硫磺回收反应炉用梯度砖制造技术

本实用新型专利技术涉及一种硫磺回收反应炉梯度砖，纵截面为等腰梯形，高度为300~400mm，上底面、下底面均为长方形或正方形，上底面、下底面的边长为80‑100mm，沿上底面到下底面垂直方向分别有工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层，沿上底面到下底面垂直方向设置的工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层的厚度比为2：1：1：2；所述的工作层和非工作层的原料配比不同，整块砖的工作层到非工作层配方含量由过渡层逐渐过渡，界面结合强度好，砖的整体性好，可作为标准砖生产库存备货提供基础，解决弧形砖不能适应变径的问题。

【技术实现步骤摘要】
硫磺回收反应炉用梯度砖
本技术涉及一种硫磺回收反应炉用梯度砖，属于无机非金属材料学科耐火材料领域。
技术介绍
石化企业原油炼制过程中产生大量的H2S有毒气体，对人体和环境有极大的危害。通过硫磺回收反应炉将H2S等含硫气体中化合态硫转化成单质硫磺，将尾气中极少量剩余H2S焚烧，回收二氧化硫，实现变废为宝。硫磺回收反应炉在使用工况环境比较恶劣，存在高温、温度波动、压力、腐蚀、爆炸等危险因素，且烟气成分复杂，因此对反应炉的耐火衬里要求较高，需选用强度高、抗侵蚀好、抗热震性好的耐火材料。目前，硫磺回收反应炉内衬耐火材料的常用配置为三层：第一层为重质砖，采用锆刚玉莫来石砖，其体积密度2.9~3.2g·cm-1、耐压强度≥100MPa、导热系数≤1.5W·m-1·K-1，或是铬刚玉砖，其体积密度约3.0g·cm-1、耐压强度≥80MPa、导热系数≤1.8W·m-1·K-1，厚度约为150mm；第二层为轻质砖，采用轻质隔热莫来石砖，其体积密度1.1~1.3g·cm-1、耐压强度≥8MPa、导热系数≤0.45W·m-1·K-1，厚度约为100~150mm；第三层为隔热浇注料，采用高铝轻质浇注料，其体积密度0.95~1.1g·cm-1、耐压强度≥6MPa、导热系数≤0.25W·m-1·K-1，厚度约为100mm。硫磺回收装置内衬耐火材料的示意图如图1和图2所示，图1为硫磺回收反应炉正视剖面（圆筒形）示意图，图2为硫磺回收反应炉侧视剖面（圆环形）示意图。三层耐火材料设计存在明显缺陷：由于第二层和第三层轻质耐火材料强度低，在长期热负荷运行中，硫磺回收反应炉底部的第二层和第三层常被压实塌陷，使得内衬结构变形，由原来的圆形变成椭圆形，如图3所示。为了消除变形导致掉砖而引起内衬砖坍塌隐患，耐火砖采用体积大的弧形砖（如图4），通过体积大的弧形砖的大角度坡度面的挤压应力和摩擦力可以抵抗重质砖的重力和载荷（受力分析如图4），但体积大的弧形砖必须根据每个反应炉的直径进行定制，不同直径的弧形砖的坡面不同，因此，不同直径就必须采用与该直径相适应的模具，造成模具极大浪费和高额成本。通过体积小的两种或三种的梯形砖（如图5）的合理块数搭配，可以适应不同的直径，而不需要根据每个反应炉的直径而单独开模具，可减少模具费用，节约交货工期。但由于目前硫磺回收反应炉采用三层设计，反应炉内衬的第二层和第三层为轻质耐火材料，变形不可避免，体积小的梯形砖的小角度坡度面的挤压应力和摩擦力不足以抵抗重质砖的重力和载荷（受力分析如图5），掉砖和窑炉坍塌事故隐患必然存在。解决办法只能是摒弃三层设计的思路，采用整体结构设计和成分梯度设计思路能解决这个问题。
技术实现思路
本技术为一种硫磺回收反应炉用刚玉-SiAlON-氮化硅梯度复合耐火砖，该耐火砖为梯形砖，纵截面为等腰梯形，高度为300~400mm，上底面、下底面均为长方形或正方形，上底面、下底面的边长为80-100mm，沿上底面到下底面垂直方向分别有工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层，沿上底面到下底面垂直方向设置的工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层的厚度比为2：1：1：2，所述的工作层和非工作层的原料配比不同，所述的过渡层一由工作层和非工作层原料按照重量份2：1混合而成；所述的过渡层二由工作层和非工作层原料按照重量份1：2混合而成。本技术设计的梯度砖是采用梯度过渡的配方，在各层的结合强度高，层间不会存在界面脱落问题，砖的整体性能好。梯度砖工作层设计要求的性能为：体积密度2.7~2.9g·cm-1、耐压强度≥80MPa、1100℃时导热系数≤1.3W·m-1·K-1；非工作层B设计要求的性能为：体积密度1.15~1.25g·cm-1、耐压强度≥20MPa、500℃时导热系数≤0.6W·m-1·K-1。本技术的突出优点是：（1）梯度砖的工作层力学强度高、耐磨性好、荷重软化温度高、抗侵蚀性能好、抗热震性好，能抵抗硫磺回收反应炉内高温、温度波动、压力、腐蚀等恶劣工况环境，而其非工作层荷重软化温度高、导热系数低，达到了既有保温功能，又有足够的支撑强度而不变形；（2）工作层到非工作层由梯度逐渐过渡，界面结合强度好，砖的整体性好；（3）设计的体积小的梯形砖通用性好，能适应不同直径的反应炉，可作为标准砖生产备货库存。解决弧形砖在有订单时，必须要单独开模具，增加成本和耽误交货工期；而无订单时，隧道窑空转的，浪费燃料的高成本问题。附图说明图1为硫磺回收反应炉正视剖面（圆筒形）示意图，其中，1为重质砖；2为轻质隔热砖；3为轻质浇注料。图2为硫磺回收反应炉侧视剖面（圆环形）示意图，其中，1为重质砖；2为轻质隔热砖；3为轻质浇注料。图3硫磺回收反应炉变形后的侧视剖面示意图（椭圆环形），其中，1为重质砖；2为轻质隔热砖；3为轻质浇注料。图4大的弧形砖及其受力分析示意图。图5小的梯形砖及其受力分析示意图。图6梯度砖的梯度过渡配方示意图。具体实施方式实施例1一种硫磺回收反应炉用刚玉-SiAlON-氮化硅梯度复合耐火砖，该耐火砖为梯形砖，纵截面为等腰梯形，高度为400mm，上底面、下底面均为长方形，上底面的边长为82mm、下底面的边长为95mm，沿上底面到下底面垂直方向分别有工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层，沿上底面到下底面垂直方向设置的工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层的厚度比为2：1：1：2，所述的工作层和非工作层的原料配比不同，所述的过渡层一由工作层和非工作层原料按照重量份2：1混合而成；所述的过渡层二由工作层和非工作层原料按照重量份1：2混合而成。工作层的性能为：体积密度2.89g·cm-1、常温耐压强度92MPa、1100℃时导热系数1.29W·m·K-1；非工作层的性能为：体积密度1.17g·cm-1、常温耐压强度22MPa、500℃时导热系0.55W·m·K-1。实施例2一种硫磺回收反应炉用刚玉-SiAlON-氮化硅梯度复合耐火砖，该耐火砖为梯形砖，纵截面为等腰梯形，高度为380mm，上底面、下底面均为长方形，上底面的边长为87mm、下底面的边长为99mm，沿上底面到下底面垂直方向分别有工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层，沿上底面到下底面垂直方向设置的工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层的厚度比为2：1：1：2，所述的工作层和非工作层的原料配比不同，所述的过渡层一由工作层和非工作层原料按照重量份2：1混合而成；所述的过渡层二由工作层和非工作层原料按照重量份1：2混合而成。工作层的性能为：体积密度2.88g·cm-1、常温耐压强度90MPa、1100℃时导热系数1.29W·m·K-1；非工作层B2的性能：体积密度1.18g·cm-1、常温耐压强度28MPa、500℃时导热系0.55W·m·K-1。实施例3一种硫磺回收反应炉用刚玉-SiAlON-氮化硅梯度复合耐火砖，该耐火砖为梯形砖，纵截面为等腰梯形，高度为350mm，上底面、下底面均为长方形，上底面的边长为85mm、下底面的边长为98mm，沿上底面到下底面垂直方向分别有工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层，沿上底面到下底面垂直方向设置的工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层的厚度比为2：1：1：2，所述的工作层和非工作层的原料配比不同，所述的过渡层一由工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫磺回收反应炉用梯度砖，其特征是：该梯形砖为耐火砖，纵截面为等腰梯形，高度为300~400mm，上底面、下底面均为长方形或正方形，上底面、下底面的边长为80‑100mm，沿上底面到下底面垂直方向分别有工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层，沿上底面到下底面垂直方向设置的工作层、过渡层一、过渡层二、非工作层的厚度比为2：1：1：2。

【技术特征摘要】
1.一种硫磺回收反应炉用梯度砖，其特征是：该梯形砖为耐火砖，纵截面为等腰梯形，高度为300~400mm，上底面、下底面均为长方形或正方形，上底面、下底面的边长为80-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王寿杰，陈松林，崔杰，魏翰，牛瑞华，
申请(专利权)人：淄博华庆耐火材料有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37