专利名称：高强度低导热隔热衬里材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隔热衬里材料，它适用于催化裂化反应器，再生器隔热衬里，以及有低度物料磨损的加热炉炉衬。
炼油厂催化裂化装置的催化反应器和/或再生器均在700～900℃条件下运行，为了提高热工设备的能耗节约率，必须提高衬里材料的单位热阻值;同时为了延长衬里材料的使用寿命，必须提高衬里材料的强度，所以，研制高强度低热导热隔热衬里材料是很有价值的。美国专利US3341339提出的衬里材料是由热胀多孔粘土颗粒、天然兰晶石、铝酸钙水泥组成，由于所用的热胀粘土颗粒的高温收缩率过大(1200℃时体积变化高达15%)，为了减少混凝土的收缩率，只能加入价格昂贵的高温时呈微胀的天然兰晶石;美国专利US2516892中揭示的衬里材料是由矾土水泥，耐火材料、烧结熔融物组成，在没有外加烧结熔融物的情况下冷压强度很低，为了提高强度该专利采用了外加烧结熔融物(搪瓷质或珐琅质熔融物)的方法，随着烧结熔融物加入量的增多，强度会随之增加，但导热系数也会随之提高，很难达到高强低导热率的综合性能;美国专利US2537218中提出的衬里材料是由铝酸钙水泥，破碎耐火砖、煅烧铝矾土组成，在没有煅烧铝矾土的情况下，混凝土冷压强度很低，该专利采用增加煅烧铝矾土用量来提高混凝土强度，但专利资料表明随着煅烧铝矾土量的增加，强度虽能随之提高，但材料的高温重烧线变化会大幅度提高，影响衬里的使用寿命，而且导热系数也会随之提高，美国“RESCO公司”的隔热层(牌号为“RS-9”)亦为水泥质隔热衬里，虽有较高的强度，815℃冷压强度为99.7kg/cm2但它的导热系数也很高，540℃时导热系数为0.602w/mk(0.536kcal/m.h.℃)1100℃时导热系数为0.701w/mk(0.624kcal/m.h.℃)。
本发明的目的是研制一种高强度、低导热系数的衬里材料，以满足炼油厂催化裂化装置反应器、再生器衬里和其它工业炉衬里的需要。
为了提高衬里材料的隔热性能提高抗压强度，本发明采用了空心球骨架，它具有高的抗压强度和隔热性能;另外，本发明加入的高强度粉料是由多种粒径的颗粒所组成的粉料，这种粉料在凝土中不仅起填充材料缝隙作用，而且还起相当部分的骨架作用;本发明在配制过程中还加入了适量的外加剂，以使水泥质点的界面能降低，使内部絮凝结构被破坏，增大体系的分散性和流动性。
本发明的特征是选择矾土水泥为胶结剂，选择多孔熟料或破碎的高铝砖统料中粒径大于或等于0.16mm的颗粒或漂珠或它们的混合物为骨架材料;选择矾土细粉或高铝砖砂(统料中粒径小于0.16mm的颗粒)、或SiO2细粉或它们的混合物为填加粉料，外加剂选择萘磺酸盐甲醛缩合物;将胶结剂，骨架材料、粉料、外加剂以一定的比例混合而成，配料组成如下(重量百分比组成)胶结剂 10～35%骨架材料 15～70%粉料 10～25%以上几种组份之和应为百分之百。
外加剂的加入量以胶结剂重量为百分之百计量外加剂(萘磺酸盐甲醛缩合物) 0～2%施工时外加水量 18～25%本发明矾土水泥中Al2O3含量最好是45～55%，Fe2O3≤2.5%。
本发明所选用的多孔熟料是由矾土熟料细粉，粘土等经成型高温煅烧而成，表面呈黄色硬壳，烧后Al2O3含量为30～40%，FeO3≤0.5%粒径为3～10毫米。
本发明所选用的破碎高铝砖统料中Al2O3含量最好是大于等于48%耐火度大于1750℃。
本发明所选用的漂珠的SiO2含量最好为45%～55%，Al2O3含量为30～35%。
本发明所选用的矾土微粉和SiO2微粉粒径要求为小于等于0.088mm的颗粒占95%以上。
按照本发明配制的衬里材料，具有高强度，低导热系数、高温重烧低线变化性能，本发明易配制，成本低，按照本发明配制的衬里材料冷压强度为150～170kg/cm2，冷折强度为20～30kg/cm2(815℃烘干冷却测定)，重烧线变化值仅为-0.2～-0.3%，导热系数540℃时为0.373kcal/m.h.℃，815℃时为0.381kcal/m.h.℃，1100℃时为0.397kcal/m.h.℃。用于某厂催化裂化装置中，衬里总厚度为152mm，其中隔热层为89mm，耐磨层为63mm，操作温度850℃，测得外壁温度为129.5℃(环境温度19℃)，优于美国“RS-9”衬里材料。
为了更好的说明本发明，举下列实施例，但是，本发明的范围并不仅仅局限于此。
实施例一在武汉石化总厂工业炉上试用，其中隔热衬里材料组成如下(重量百分组成)矾土水泥(Al2O3含量45～55%，Fe2O3含量小于2.5%)。 25%多孔熟料 23%(多孔熟料是由矾土熟料细粉、粘土经成型高温烧结而成，表面呈浅黄色硬壳。Al2O3含量为30～40%。Fe2O3含量为不大于0.5%，粒径3～10毫米)。
破碎高铝砖统料 52%(破碎高铝砖统料Al2O3含量48%。耐火度大于1750℃。其中粒度要求为大于或等于0.16mm的颗粒大于或等于57%，小于0.16mm的颗粒小于或等于43%)。
外加剂(萘磺酸盐甲醛缩合物) 2%材料性能815℃冷压强度为 140kg/cm，815℃冷析强度为 30kg/cm，导热系数540℃时为 0.373kcal/m.n.℃815℃时为 0.381kcal/m.n.℃1100℃时为 0.397kcal/m.n.℃实施例二隔热衬里材料组成如下(重量百分组成)
矾土水泥(Al2O3含量为45～55%，Fe2O3含量小于2.5%) 15%破碎高铝砖统料(Al2O3含量大于48%耐火度大于1750℃) 55%漂珠(SiO2含量为45～55%，Al2O3含量为30～35%) 15%矾土微粉(粒径≤0.088的颗粒占95%以上) 10%二氧化硅微粉(粒径≤0.088的颗粒占95%以上) 5%外加剂(萘磺酸盐甲醛缩合物)1%(以胶结剂为百分之百计量)材料性能815℃冷压强度为 170kg/cm权利要求
1.一种用作高强度、低导热系数的隔热组合物，其特征在于由胶结剂、骨架材料、粉料、外加剂等四部分组成；胶结剂为矾土水泥，用量为10～35%(重量)；骨架材料可为多孔熟料，也可为破碎的高铝转统料中粒径大于或等于0.16mm的颗粒、或漂珠、或它们的混合物，其用量为15～70%(重量)；粉料可为矾土微粉、高铝砖砂统料中粒径小于0.16mm的颗粒、二氧化硅微粉或它们的混合物，其用量为10～25%(重量)，外加剂为萘磺酸盐甲醛缩合物，其用量为0～2%(以胶结剂为百分之百计量)。
2.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于矾土水泥中Al2O3的含量为45～55%，Fe2O3小于等于2.5%。
3.按照权利要求所述的组合物，其特征在于多孔熟料是由矾土熟料细粉、粘土经成型、高温烧结而成。
4.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于破碎的高铝砖统料的Al2O3含量大于48%耐火度为1750℃。
5.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于漂珠的SiO2含量为45～55%。Al2O3含量为30～35%。
6.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于矾土微粉和二氧化硅微粉的粒径小于等于0.088mm的颗粒应大于等于95%。
7.按照权利要求1、3所述的组合物，其特征在于多孔熟料的Al2O3含量为30～40%，Fe2O3≤0.5%，粒径为3～10毫米。
全文摘要
本发明涉及一种隔热衬里材料，它适用于做催化裂化反应器再生器隔热衬里以及有低度物料磨损的加热炉炉衬。它是由胶结剂、骨架材料、粉料、外加剂等四部分组成，胶结剂为矾土水泥；骨架材料为多孔熟料、高铝砖统料、漂珠；粉料为矾土微粉二氧化硅微粉等，本材料在能满足抗低度物料磨损强度前提下，提供了最低的导热系数值，本材料易配制，成本低，施工简便。
文档编号C04B35/66GK1059329SQ9010722
公开日1992年3月11日 申请日期1990年8月31日 优先权日1990年8月31日
发明者华泽, 李为杜, 颜惠瑾, 马一平, 梁尊义, 汪秀兰, 嵇瑞祥, 钱佘大 申请人:中国石油化工总公司, 中国石油化工总公司北京设计院, 同济大学, 宜兴市不定型耐火材料厂