[发明专利]一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料，包括甲组份和乙组份，所述甲组份和乙组份的质量比为20：1；其中，所述甲组份包括环氧树脂、硼硅玻璃粉、碳化硅、二氧化硅、碳化硼、二硼化钛、二硼化铪、二硼化锆、溶剂和触变剂；所述乙组分包括固化剂和乙醇。本发明改善了涂层在常温和高温下与耐高温合金基层的结合强度，提高了其抗热震性。本发明得到的涂层在常温和高温下附着力均大于5MPa，涂层能耐承受800℃高温，涂层抗热震性大于500K/S，涂层不开裂、剥落；提高了涂层在近红外波段的发射率，增强了辐射节能效率。高温下(800～1000℃)涂层在近红外(3‑5微米)波段发射率达0.86～0.92。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域。更具体地，涉及一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料及其制备方法和应用。

背景技术

乙烯裂解炉是乙烯生产装置的龙头和关键设备，其能耗占装置总能耗的50％～60％，因此降低乙烯裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。乙烯裂解炉目前主要材质为35Cr245Ni，长期工作温度在800～1100℃，要求涂层在近红外波段(3～5μm)具有高的发射率；此外，乙烯裂解炉存在炉膛温度频繁急升急降的情况，要求涂层具有由于的抗热震稳定性。

现有的乙烯裂解炉红外辐射节能涂料采用无机粘结剂(硅溶胶、水玻璃等)和过渡金属氧化物辐射剂，如专利(CN104109407A)主要采用硅酸钠为粘结剂，氧化铬、氧化锰为辐射剂。这类辐射涂料在应用在使用时一方面存在与耐高温合金基层常温下结合强度差，近红外辐射率低的问题，影响乙烯裂解管安装施工和涂层节能效率的提高；另一方面这些无机耐高温涂料在乙烯裂解炉存在炉膛温度频繁急剧升降的情况会因抗热震性能差而出现龟裂、脱落等问题，降低涂料的实际寿命。

因此，本发明提供了一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料，改善了涂层在常温和高温下与耐高温合金基层的结合强度，提高了其抗热震性；提高了涂层在近红外波段的发射率，增强了辐射节能效率。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料，该涂料具有优异的抗热震性和高的近红外高发射率。

本发明的另一个目的在于提供一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于乙烯裂解炉的近红外辐射陶瓷涂料，所述近红外辐射陶瓷涂料包括甲组份和乙组份，所述甲组份和乙组份的质量比为20：1；其中，

所述甲组份包括环氧树脂、硼硅玻璃粉、碳化硅、二氧化硅、碳化硼、二硼化钛、二硼化铪、二硼化锆、溶剂和触变剂；

所述乙组分包括固化剂和乙醇。

本发明采用双组分的环氧树脂和硼硅玻璃粉可以分别解决涂料在常温和高温下涂层与金属基层的结合问题。在常温下，双组分的环氧树脂含有的羟基和醚键保证涂层与金属基层的良好的结合强度，有利于乙烯裂解炉管的安装施工；在高温下，有机的环氧树脂会烧蚀消失，而硼硅玻璃粉可以在金属基层表面熔融形成牢固致密的无机涂层。因此，涂层在常温和高温下附着力均大于5MPa。该无机涂层与耐高温合金金属基层有良好的热膨胀匹配，具有优异的抗热震性能。涂层能耐受800-1100℃高温，涂层抗热震性大于500K/S，涂层不开裂、剥落。此外，本发明通过选择在近红外波段具有高发射率的硼化物和碳化物作为主要辐射剂，提高了红外辐射涂层在近红外波段的发射率和涂层节能效率，高温下(800℃)涂层在近红外(3-5微米)波段发射率达0.86～0.92。

优选地，所述甲组份包括以下组分，按重量份数计：

优选地，所述乙组分包括以下组分，按重量份数计：