炭黑反应炉用耐火材料的现状.pdf

《耐火材料》创刊四十周年特刊2006。40=224-227 炭黑反应炉用耐火材料的现状 吴爱军 陈人品 中钢集团洛阳耐火材料研究院洛阳471039 摘要 主要论述了炭黑反应炉炉衬耐火材料的使用，损毁机理和适用于炭黑技术发展所需的新型耐火材料。 关键词炭黑反应炉，耐火材料，损毁 炭黑反应炉是炭黑生产工艺中的关键设备。为 炭黑反应炉多以重油为燃料，乙烯焦油等碳氢化 改变我国炭黑行业生产技术的落后状况，在20世纪 合物为原料，在生产炭黑过程中于反应炉内进行比较 80年代后期，天津炭黑厂从美国大陆碳公司引进了 复杂的燃料燃烧，碳氢原料的热分解，冷却炭黑的喷 第一套新工艺炭黑生产技术，炭黑反应炉和部分耐火 雾水作用，以及燃料和原料热分解产物与内衬耐火材 材料则从日本进口，喉管和反应段的耐火材料采用美 料组份的物理化学反应等多种过程。在反应炉内燃 国诺顿公司的专利产品CA334刚玉浇注料，使用寿 命约三个多月，严重影响了炭黑生产线生产效能的正 大，气流速度在喉管末端为全炉最大，可达340—370 常发挥，为此我院研究开发了高纯刚玉砖，使用寿命 m·s～。正常工作状态下，喉管末端气流温度为 1700 达到8个月以上，较CA334内衬浇注料提高了近两 oC以上，甚至高达1900℃或更高。同时，由于操 倍。20世纪90年代初，抚顺化工厂也从美国引进年作原因引起的停炉及各类产品的更换，采用水蒸汽入 产2万t的高级炭黑生产线，其内衬材料采用从美国 炉吹扫油管管路，均会造成炉衬材料受热应力作用引 起剥落。另外，燃料和原料热解后产生的灰分中含有 H·W公司进口的A120。一Cr203一Zr02系定形和不 定形产品。当前国内外炭黑工业的发展趋势是开发 V、Ni、Na、ca、s等的氧化物，对耐火材料也有很大的侵 蚀作用。 高细度，着色好，附着力强，耐磨性优而且收得率高的 特种炭黑，其核心技术是超高温，操作温度往往可达 燃料的高温燃烧气体和原料以每秒几十米甚至 300多米的速度从燃烧室通过喉管进入反应室进行 1900—2100℃。因此，在炭黑技术不断发展的今天， 反应，反应产物又在冷却段用化学纯水喷雾冷却，将 对耐火材料衬里提出了更高的要求。为此，合理选材 含碳高温混合气体冷却到700—800℃。因此，炭黑 和研究开发适用于炭黑技术发展所需的新型耐火材 反应炉内衬在使用过程主要受反应产物H：、C、CO和 料至关重要。 灰分的化学侵蚀，高温熔融，高温高速气流冲击和冷 却水或停开炉的热震作用。所以对内衬耐火材料要 1 炭黑反应炉的工作条件及对耐火材 求具有如下特性：(1)高的耐火度，在更高温度下不软 料的要求 化，不变形；(2)优良的高温体积稳定性和还原气氛下 炭黑反应炉由燃烧室、喉管、反应段、急冷段和停 的稳定性；(3)较强的抗熔灰侵蚀性；(4)高的高温强 留段5大部分构成。图1是炭黑反应炉结构示意图。 度以抵抗高速气流的冲刷；(5)良好的抗热震性…。 冷却水 2 炭黑反应炉炉衬的侵蚀机理