化工工業(yè)爐的種類繁多，使用條件十分苛刻，有在高溫常壓下工作的，也有在高溫高壓下工作的，同時還有與工藝氣體直接接觸的。特別是存在高溫高用下，與工藝氣體直接接觸的化工爐，其耐火磚爐襯損毀更快。因為工藝氣體中含有H2、CO、CH4等成分，其在一定條件下它們能與襯里耐火磚發(fā)生反應，從而降低其使用壽命。例如，在926℃時,H2與SiO2反應生成H2O和SiO2，后者呈氣態(tài)揮發(fā)而損毀襯里；當溫度在700℃以上時，SiO2又與O2發(fā)生反應，生成SiO2而堵寒沒備管道。在這種情況下，爐襯材質必須選用低硅高純剛玉磚或剛玉質耐火澆注料。這就是說，化工工業(yè)爐不但需要普通耐火材料，而且需要要高級或堿性耐火材料，才能滿足生產工藝的要求。下面河南耐火材料介紹下合成氨裝置爐襯用耐火材料。

合成氨裝置是化工工業(yè)爐中的典型熱工設備，是生產化肥的重要裝置，各國普遍使用。

合成氨裝置一般是由一段、二段轉化爐、變換爐廢熱鍋爐、蓄熱爐和燃燒爐等熱工設備組成的，一般系高壓操作，使用溫度范圍通常為400~1500℃。

目前，合成氨裝置向大型化方向發(fā)展（日產能力達到100噸左右），普遍采用高溫高壓操作又有工藝氣體侵蝕，因此爐襯耐火材料的工作條件極力惡劣，選用的耐火材料必須具備下列條件：

1)高溫下體積穩(wěn)定性好；

2）高溫商壓下，與工藝氣體如氫等不發(fā)生化學反應；

3）透氣性宜低，而且當有氣體通過時不被潤濕；

4）低硅低鐵等高純耐火材料。

表9-4為日本合成氨裝置用耐火材料的性能和使用部位，從表中看出，合成氨用耐火材料的強度較高，耐磨性較好；重燒線變化和線膨脹率較小，體積穩(wěn)定性好；優(yōu)質澆注料中含呈較低，能夠抵抗工藝氣體的化學侵蝕。

在合成氨裝置中，轉化爐是最重要的制氣熱工設備。轉化爐的種類較多，可分為一段、二段和間歇式等轉化爐，工作壓力為 20~40公斤/厘米²，又有觸媒和工藝氣體的磨損和侵蝕，使用溫度一般為800~1000℃，有的可達到1300~1400℃，局部部位為1500℃左右。

―段轉化爐-般為方箱式排管形的，其爐體是由輻射段、對流段和輔助鍋爐組成的。一段轉化爐的作用是采用蒸汽轉化法將天然氣和油田氣（即主要成分甲烷）變成氫和一氧化碳。在爐溫為822℃、壓力為31.6公斤/厘米²和水碳比為3.5的條件下，甲烷從上而下通過輻射段轉化管時，在觸媒鎳的作用下就能與蒸汽發(fā)生反應，并吸收大量的熱量。

一段轉化爐輻射段的使用溫度約為1260℃，其襯里主要采用耐火磚砌筑。圖9-7為爐墻襯體的構造示意圖。該墻采用輕質耐火磚和礦棉保溫塊砌筑的，厚度分別為114.3毫米和50.8毫米。

為了保證墻體的穩(wěn)定，每隔-定距離安裝支撐板和拉磚鉤；爐頂系用異型耐火磚吊掛結構，并適當用礦渣棉保溫；爐底襯里構造與爐墻基本一樣，但不設支撐板和拉磚鉤。

一段轉化爐對流段和輔助鍋爐的使用溫度分別為1093℃和 1427℃，其襯里主要采用陶粒姪石耐火澆注料和輕質耐火磚混合使用。前者的體積配合比為高鋁水泥：陶粒：姪石= 1:2:4，后者的體積密度約為0.74克/厘米³。

二段轉化爐是合成氨裝置中的關鍵設備，其作用是繼續(xù)轉化由一段爐送來的轉化氣，同時鼓進空氣以滿足合成氨所泥要的氮氣。

二段轉化爐是一個橄欖形的高溫高壓的熱工容器，如圖9-8所示。該爐上部為氣體分配筒，使用溫度一般為1400℃左右，有時達1500℃以上；下部系裝有人作觸媒劑的觸媒催化區(qū)，也稱作觸媒床或反應段。如果爐子較大時，觸媒床必須架空。當采用異型耐火磚砌筑時，一般做成半圓形拱，并留設若干個孔，便于氣體流通；當采用耐火澆注料澆灌時，可做成任何形狀的，同時留設通氣孔。

在裝觸媒劑之前，為了防止觸媒漏掉，應裝入剛玉球，先裝該直徑50.8亳米的，再裝直徑25.4亳米的。當兩層剛玉球裝完后，即可裝觸媒劑；為了避免燃燒段的高溫氣流對觸媒床上表面的觸媒進行沖擊，裝完觸媒后，再鋪蓋一層剛玉球，或者用厚度為50.8毫米的剛玉磚遮蓋。剛玉磚上設有直徑10毫米的小孔若干個,以便氣體流通。這些剛玉磚都是低硅低鐵的，否則易被還原性氣體侵蝕而損壞，堵塞工藝氣體的流通，影響生產。

日本兩段轉化爐內襯系采用耐火澆注料澆灌的，先澆一層80毫米厚的輕質耐火材料，養(yǎng)護到期后再澆一層130毫米厚的耐火澆注料，最后澆灌剛玉質耐火澆注料A作工作層。材料性能列于表9-4中。為了使爐襯與先體連接牢固，普遍采用V型或Γ型金屬錨固釘作固定件，但頂端應遠離爐襯工作面，以防燒壞。

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