高硫石油焦用于气化,可实现石油焦的高效清洁利用.煤与石油焦气流床共气化是石油焦气化应用的主要技术路线.石油与煤相比V元素含量较高,V元素易造成耐火材料的侵蚀,目前耐火材料正向无铬方向发展,含V熔渣对新型耐火材料的侵蚀研究还较少.选用一种典型气化用煤的煤灰,配入V2O5模拟石油焦与煤共气化灰,对具有广泛应用前景的刚玉耐火材料进行侵蚀试验,考察气化操作温度、V元素含量和侵蚀时间等因素对侵蚀程度的影响,利用XRD分析含V熔渣高温侵蚀过程中的矿物质变化,利用SEM表征含V熔渣和刚玉材料侵蚀过程中形貌表面变化,阐明含V熔渣侵蚀刚玉材料机理.研究表明:熔渣V元素在刚玉界面处形成钒铝尖晶石,熔渣中V元素与Al元素相互取代,形成相互反应层侵蚀材料表面,破坏了刚玉材料的表面致密性,导致熔渣中低黏度液相渗透加剧.随反应温度增加,V元素与刚玉中Al2O3反应加剧,熔渣与刚玉材料界面处形成的尖晶石颗粒变大,反应层致密性降低,加剧低黏度液相熔渣向刚玉材料渗透,导致刚玉材料侵蚀程度增加.V含量增加时,熔渣与刚玉材料的反应层厚度增加,相互作用界面更加不规则,导致刚玉材料侵蚀程度明显增加.相互作用时间增加,液相熔渣渗透加剧,刚玉材料侵蚀程度明显增加.V含量是决定侵蚀程度的最关键因素,当熔渣中V2O5质量分数为10％、反应温度高于流动温度200℃时,刚玉材料侵蚀最严重.石油焦与煤共气化时,应严格控制灰渣中的V含量和操作温度,避免造成耐火材料的侵蚀加剧.

石油焦;气流床气化;熔渣;刚玉耐火材料;侵蚀

马晓彤;王志刚;潘彦宏;刘伟;赵江山;王烟霞

德州学院化学化工学院,山东德州 253023;山东理工大学化学化工学院,山东淄博 255000

洁净煤技术

[1]马晓彤;王志刚;潘彦宏;刘伟;赵江山;王烟霞-.含钒气化熔渣对致密刚玉材料的侵蚀作用机理)[J].洁净煤技术,2022(11):121-127

刚玉耐火材料

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