CN102295461B - 石油化工加热炉用红砖及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

一种石油化工加热炉用红砖及其制备工艺，各组份的重量配比为：铬矿石70～90％；锆英砂5～20％；铝土矿5～20％；将上述组分混合、破碎，然后经高温熔化成液态，去除比重较轻而浮于表层的杂质得到氧化铬、氧化锆、氧化铝的混合物；将混合物冷却、破碎，再外加结合剂烧成制品；再外加结合剂烧成制品。本发明的君亚红砖，相比高铬砖具有更高的烧结温度、更优的抗渣性能、更强的耐磨性和更好的抗热震性能；是一种特别适用于水煤浆燃烧装置的耐火材料，完全能满足1次/年的检修周期的要求。对延长装置的运行时间，节省检修成本、材料成本，降低生产成本方面是一个突破。

Description

石油化工加热炉用红砖及其制备工艺
技术领域
本发明属于耐火材料领域，尤其是由氧化铬、氧化锆及纯刚玉三者经高温电熔后与树脂混合压制烧成的砖，具体地说是一种大型石油化加热炉用君亚红砖及其制备工艺。
背景技术
石化企业的乙烯裂解装置、加氢制氢装置等加热炉现今均采用炼化石油气（主要为甲烷氢）作为燃料。甲烷氢价格高（市场价5000元/吨），且本身可作为化工原料进行高附加值产品深加工。由水煤浆替代甲烷氢作为燃料，价格低（市场价1000元/吨）、环保，是今后的发展方向；按全国现有80万吨/年规模的乙烯生产装置30套计算，每年可节约资金150亿元，市场前景广阔。
目前乙烯裂解装置、加氢制氢装置等各加热炉采用高铬砖作为内衬，使用寿命一般为8—10个月，不能满足石化行业1次/年的检修周期的要求；水煤浆作为燃料，成分复杂且波动幅度大，高铬砖不能满足炉衬要求。这就大大增加了生产成本。
高铬砖的生产方法：将提纯后Cr2O3、ZrO2、AL2O3混合压制烧成。氧化铬是由铬矿石研磨后溶解于水，滤除杂质蒸馏提纯，经2266℃烧结而得，其中产生的六价铬不可避免地进入水体，是强致癌物；氧化锆是用锆英砂经2550℃高温焙烧后经水选、酸洗、电选、磁选等选矿工艺分选去除杂质，烘干而得，水选、酸洗等步骤产生的废液残留对环境污染很大；氧化铝主要以纯刚玉的形式加入，是由铝土矿加工成氧化铝粉，于电弧中经2000℃以上高温熔炼后冷却制成，经粉碎、整形，磁选去铁而得、期间消耗大量电能。生产过程工艺复杂、能耗大、污染大。
石化企业的乙烯裂解装置、加氢制氢装置等各加热炉现今燃料均为炼化石油气（主要为甲烷氢气体），其作为产品销售价格高，单价每吨近5000元，且本身可作为化工原料进行高附加值的深加工，水煤浆（市场价1000元/吨）作为燃料与其炼油气作为燃料相比大大节约了资金：如年产6万吨乙烯装置，由油气改为水煤浆其燃料成本能降低0.36亿元人民币/年。一套大型80万吨/年生产乙烯可降低成本5.06亿元人民币（纯利润）。据调查全国达此生产规模装置达有近30套，如全更改成水煤浆替代油气那每年节约资金近150亿元；且水煤浆为清洁能源，可为是一举多得。
通常石化行业，加热炉装置，如：水煤浆燃烧炉、合成氨气化炉，要求最短检修周期为1次/年。目前，其他厂家生产的高铬砖在加热炉内使用大约在6-8个月左右。因此，现有的普通高铬砖使用寿命短、在炉体未达到检修时间时就需要进行更换，增加了生产成本，不能满足市场需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的水煤浆燃烧炉、合成氨气化炉用高铬砖的使用寿命通常为6-8个月，寿命短、未达到炉体检修时间就需要更换，增加了生产成本的问题，提出一种使用寿命长、成本低的石油化加热炉用君亚红砖及其制备工艺。
本发明的技术方案是：
一种石油化加热炉用君亚红砖，各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   70～90％；
锆英砂  ZrO2≥67％    5～20％；
铝土矿  AL2O3≥85％   5～20％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温电熔、去除表面杂质得到混合物；将混合物破碎，再外加结合剂烧成制品；其中，结合剂为混合物的0.3～0.6％的白糊精和2.0～2.5％的水。
本发明的各组份的重量配比优选为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   86.84%
锆英砂  ZrO2≥67％    5.11%
铝土矿  AL2O3≥85％   8.05%。
一种石油化加热炉用君亚红砖的制备工艺，在于：
（a）、将原料按配比要求进行混合、破碎，经高温电熔成液相，去除杂质，得到液态混合物；
（b）、将液态混合物冷却，得到固态混合物，然后进行破碎；
（c）、向破碎后的颗粒中加入结合剂混合，烧成制品。
本发明的步骤（a）中，高温电熔的温度范围是1100-1200℃。
本发明的步骤（c）中，所述的破碎后的颗粒，粒径大小为：0～1mm占48%；粒径大小为：1～3mm占28%；粒径大小为：3～5mm占9%；粒径≤0.088mm占15%。
本发明的步骤（c）中，将破碎后的颗粒与结合剂混合，于高速混练机中制成泥料，在2500吨压力下进行成型，成型后的砖坯在高温窑中于1780±10℃下烧结。
本发明的有益效果：
本发明的君亚红砖，相比高铬砖具有更高的烧结温度、更优的抗渣性能、更强的耐磨性和更好的抗热震性能。经过与浙江大学热能研究所共同成立科技攻关项目多次试验确认，君亚红砖是一种特别适用于水煤浆燃烧装置的耐火材料，完全能满足1次/年的检修周期的要求。对延长装置的运行时间，节省检修成本、材料成本，降低生产成本方面是一个突破。产生过程中产生的废弃物主要以固体形式存在，对环境不产生污染；一次性熔融节省了大量能源。生产过程工艺简单、能耗小、基本无污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
一种石油化加热炉用君亚红砖，各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   70～90％；
锆英砂  ZrO2≥67％    5～20％；
铝土矿  AL2O3≥85％   5～20％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温熔化成液态，去除比重较轻而浮于表层的杂质得到氧化铬、氧化锆、氧化铝的混合物；将混合物冷却、破碎，再外加结合剂烧成制品；再外加结合剂烧成制品；其中，结合剂为混合物的0.3～0.6％的白糊精和2.0～2.5％的水。
一种石油化加热炉用君亚红砖的制备工艺：
（a）、将原料按配比要求进行混合、破碎，经高温电熔熔化成液态，得到氧化铬、氧化锆、氧化铝的混合物，去除比重较轻而浮于表层的杂质；
（b）、将熔化后的液态混合物冷却，得到固态混合物，然后进行破碎，根据砖体的使用部位不同，破碎成几种不同粒径的颗粒；
（c）、向破碎后的颗粒中加入结合剂混合，烧成制品；其中，结合剂为固态混合物的0.3～0.6％的白糊精和2.0～2.5％的水。
本发明的步骤（a）中，高温电熔的温度范围是1100-1200℃。
本发明的步骤（c）中，所述的破碎后的颗粒，粒径大小为：0～1mm占48%；粒径大小为：1～3mm占28%；粒径大小为：3～5mm占9%；粒径≤0.088mm占15%。根据砖体的使用部位不同，将固态混合物破碎成几种不同粒径的颗粒，然后混合。
本发明的步骤（c）中，将破碎后的颗粒与结合剂混合，于高速混练机中制成泥料，在2500吨压力下进行成型，成型后的砖坯在高温窑中于1780±10℃下烧结。
实施例一：
一种石油化加热炉用君亚红砖，各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％  86.84%；
锆英砂  ZrO2≥67％   5.11%；
铝土矿  AL2O3≥85％  8.05%；
外加结合剂：
白糊精            0.3～0.6％；
水                2.0～2.5％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温电熔、去除表面杂质得到混合物；将混合物破碎，再外加结合剂烧成制品。
实施例二：
一种石油化加热炉用君亚红砖，各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％  70%；
锆英砂  ZrO2≥67％   20%；
铝土矿  AL2O3≥85％  10%；
外加结合剂：
白糊精            0.3％；
水                2.0％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温电熔、去除表面杂质得到混合物；将混合物破碎，再外加结合剂烧成制品。
实施例三：
一种石油化加热炉用君亚红砖，各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   90%；
锆英砂  ZrO2≥67％   5%；
铝土矿  AL2O3≥85％  5%；
外加结合剂：
白糊精            0.3％；
水                2.5％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温电熔、去除表面杂质得到混合物；将混合物破碎，再外加结合剂烧成制品。
实施例四：
一种石油化加热炉用君亚红砖，各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   70%；
锆英砂  ZrO2≥67％   10%；
铝土矿  AL2O3≥85％  20%；
外加结合剂：
白糊精            0.6％；
水                2.0％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温电熔、去除表面杂质得到混合物；将混合物破碎，再外加结合剂烧成制品。
实施例五：
一种石油化加热炉用君亚红砖，各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   75%；
锆英砂  ZrO2≥67％   20%；
铝土矿  AL2O3≥85％  5%；
外加结合剂：
白糊精            0.6％；
水                2.5％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温电熔、去除表面杂质得到混合物；将混合物破碎，再外加结合剂烧成制品。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种石油化加热炉用红砖，其特征在于各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   70～90％；
锆英砂  Z rO2 ≥67％   5～20％；
铝土矿  AL2O3≥85％   5～20％；
将上述组分混合、破碎，然后经高温电熔、去除表面杂质得到混合物；将混合物破碎，再外加结合剂烧成制品；其中，结合剂为混合物的0.3～0.6％的白糊精和2.0～2.5％的水。
2.根据权利要求1所述的石油化加热炉用红砖，其特征在于：各组份的重量配比为：
铬矿石  Cr2O3≥67％   86.84%
锆英砂  Z rO2 ≥67％   5.11%
铝土矿  AL2O3≥85％   8.05 %。
3.一种权利要求1所述的石油化加热炉用红砖的制备工艺，其特征在于：
（a）、将原料按配比要求进行混合、破碎，经高温电熔成液相，去除杂质，得到液态混合物；
（b）、将液态混合物冷却，得到固态混合物，然后进行破碎；
（c）、向破碎后的颗粒中加入结合剂混合，烧成制品。
4.根据权利要求3所述的石油化加热炉用红砖的制备工艺，其特征在于：步骤（a）中，高温电熔的温度范围是2500-2600℃。
5.根据权利要求3所述的石油化加热炉用红砖的制备工艺，其特征在于：步骤（c）中，所述的破碎后的颗粒，粒径大小为：0～1mm占48%；粒径大小为：1～3mm占28%；粒径大小为：3～5mm占9%；粒径≤0.088mm占15% 。
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