张建民
（新能能源有限公司，内蒙古 达拉特014300）
［摘 要］ 新能能源有限公司二期200 kt/a稳定轻烃项目的催化气化炉是催化气化装置最关键的设备，为确保今后催化气化炉的安全、稳定、长周期运行，据催化气化炉的工况对气化炉内衬材料提出技术要求，并选择多种材料进行工况模拟试验，最终探索出适合催化气化炉工况条件的高温高压耐碱腐蚀材料作为气化炉内衬材料，并确定气化炉内衬采用“耐火砖+不定型浇注料”的结构形式。按照技术方案筑炉并烘炉后，催化气化炉的有关各项指标均满足设计要求。
［关键词］ 催化气化炉；内衬材料；浇注料；六铝酸钙；结构形式；技术方案
［中图分类号］ TQ545［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）04-0014-02
1 概 述
新能能源有限公司位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗，一期项目600 kt/a甲醇装置目前已实现满负荷、稳定生产。二期项目以当地丰富的煤为原料，采用水煤浆气化、催化气化、加氢气化等工艺，配套变换、低温甲醇洗、甲醇合成、稳定轻烃等装置，生产200 kt/a稳定轻烃，同时副产2×108 m3/a LNG；二期项目于2015年6月正式启动，目前处于单体试车阶段。
新能能源有限公司200 kt/a稳定轻烃项目的催化气化装置和加氢气化装置均采用新奥集团自主开发的专利技术，其中，催化气化炉是催化气化装置最关键的设备。本新型催化气化炉炉膛内部由流化区、反应区和分离区组成；气化炉总重达692 t（设备净重424 t，耐火衬里及内件重268 t）。催化气化炉主要技术参数：外形尺寸φ6 690 mm/φ4 290 mm×38 250 mm，外壳材质14Cr1MoR、厚度105 mm，外壳设计温度252 ℃；气化炉设计压力4.0 MPa，操作压力3.5 MPa；投煤量1 500 t/d。对于催化气化炉来说，其耐火材料衬里的选择与设计非常重要，直接影响设备的使用寿命。
2 催化气化炉的工况
催化气化是原料煤在碱性催化剂的作用下与气化剂（蒸汽、氧气）在气化炉内发生反应生成粗煤气的过程。催化气化炉内部主要分为下部气化剂分布腔、中部流化床反应区、上部合成气分离区3部分。气化炉正常运行时，炉内介质（pH介于9.5～10.5）为原料煤、催化剂［K2CO3含量10%（质量分数）］、蒸汽、氧气、粗煤气等，其中固体物质粒径0.096 mm以下的占比≤10%、粒径0.096～2.000 mm的占比≥80%、粒径2～5 mm的占比≤10%。催化气化炉工作压力3.5 MPa、工作温度为750 ℃；衬完衬里材料后，随外部环境温度的不同（最高平均气温23.5 ℃， 最低平均气温-11.4 ℃），气化炉外壁温度在196～252 ℃范围内。在这样的碱性环境工况下，高温碱腐蚀将直接影响耐火衬里材料的使用寿命，存在耐材脱落致气化炉外壁超温、停车等重大风险，严重威胁气化炉的安全运行。为此，在国内外无应用业绩的情况下，新能能源有限公司突破传统气化炉耐火材料衬里的砌筑方式，通过选择良好的耐碱腐蚀材料、合理的砌筑结构、完善的施工方案，以避免浇筑料热震性能差、易脱落等缺陷，最终确保催化气化炉的安全、稳定、长周期运行。
3 衬里材料的选择
据催化气化炉的工况，所选的气化炉衬里材料应满足以下要求：① 良好的耐碱腐蚀性，即要求接触负载催化剂煤粉及飞灰的耐火材料能耐受碳酸钾、氢氧化钾的腐蚀，不发生脱落；② 良好的耐磨、抗渣性，即要求气化炉衬里能抵抗入炉煤粉的冲刷及炉渣的侵蚀；③ 良好的抗热震性，即要求开停车及负荷变化致温度波动时，耐火材料衬里不发生开裂及脱落；④ 良好的稳定性，即要求催化气化炉能长期、稳定、可靠运行；⑤ 良好的隔热性，
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