合成氨裝置爐襯用耐火磚

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。因為工藝氣體中含有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,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；當溫度在700℃以上時，SiO2又與O2發(fā)生反應(yīng)，生成SiO2而堵寒沒備管道。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，化工工業(yè)爐不但需要普通耐火磚，而且需要要高級或堿性耐火磚，才能滿足生產(chǎn)工藝的要求。下面河南耐火磚介紹下合成氨裝置爐襯用耐火磚。
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，因此爐襯耐火磚的工作條件極力惡劣，選用的耐火磚必須具備下列條件：
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)生化學反應(yīng)；
3）透氣性宜低，而且當有氣體通過時不被潤濕；
4）低硅低鐵等高純耐火磚。
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，甲烷從上而下通過輻射段轉(zhuǎn)化管時，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。
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)化由一段爐送來的轉(zhuǎn)化氣，同時鼓進空氣以滿足合成氨所泥要的氮氣。
二段轉(zhuǎn)化爐是一個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，有時達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，觸媒床必須架空。當采用異型耐火磚砌筑時，一般做成半圓形拱，并留設(shè)若干個孔，便于氣體流通；當采用耐火澆注料澆灌時，可做成任何形狀的，同時留設(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觸媒床上表面的觸媒進行沖擊，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,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)耐火磚，養(yǎng)護到期后再澆一層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。為了使爐襯與先體連接牢固，普遍采用V型或Γ型金屬錨固釘作固定件，但頂端應(yīng)遠離爐襯工作面，以防燒壞。