耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及固废处理技术领域，公开了一种耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料及其制备方法。本发明专利技术包括合金基材和喷涂在合金基材表面的喷涂粉末；喷涂粉末包括以下重量份数的组分：纳米Cr3C2粉末50

【技术实现步骤摘要】
耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及固废处理
，特别是涉及一种耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]医疗、化工、冶金、造纸等行业在生产过程中产生大量可生化性低、毒性高、成分复杂的有机固废，如果这些有机固废未经任何处理而直接排放到环境中，会对生态环境造成严重污染；目前基本采用焚烧法方式进行处理，但是在实际应用中，焚烧处理仍面临着一系列的技术和操作难题，比如固废处理不彻底，容易造成二次污染，对焚烧设备损伤较大，处理效率低等。
[0003]有机固废的热解技术是较新的一代处理技术，可以有效回收利用综合资源，应用处理对象广泛。在这种技术中热解反应器是关键性环节。
[0004]高Cr、Ni含量的合金材料具有良好的抗高温氧化、渗碳及蠕变性能，工作温度可达1050℃，使用寿命达到十万小时以上，被广泛用作热裂解炉管材料。
[0005]但是目前的用作热裂解炉管材料的镍铬合金，在实际的热解反应中，总会有焦炭沉积在热解反应器内壁上，会降低反应器传热系数，影响热量的传递，甚至堵塞反应器，大大降低了热解反应器寿命、增加了燃料和检修费，降低了经济效益。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种可有效避免壁内结焦的耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料及其制备方法。
[0007]解决的技术问题是：现有的镍铬合金，表面结焦现象严重，对热解设备的影响较大。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料，包括合金基材和喷涂在合金基材表面的喷涂粉末；所述合金基材为35Ni25Cr合金，喷涂粉末包括以下重量份数的组分：纳米Cr3C2粉末50-70份，纳米35Ni25Cr合金粉末25-35份和纳米氟化钙0.5-2份。
[0010]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料，进一步的，所述纳米Cr3C2粉末的平均粒径不大于10nm。
[0011]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料，进一步的，所述纳米35Ni25Cr合金粉末的平均粒径不大于50nm。
[0012]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一、制备纳米Cr3C2粉末；
[0014]步骤二、制备纳米35Ni25Cr合金粉末；
[0015]步骤三、喷涂粉末的制备，具体按照以下方法进行：
[0016]3.1、按照以下重量份数的组分进行备料；
[0017]纳米Cr3C2粉末50-70份，纳米35Ni25Cr合金粉末25-35份和纳米氟化钙0.5-2份；
[0018]3.2、在常温下用球磨机混合，将三种纳米粉末均匀混合，制得喷涂粉末。
[0019]步骤四、采用等离子喷涂设备，将制得的喷涂粉末喷涂到合金基材表面，制得热解炉材料。
[0020]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，进一步的，步骤一中纳米Cr3C2粉末具体按照以下方法制备：
[0021]1.1、将重铬酸铵溶解于乙醇中制成重铬酸铵乙醇饱和溶液，然后将碳纳米管加入重铬酸铵乙醇饱和溶液中，在超声波作用下将重铬酸铵浸渍到碳纳米管内；
[0022]1.2、将浸渍了重铬酸铵的碳纳米管干燥，制得干燥粉末；
[0023]1.3、将干燥粉末进行热解；将干燥粉末放入坩埚中，在氦气气流环境保护中，加热热解，制得热解粉末；
[0024]1.4、将热解粉末进行高温碳化；将热解粉末在氦气气流环境保护中，升温碳化，制得高温纳米碳化铬粉末；
[0025]1.5、冷却后制得纳米Cr3C2粉末。
[0026]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，进一步的，步骤1.1中使用的碳纳米管与重铬酸铵的质量比为0.05-0.07:1。
[0027]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，进一步的，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。
[0028]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，进一步的，步骤1.2中浸渍了重铬酸铵的碳纳米管在60℃下进行真空干燥。
[0029]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，进一步的，步骤1.3中热解在180-300℃下加热1h完成，步骤1.4中碳化在温度1100-1200℃下保持2-3h完成，步骤1.5中将高温纳米碳化铬粉末在氦气气流环境保护中降至室温，制得纳米Cr3C2粉末。
[0030]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，进一步的，步骤二中纳米35Ni25Cr合金粉末采用等离子法在氩气环境中加热35Ni25Cr合金钢，使其蒸发得到纳米35Ni25Cr合金粉末。
[0031]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料及其制备方法与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0032]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料在合金基材表面涂层的纳米结构，可有效防止热解反应中产生的焦粘附在热解炉内壁。本专利技术自制了平均粒径不大于10nm的纳米级Cr3C2粉末，使用重铬酸钾充分浸渍附着在碳纳米管表面，形成纳米级颗粒，原料利用率高，获得的纳米Cr3C2粉末纯度高，粒径小，在喷涂的过程中则直接具备纳米涂层的特性；与纳米级的合金粉末和氟化钙混合使用，直接喷涂至合金基材表面，形成的热解炉材料具有优异的耐腐蚀性、耐高温性、耐磨性和防结焦性能。
具体实施方式
[0033]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料，包括合金基材和喷涂在合金基材表面的喷涂粉末；合金基材为35Ni25Cr合金，喷涂粉末包括以下重量份数的组分：纳米Cr3C2粉末50-70份，纳米35Ni25Cr合金粉末25-35份和纳米氟化钙0.5-2份。
[0034]纳米Cr3C2粉末的平均粒径不大于10nm，纳米35Ni25Cr合金粉末的平均粒径不大于50nm。
[0035]本专利技术耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0036]步骤一、制备纳米Cr3C2粉末，具体按照以下方法进行：
[0037]1.1、将重铬酸铵溶解于乙醇中制成重铬酸铵乙醇饱和溶液，然后将碳纳米管加入重铬酸铵乙醇饱和溶液中，在超声波作用下将重铬酸铵浸渍到碳纳米管内；
[0038]碳纳米管与重铬酸铵的质量比为0.05-0.07:1，其中使用的碳纳米管为单壁碳纳米管，在超声波清洗仪中超声浸渍的时间为10-20min，确保浸渍充分。
[0039]在乙醇饱和溶液中，重铬酸铵以离子状态存在，浸泡碳纳米管时，重铬酸离子能够渗透进入碳纳米管内部，吸附在碳纳米管表面；碳纳米管是多孔材料，本身就是几十纳米直径的管，有足够大的表面积，就相当于在很细的管内装入重铬酸铵，进行充分的物理填充；并且碳纳米管可以将重铬酸铵分散成纳米级颗粒，这是目前应用在碳化铬制备的原料如炭黑等所无法达到的效果。
[0040]乙醇作为有机溶剂，对碳纳米管的渗透性更好，在乙醇饱和溶液中，重铬酸铵的吸附率更高，吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料，其特征在于：包括合金基材和喷涂在合金基材表面的喷涂粉末；所述合金基材为35Ni25Cr合金，所述喷涂粉末包括以下重量份数的组分：纳米Cr3C2粉末50-70份，纳米35Ni25Cr合金粉末25-35份和纳米氟化钙0.5-2份。2.根据权利要求1所述的耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料，其特征在于：所述纳米Cr3C2粉末的平均粒径不大于10nm。3.根据权利要求1所述的耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料，其特征在于：所述纳米35Ni25Cr合金粉末的平均粒径不大于50nm。4.权利要求1-3任意一项所述的耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、制备纳米Cr3C2粉末；步骤二、制备纳米35Ni25Cr合金粉末；步骤三、喷涂粉末的制备，具体按照以下方法进行：3.1、按照以下重量份数的组分进行备料；纳米Cr3C2粉末50-70份，纳米35Ni25Cr合金粉末25-35份和纳米氟化钙0.5-2份；3.2、在常温下用球磨机混合，将三种纳米粉末均匀混合，制得喷涂粉末。步骤四、采用等离子喷涂设备，将制得的喷涂粉末喷涂到合金基材表面，制得热解炉材料。5.根据权利要求4所述的耐高温防腐防磨防结焦热解炉材料的制备方法，其特征在于：步骤一中纳米Cr3C2粉末具体按照以下方法制备：1.1、将重铬酸铵溶解于乙醇中制成重铬酸铵乙醇饱和溶液，然后将碳纳米管加入重铬酸铵乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪亮，赵喆，陈鸥，侯波，钟洪玲，罗志刚，杨建辉，布雨薇，马欣玉，
申请(专利权)人：国能龙源环保有限公司，
类型：发明
国别省市：