[发明专利]含有氧化铬、氧化锆和氧化铪的制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含氧化铬的耐火制品，该耐火制品尤其用作用于气化反应器或“气化器”的内涂层。

背景技术

特别地，用于气化煤的气化器是已知的。已熟知大约五十年的气化煤的方法目前正经历巨大的发展。这样做的原因是，可使得由非常多样化的基于碳氢化合物的材料（例如，煤、石油焦炭、生物质、木材、木炭、或甚至是待被回收利用的重油）来生产首先作为清洁能源、其次作为用于化学行业的基础化合物的合成气体。这种方法也可使得在任何排放到大气中之前，去除不需要的成分（例如，NOx、硫或汞）。

在压力下以及在水蒸气或氧气的存在下，在大约1000℃和1600℃之间的温度下，气化的原理包括受控的部分燃烧。

存在具有固定床、流化床或气流床的各种类型的气化器。这些气化器的不同在于引入试剂的模式、进行氧化剂燃料混合的方式、温度和压力条件、以及用于去除来源于反应的灰烬或液体残渣的方法。

由圣戈班工业陶瓷部门的能源系统科的Wade Taber所写，刊登在综述Refractories Applications and News（第8卷，第4期，2003年7月至8月），题目为“Refractories for Gasification”的文章描述了气化器的内部耐火涂层的结构。这种气化器涂有不同的耐火制品层，这些耐火制品层能够抵挡在气化期间它们所遭受的温度、压力和化学环境情况。因此，耐火制品层保护气化器的内部金属壁免受由气体和炉渣引起的热和腐蚀。

典型地，在气化器中的炉渣的组成包括SiO₂、FeO或Fe₂O₃、CaO和d’Al₂O₃。该组成也可以包含其他来源于为气化器供料的制品的氧化物。含量以质量百分比计，碱度指数B=（CaO+MgO+Fe₂O₃）/（Al₂O₃+SiO₂）通常为大约0.6，比例C/S=CaO/SiO₂通常为0.4。

为了增加遭受炉渣腐蚀以及遭受加热循环的耐火涂层的使用寿命，研究人员已尝试增加涂层的厚度。然而，这种解决方案具有降低了气化器的工作容积、从而降低气化器的产量的缺点。

James P.Bennett在刊登在综述Refractories Applications and News（第9卷，第5期，2004年9月/10月，第20页至25页）上的文章“Refractory liner used in slagging gasifiers”中解释到，尽管目前的耐火涂层具有高含量的铬氧化物，但目前的气化器的耐火涂层，尤其是风冷系统的耐火涂层的使用寿命是非常有限的。他尤其提到了2002年7月由S.J.Clayton、G.J.Stiegel和J.G.Wimer所做的“Gasification Technologies，Gasification Markets and Technologies–Present and Future，an Industry Perspective”报告（美国能源部报告，DOE/FE0447）。

FR2883282描述了用于气化器的内部耐火涂层，该耐火涂层具有至少一个由烧结材料构成的区域，以质量百分比计，该烧结材料包含至少40%的氧化铬（Cr₂O₃）和至少1%的氧化锆（ZrO₂），所述氧化锆（ZrO₂）的至少20%（以质量计）以立方晶型和/或四方晶型被稳定。因此，这种涂层具有更好的抗腐蚀性。

WO2008 109222提出了用于保护构成气化器的耐火涂层的耐火制品的处理。

对于能够比已知制品更加有效持久地抵挡在气化器内遭遇的热冲击，且优选显示出更好的抵抗炉渣腐蚀的性能的耐火制品，存在持续的需求。

本发明的目的是满足这种需求。

发明内容

根据本发明，通过烧结耐火制品实现了该目的，以质量百分比计，该耐火制品包括大于10%的氧化铬（Cr₂O₃）、大于2%的氧化铪（HfO₂）、大于1%的氧化锆（ZrO₂），氧化铬、氧化铪和氧化锆（Cr₂O₃+HfO₂+ZrO₂）的总含量大于70%。