[发明专利]氧化铬制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含氧化铬的耐火制品，该耐火制品尤其用作气化反应器或“气化器”的内部衬里。

背景技术

特别地，用于气化煤的气化器是已知的。已熟知大约五十年的用于煤的气化的方法目前正经历强劲增长。这是因为，可使得起始于非常多样化的、碳氢化合物的材料(例如，煤、石油焦炭、生物质、木材、木炭、甚至是待被回收利用的重油)来生产一方面作为清洁能源、另一方面作为用于化学行业的基础化合物的合成气体。此外，这种方法也可使得在任何排放到大气中之前，去除不期望的成分(例如，NOx、硫或汞)。

在压力下以及在蒸汽或氧气的存在下，在大约1000℃和1600℃之间的温度下，气化的原理包括受控的部分燃烧。

存在各种类型的气化器：固定床气化器、流化床气化器或气流床气化器。这些气化器的不同在于引入反应物的方法、产生氧化剂/燃料混合物的方式、温度和压力条件、以及用于排出由反应造成的灰烬或液体废料的方法。

由圣戈班工业陶瓷部门的能源系统科的Wade Taber所写，登载在综述“Refractories Applications and News”(第8卷，第4期，2003年7月至8月)中，题目为“Refractories for Gasification”的文章描述了气化器的内部耐火衬里的结构。这种气化器用不同的耐火制品层做衬里，这些耐火制品层能够抵挡在气化期间它们所遭受的温度、压力和化学环境情况。因此，耐火制品层保护气化器的内部金属壁免受由气体和炉渣引起的热和腐蚀。

典型地，在气化器中的炉渣由SiO₂、FeO或Fe₂O₃、CaO和Al₂O₃组成。它们也可以包含其它由进料至气化器的材料形成的氧化物。含量按重量百分比计，碱度指数B＝(CaO+MgO+Fe₂O₃)/(Al₂O₃+SiO₂)通常为大约0.6，比例C/S＝CaO/SiO₂通常为0.4。

为了增加遭受炉渣腐蚀以及遭受热循环的耐火衬里的寿命，研究人员已尝试增加衬里的厚度。然而，这种解决方案表现为降低气化器的工作容积、从而降低气化器的输出的缺点。

James P.Bennett在登载在综述“Refractories Applications and News”(第9卷，第5期，2004年9月/10月，第20页至25页)上的文章“Refractory liner used in slagging gasifiers”中解释到，尽管目前的耐火衬里具有高含量的氧化铬，但目前的气化器的耐火衬里，尤其是风冷系统的耐火衬里的寿命是非常有限的。他尤其提到了2002年7月由S.J.Clayton、G.J.Stiegel和J.G.Wimer所做的“Gasification Technologies，Gasification Markets and Technologies–Present and Future，an Industry Perspective”报告(美国能源部，DOE/FE报告0447)。

FR 2883282描述了气化器的内部耐火衬里，该耐火衬里表现为至少一个由烧结材料构成的区域，按重量百分比计，该烧结材料包含至少40％的氧化铬(Cr₂O₃)和至少1％的氧化锆(ZrO₂)，所述氧化锆(ZrO₂)的至少20％(按重量计)以立方晶型和/或四方晶型被稳定化。因此，这种衬里表现为更好的抗腐蚀性。

WO 2008/109222提出了用于保护装配气化器的耐火衬里的耐火制品的处理。

对于能够表现为甚至更好的抗炉渣腐蚀性同时对抵挡在气化器内遭遇的热冲击满意的耐火制品，存在持续的需求。

本发明的目的是满足这种需求。

发明内容