备的浇注料强度低，热抗震性能弱。
本发明乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料外加了重量%为0.1-5%的分散性氧化铝粉ADS或ADW（S代表夏天，浇注料凝结延迟；W代表冬天，浇注料凝结加速），为浇注料提供适当分散、快速润湿和凝结时间控制，增加了浇注料流动性、提高了产品强度。由于含硅微粉的浇注料的沉降机制敏感，受气候条件影响强烈，很少量添加剂的不当加入会对浇注料的施工性能和使用性能产生较大影响，因此加入新型分散剂ADS或ADW，用于含硅微粉的浇注料，能够进一步分散浇注料并调节凝结时间，使浇注料在含水量低的情况下可以安全使用。
优选地，所述分散氧化铝ADS或ADW的重量百分比为0.5%。
本发明乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料还外加了重量%为0.02-0.2%的防爆纤维，防止热处理过程中产生爆裂。优选地，所述防爆纤维重量百分比为 0.05%。
本发明浇注料组分中的各成分原料的优选质量指标为：
板状刚玉原料：Al2O3≥99%；
硅微粉原料：SiO2≥98%、Fe2O3≤0.02%；
活性氧化铝原料：Al2O3≥99%；
铝酸钙水泥：Al2O3 70-72%,CaO 20-23%。
发明人经反复试验证明，即便添加了硅微粉、氧化铝或铝酸钙水泥，而不添加分散性氧化铝粉ADS/ADW或防爆纤维，制备的浇注料强度仍不佳、产品不耐高温易爆裂。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1．   插件浇注料在400℃～1000℃中温区间内的强度增加、流动好；
2．   插件浇注料的体积密度提高，气孔率降低，致密性增加；
3．   插件浇注料在含水量低的情况下可以安全使用；
4．   插件浇注料在热处理过程中的防爆裂性增加；
5．   插件浇注料热震稳定性好、可制备能够承受频繁开停工带来的温度急变、耐高温冲刷性强、使用寿命长的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件。
 
具体实施方式
实施例一
用电子秤称量板状刚玉、硅微粉、活性氧化铝、铝酸钙水泥、分散氧化铝ADS/ADW和防爆纤维按表2A比例混合，用强制式搅拌机搅拌。
板状刚玉由安迈公司产的18%重量百分比的粒径为0-1mm的板状刚玉、18%重量百分比的1-2号板状刚玉、18%重量百分比的粒径为1-3mm的板状刚玉、20%重量百分比的粒径为3-5mm的板状刚玉、8%重量百分比的180目板状刚玉、8%重量百分比的320目的板状刚玉组成。
活性氧化铝为安迈公司产品，晶粒尺寸为1μm。
防爆纤维为聚丙烯类有机纤维。
 
实施例二～实施例五
实施方法如实施例一，不同的是选材和比例，具体材料选择和含量见表2A。
 
比较实施例一～比较实施例五
实施方法如实施例一，不同的是选材和比例，具体材料选择和含量见表2B。
 
乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料的抗折强度、耐压强度是评价浇注料机械性能及耐冲刷性能的重要指标，强度越大，证明浇注料的性能越好。烧后线变化率是指浇注料每次在同等温度变化中体积发生膨胀收缩的变化，是评价耐火材料稳定性的重要参数，烧后线变化率越小，证明浇注料随温度升降的变化越小，稳定性越好。
 
如表1所示，实施例一至五制备的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料的抗折强度、耐压强度高，而对比实施例浇注料抗折强度、耐压强度的测得值较低，证明本发明实施例的封头插件浇注料机械性能及耐冲刷性能高。实施例一至五制备的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料的烧后线变化绝对值小，而对比实施例封头插件浇注料的烧后线变化绝对值大，证明本发明实施例封头插件浇注料的稳定性好。
  
Figure 688534DEST_PATH_IMAGE001
Figure 730308DEST_PATH_IMAGE002

Claims (10)

1.乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料，其特征在于：所述封头插件浇注料以板状刚玉、硅微粉、活性氧化铝和铝酸钙水泥为原料，与分散氧化铝ADS/ADW和防爆纤维混合制备而成,各组分重量百分比如下：
板状刚玉85-95%
硅微粉 0.5-3%
活性氧化铝 2-8%
铝酸钙水泥 1.5-7%
上述原料总量为100%；
外加分散氧化铝ADS或ADW 0.1-5%
     防爆纤维 0.02-0.2%。
2.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头浇注料，其特征在于：所述板状刚玉原料的质量指标为Al2O3≥99%。
3.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头浇注料，其特征在于：所述硅微粉原料的质量指标为SiO2≥98%、Fe2O3≤0.02%。
4. 根据权利要求1或3所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料，其特征在于：所述硅微粉重量百分比为1%。
5.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头浇注料，其特征在于：所述活性氧化铝原料的质量指标为Al2O3≥99%。
6. 根据权利要求1或5所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料，其特征在于：所述活性氧化铝重量百分比为5%。
7.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头本体浇注料，其特征在于：所述铝酸钙水泥的质量指标为Al2O3 70-72%,CaO 20-23%。
8. 根据权利要求1或7所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料，其特征在于：所述铝酸钙水泥重量百分比为4%。
9.  根据权利要求1所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料，其特征在于：所述分散氧化铝ADS或ADW重量百分比为0.5%。
10. 根据权利要求1所述的乙烯裂解炉废热锅炉封头插件浇注料，其特征在于：所述防爆纤维重量百分比为 0.05%。
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