化工工業(yè)爐的種類繁多，使用條件十分苛刻，有在高溫常壓下工作的，也有在高溫高壓下工作的，同時(shí)還有與工藝氣體直接接觸的。特別是存在高溫高用下，與工藝氣體直接接觸的化工爐，其耐火磚爐襯損毀更快。因?yàn)楣に嚉怏w中含有H2、CO、CH4等成分，其在一定條件下它們能與襯里耐火磚發(fā)生反應(yīng)，從而降低其使用壽命。例如，在926℃時(shí),H2與SiO2反應(yīng)生成H2O和SiO2，后者呈氣態(tài)揮發(fā)而損毀襯里；當(dāng)溫度在700℃以上時(shí)，SiO2又與O2發(fā)生反應(yīng)，生成SiO2而堵寒沒(méi)備管道。在這種情況下，爐襯材質(zhì)必須選用低硅高純剛玉磚或剛玉質(zhì)耐火澆注料。這就是說(shuō)，化工工業(yè)爐不但需要普通耐火材料，而且需要要高級(jí)或堿性耐火材料，才能滿足生產(chǎn)工藝的要求。下面河南耐火材料介紹下合成氨裝置爐襯用耐火材料。

合成氨裝置是化工工業(yè)爐中的典型熱工設(shè)備，是生產(chǎn)化肥的重要裝置，各國(guó)普遍使用。

合成氨裝置一般是由一段、二段轉(zhuǎn)化爐、變換爐廢熱鍋爐、蓄熱爐和燃燒爐等熱工設(shè)備組成的，一般系高壓操作，使用溫度范圍通常為400~1500℃。

目前，合成氨裝置向大型化方向發(fā)展（日產(chǎn)能力達(dá)到100噸左右），普遍采用高溫高壓操作又有工藝氣體侵蝕，因此爐襯耐火材料的工作條件極力惡劣，選用的耐火材料必須具備下列條件：

1)高溫下體積穩(wěn)定性好；

2）高溫商壓下，與工藝氣體如氫等不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

3）透氣性宜低，而且當(dāng)有氣體通過(guò)時(shí)不被潤(rùn)濕；

4）低硅低鐵等高純耐火材料。

表9-4為日本合成氨裝置用耐火材料的性能和使用部位，從表中看出，合成氨用耐火材料的強(qiáng)度較高，耐磨性較好；重?zé)€變化和線膨脹率較小，體積穩(wěn)定性好；優(yōu)質(zhì)澆注料中含呈較低，能夠抵抗工藝氣體的化學(xué)侵蝕。

在合成氨裝置中，轉(zhuǎn)化爐是最重要的制氣熱工設(shè)備。轉(zhuǎn)化爐的種類較多，可分為一段、二段和間歇式等轉(zhuǎn)化爐，工作壓力為 20~40公斤/厘米²，又有觸媒和工藝氣體的磨損和侵蝕，使用溫度一般為800~1000℃，有的可達(dá)到1300~1400℃，局部部位為1500℃左右。

―段轉(zhuǎn)化爐-般為方箱式排管形的，其爐體是由輻射段、對(duì)流段和輔助鍋爐組成的。一段轉(zhuǎn)化爐的作用是采用蒸汽轉(zhuǎn)化法將天然氣和油田氣（即主要成分甲烷）變成氫和一氧化碳。在爐溫為822℃、壓力為31.6公斤/厘米²和水碳比為3.5的條件下，甲烷從上而下通過(guò)輻射段轉(zhuǎn)化管時(shí)，在觸媒鎳的作用下就能與蒸汽發(fā)生反應(yīng)，并吸收大量的熱量。

一段轉(zhuǎn)化爐輻射段的使用溫度約為1260℃，其襯里主要采用耐火磚砌筑。圖9-7為爐墻襯體的構(gòu)造示意圖。該墻采用輕質(zhì)耐火磚和礦棉保溫塊砌筑的，厚度分別為114.3毫米和50.8毫米。

為了保證墻體的穩(wěn)定，每隔-定距離安裝支撐板和拉磚鉤；爐頂系用異型耐火磚吊掛結(jié)構(gòu)，并適當(dāng)用礦渣棉保溫；爐底襯里構(gòu)造與爐墻基本一樣，但不設(shè)支撐板和拉磚鉤。

一段轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段和輔助鍋爐的使用溫度分別為1093℃和 1427℃，其襯里主要采用陶粒姪石耐火澆注料和輕質(zhì)耐火磚混合使用。前者的體積配合比為高鋁水泥：陶粒：姪石= 1:2:4，后者的體積密度約為0.74克/厘米³。

二段轉(zhuǎn)化爐是合成氨裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是繼續(xù)轉(zhuǎn)化由一段爐送來(lái)的轉(zhuǎn)化氣，同時(shí)鼓進(jìn)空氣以滿足合成氨所泥要的氮?dú)狻?/SPAN>

二段轉(zhuǎn)化爐是一個(gè)橄欖形的高溫高壓的熱工容器，如圖9-8所示。該爐上部為氣體分配筒，使用溫度一般為1400℃左右，有時(shí)達(dá)1500℃以上；下部系裝有人作觸媒劑的觸媒催化區(qū)，也稱作觸媒床或反應(yīng)段。如果爐子較大時(shí)，觸媒床必須架空。當(dāng)采用異型耐火磚砌筑時(shí)，一般做成半圓形拱，并留設(shè)若干個(gè)孔，便于氣體流通；當(dāng)采用耐火澆注料澆灌時(shí)，可做成任何形狀的，同時(shí)留設(shè)通氣孔。

在裝觸媒劑之前，為了防止觸媒漏掉，應(yīng)裝入剛玉球，先裝該直徑50.8亳米的，再裝直徑25.4亳米的。當(dāng)兩層剛玉球裝完后，即可裝觸媒劑；為了避免燃燒段的高溫氣流對(duì)觸媒床上表面的觸媒進(jìn)行沖擊，裝完觸媒后，再鋪蓋一層剛玉球，或者用厚度為50.8毫米的剛玉磚遮蓋。剛玉磚上設(shè)有直徑10毫米的小孔若干個(gè),以便氣體流通。這些剛玉磚都是低硅低鐵的，否則易被還原性氣體侵蝕而損壞，堵塞工藝氣體的流通，影響生產(chǎn)。

日本兩段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)襯系采用耐火澆注料澆灌的，先澆一層80毫米厚的輕質(zhì)耐火材料，養(yǎng)護(hù)到期后再澆一層130毫米厚的耐火澆注料，最后澆灌剛玉質(zhì)耐火澆注料A作工作層。材料性能列于表9-4中。為了使?fàn)t襯與先體連接牢固，普遍采用V型或Γ型金屬錨固釘作固定件，但頂端應(yīng)遠(yuǎn)離爐襯工作面，以防燒壞。

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