[发明专利]一种Catofin丙烷脱氢反应器用耐火材料的制备方法

说明书

本发明一种Catofin丙烷脱氢反应器用耐火材料的制备方法。以焦宝石、三级矾土熟料、莫来凯特（Molochite）、红柱石、硅线石为骨料，焦宝石、三级矾土熟料、莫来凯特（Molochite）、烧结氧化铝、结合粘土为基质，加入硫酸铝溶液作为结合剂，经轮碾机混合，睏料后机压成型。坯体经干燥后，在高温窑炉内氧化气氛下进行烧成，最高烧成温度为1400℃‑1500℃。本发明既满足了传统高铝砖能够达到的高强度、高致密度，又具有良好的热震稳定性，且避免了还原气氛下残留铁离子对CO的催化沉积导致砖开裂和疏松。

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种Catofin丙烷脱氢反应器用耐火材料的制备方法。

背景技术

Catofin工艺在一个全循环中（20min左右），要进行烃蒸汽脱氢，反应器内用蒸汽清洗、空气吹扫、预热催化剂并烧掉少量沉积在催化剂上的结焦，然后抽真空、复原，开始另一次循环；具体如下：

1、丙烷脱氢制烯烃反应；该反应是强吸热反应，且反应后体积增大，所以高温低压有助于反应的进行。但温度过高会导致催化剂结焦，所以实际工作中温度不能太高。

2、待将烃类抽走后，用水蒸气对所有残余气体进行吹扫。

3、置换后通入空气，进行催化剂的烧焦，使催化剂再生。

4、抽真空并通入还原气体，消除残留的O₂。

由于Catofin丙烷脱氢反应器各个阶段工况不同，对耐火材料综合性能要求较高，各个阶段工况及要求如下：

1、丙烷脱氢反应阶段：炉内产生氢气，属于强还原气氛，要求耐火材料必须要有优异的抗还原性；

2、水蒸气吹扫阶段：反应器内温度的波动，需要耐火材料有良好的热震稳定性；

3、催化剂再生阶段：通入空气进行催化剂的再生，属于氧化气氛，要求耐火必须有优异的抗氧化性；

4、抽真空再还原阶段：为消除残留的O₂，需要材料有一定的致密度，能够实现砖内气体的快速转换。

常用的耐火材料中均含有Fe₂O₃，这是一种十分引人注意的氧化物。耐火材料中含有的这种不稳定氧化物超过一定量时，是不宜用于有还原气氛及真空环境的炉衬的；

如图1所示，在含铁氧化物存在的情况下，铁离子被H₂还原为单质铁，单质铁易和C结合，生成Fe₃C，饱和C析出即表现出碳沉积。含铁氧化物对反应2CO→CO₂+C有催化作用；

因为Fe₂O₃会与气氛中的CO和H₂发生如下反应，即 Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O

Fe₂O₃+3CO = 2Fe + 3CO₂

而经还原生成的铁，又是如下反应的催化剂，即 2CO = CO₂ + C加速了CO的分解和碳的沉积过程。上述反应结果，会导致铁的生成，破坏了砖体的组织结构和砖内颗粒间的牢固结合，使砖体变得疏松，甚至碎裂。

综上所述，Catofin丙烷脱氢反应器用耐火材料要有良好的热震稳定性、高强度、优异的抗还原性、一定的致密度；而传统的耐火材料高强度和高致密度会带来热震稳定性的降低，而优异的抗还原性则需要选用高纯无铁的原料，则带来成本的大幅上升及烧结性、热震稳定性的降低。

发明内容