專利名稱：一種急冷換熱器封頭模塊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種急冷換熱器封頭模塊的制造方法。
背景技術(shù)：
急冷換熱器是乙烯裝置的配套設(shè)備，由裂解爐高溫裂解后的裂解氣出裂解爐輻射爐管后，在急冷換熱器封頭模塊內(nèi)匯總后重新分布，再經(jīng)急冷換熱器換熱管進(jìn)行換熱。急冷換熱器封頭通常包括鋼質(zhì)殼體，位于所述殼體內(nèi)的高強(qiáng)度耐磨芯體，殼體和芯體之間填充有填充料。急冷換熱器封頭模塊需承受900°C左右的高溫氣體的高速?zèng)_刷，并需具有良好的熱震穩(wěn)定性和加熱線變化率。急冷換熱器封頭模塊質(zhì)量的好壞是保證乙烯裝置運(yùn)行周期的重要條件，急冷換熱器封頭模塊下部連著裂解爐輻射爐管，上部連著急冷換熱器換熱管，如果急冷換熱器封頭模塊的澆注料脫落，脫落的澆注料有可能會(huì)堵塞輻射爐管，造成爐管超溫，縮短裂解爐運(yùn)行周期，甚至迫使裂解爐緊急停車處理；同時(shí)由于澆注料脫落，使得急冷換熱器封頭模塊外壁超溫?zé)龘p，并使裂解氣在急冷換熱器內(nèi)分布不均，致使部分換熱管嚴(yán)重結(jié)焦，甚至報(bào)廢。急冷換熱器封頭模塊以前一直依賴進(jìn)口，存在使用壽命短、訂貨周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，成本高；并且現(xiàn)有的急冷換熱器封頭耐應(yīng)力性能較差，影響到運(yùn)行周期，同時(shí)其耐高溫和耐沖刷性能還有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種運(yùn)行周期長(zhǎng)且制造成本低的急冷換熱器封頭模塊的制造方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為該急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于包括下述步驟A)預(yù)制急冷換熱器封頭模塊的鋼制殼體；B)預(yù)制急冷換熱器封頭模塊的插件；預(yù)制該插件所用基料重量組成如下
規(guī)格含量
板狀剛玉粒徑3-5mm18-22%粒徑 l-3mm16-20%
粒徑 l-2mm16-20%
粒徑 0.01-lmm16-20%
粒徑180目7-9%
粒徑320目7-9%
鋁酸鈣水泥3-5%
硅微粉1-2%
所述插件的預(yù)制方法為a)按上述配方配制所述插件的用料，并混和均勻，得到預(yù)制件原料；b)將得到的預(yù)制件原料注入插件模具內(nèi)，在室溫下自然養(yǎng)護(hù)成型，脫模得到坯件；c)坯件脫模后在室溫下自然養(yǎng)護(hù)72小時(shí)或以上，然后進(jìn)行熱處理；熱處理的具體方法如下1)將坯件從室溫勻速升溫至100-130°C，升溫所用時(shí)間為20-26小時(shí)，然后恒溫 20-26小時(shí)；2)從100-130°C勻速升溫至330-370°C，升溫所用時(shí)間為20-26小時(shí)；然后在 330-370°C恒溫 22-26 小時(shí)；3)從330-370°C勻速升溫至520-560°C，升溫所用時(shí)間為22- 小時(shí)，然后在 520-560°C恒溫 22-26 小時(shí)；4)以15-25°C /h的速度從520_560°C降溫至180_220°C，降溫時(shí)間為15-19小時(shí)； 降至180-220°C時(shí)自然冷卻至室溫即得到所述插件；C)按下述配方配制填充料并攪拌均勻，然后將填充料澆注到所述殼體和所述插件之間的空隙中；所述填充料的基料中各組分的重量組成如下
規(guī)格含量M45莫來(lái)石粒徑3-5mm31-35%粒徑l-3mm18-22%粒徑 0.01-lmm13-17%粒徑180目12-16%粒徑325目5-7%鋁酸鈣水泥4-6%硅微粉Silicon 973-5%D)將澆注好填充料的封頭在室溫下自然養(yǎng)護(hù)48-96小時(shí)，然后進(jìn)行熱處理；熱處理的具體步驟如下1)從室溫升溫至50_70°C，升溫時(shí)間為3-5小時(shí)，然后在50_70°C恒溫3_5小時(shí)；2)從50_70°C勻速升溫至100_120°C，升溫時(shí)間為6_10小時(shí)，然后在100_120°C恒溫6-10小時(shí)；
3)從100-120°C勻速升溫至130_170°C，升溫時(shí)間為8_12小時(shí)，然后在130_170°C 恒溫6-10小時(shí)；4)從130-170 °C勻速升溫至180-220 °C，升溫時(shí)間為10-14小時(shí)；然后在 180-220°C恒溫 8-12 小時(shí)；5)從180-220 °C勻速升溫至230-270 °C，升溫時(shí)間為10-14小時(shí)；然后在 230-270°C恒溫 8-12 小時(shí)；6)從230-270 °C勻速升溫至280-320 °C，升溫時(shí)間為12-16小時(shí)；然后在 280-320°C恒溫 8-12 小時(shí)；7)從沘0_320 °C勻速升溫至380-420 °C，升溫時(shí)間為2246小時(shí)；然后在 380-420°C恒溫 8-12 小時(shí)；8)從380-420 °C勻速升溫至520-560 °C，升溫時(shí)間為2246小時(shí)；然后在 520-560°C恒溫 3-5 小時(shí)；9)以18-22°C /h的降溫速度從520-560°C降溫至180_220°C，降溫時(shí)間為15-19 小時(shí)；降至180-220°C時(shí)自然冷卻至室溫即得到急冷換熱器封頭。較好的，所述坯件在進(jìn)行完熱處理后，在1400-1800°C燒結(jié)45_50小時(shí)。所述的鋁酸鈣水泥為SECAR 71。所述的硅微粉為?？蟂iliCon97硅微粉。作為上述方案的改進(jìn)，所述插件的基料中還包括4-6wt%的α-氧化鋁；所述澆注料的基料還包括%的α -氧化鋁，用以提高插件混合物料的體積密度、流動(dòng)性和強(qiáng)度，降低加水量和氣孔率。較好的，所述α -氧化鋁中Al2O3的含量彡99%。作為上述各方案的改進(jìn)，所述插件的預(yù)制材料還包括配料，所述配料的重量組成
為
分散性氧化鋁
規(guī)格 ADS
含量 0.30-1%
0.30-1%
低溫防爆纖維融化溫度為150-160°C 0.03-0.1%
高溫防爆纖維融化溫度大于等于220°C 0.03-0.1%上述配料中各組分的含量以所述基料的總量計(jì)量。所述填充料還包括配料，所述配料中各組分的重量組成如下
0.30-1%
含量
0.30-1%
低溫防爆纖維熔化溫度為150-160
高溫防爆纖維熔化溫度大于等于220°C
0.03-0.1%
0.03-0.1% 配料中各組分的用量按所述填充料基料的總量計(jì)。
上述分散性氧化鋁為凝固助劑，能起到合理控制凝固時(shí)間的作用；而防爆纖維能增加透氣性，防止在烘干過(guò)程中產(chǎn)生的大量水蒸氣致使?jié)沧⒘险?。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用特別配制的插件配方和澆注料配方，通過(guò)對(duì)急冷換熱器封頭模塊和插件進(jìn)行前期的低溫及高溫?zé)崽幚恚频玫募崩鋼Q熱器封頭模塊的各項(xiàng)性能指標(biāo)大大提升，其性能更加穩(wěn)定，使用壽命為現(xiàn)有技術(shù)的2倍以上，滿足急冷換熱器長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所制備封頭模塊產(chǎn)品的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中插件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1和圖2所示，該急冷換熱器封頭模塊的制造方法如下A)預(yù)制急冷換熱器封頭模塊的鋼制殼體1 ；B)按下述配方配制預(yù)制插件2的所用料，插件所用料包括基料和配料。其中，基料中各組分含量為重量含量；
原料規(guī)格含量板狀剛玉粒徑3-5mm20%粒徑l-3mm18%粒徑l-2mm18%粒徑 0.01-Imm18%粒徑180目8%粒徑320目8%鋁酸鈣水泥SECAR 714%硅微粉?？?Silicon971%α-氧化鋁Al2O3 彡 99%5wt%配料中各組分的用量是以基料的總量為基準(zhǔn)，其重量組成如下
原料規(guī)格含量
分散性氧化鋁ADS0.50%
ADW0.50%
低溫防爆纖維(聚丙烯纖維) 熔化溫度為150-160 0.08%
高溫防爆纖維(聚丙烯腈纖維)熔化溫度為大于等于220 0.05%配料中各組分的用量按所述填充料基料的總量計(jì)。
混合插件所用的基料和配料并攪拌均勻，然后注入到插件模具內(nèi)，在室溫下自然養(yǎng)護(hù)成型，24小時(shí)后脫模得到坯件；將插件坯件在室溫下自然養(yǎng)護(hù)72小時(shí)或以上，然后進(jìn)行熱處理。對(duì)插件坯件進(jìn)行熱處理的具體方法如下1)從室溫勻速升溫至110°C，升溫所用時(shí)間為對(duì)小時(shí)，然后在110°C恒溫M小時(shí)；2)從110°C勻速升溫至350°C，升溫所用時(shí)間為M小時(shí)；然后在350°C恒溫M小時(shí)；3)從350°C勻速升溫至540°C，升溫所用時(shí)間為M小時(shí)，然后在540°C恒溫M小時(shí)；4) 200C /h的速度從540°C降溫至200°C，降溫時(shí)間為17小時(shí)；降至200°C時(shí)自然
冷卻至室溫；5)將得到的插件在1600°C燒結(jié)48時(shí)間，即得到高強(qiáng)耐磨的急冷換熱器封頭用插件。該插件的性能測(cè)試結(jié)果如表1所示表 權(quán)利要求
1. 一種急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于包括下述步驟A)預(yù)制急冷換熱器封頭模塊的鋼制殼體；B)預(yù)制急冷換熱器封頭模塊的插件； 預(yù)制該插件所用基料重量組成如下規(guī)格含量板狀剛玉粒徑3-5_18-22%粒徑 l-3mm16-20%粒徑 l-2mm16-20%粒徑 0.01-lmm16-20%粒徑180目7-9%粒徑320目7-9%鋁酸鈣水泥3-5%硅微粉1-2%所述插件的預(yù)制方法為a)按上述配方配制所述插件的用料，并混和均勻，得到預(yù)制件原料；b)將得到的預(yù)制件原料注入插件模具內(nèi)，在室溫下自然養(yǎng)護(hù)成型，脫模得到坯件；c)坯件脫模后在室溫下自然養(yǎng)護(hù)72小時(shí)或以上，然后進(jìn)行熱處理；熱處理的具體方法 如下1)將坯件從室溫勻速升溫至100-130°C，升溫所用時(shí)間為20-26小時(shí)，然后恒溫20-26 小時(shí)；2)從100-130°C勻速升溫至330-370 °C，升溫所用時(shí)間為2046小時(shí)；然后在 330-370°C恒溫 22-26 小時(shí)；3)從330-370°C勻速升溫至520-560 °C，升溫所用時(shí)間為2246小時(shí)，然后在 520-560°C恒溫 22-26 小時(shí)；4)以15-25°C/h的速度從520-560°C降溫至180_220°C，降溫時(shí)間為15-19小時(shí)；降至 180-220°C時(shí)自然冷卻至室溫即得到所述插件；C)按下述配方配制填充料并攪拌均勻，然后將填充料澆注到所述殼體和所述插件之間 的空隙中；所述填充料的基料中各組分的重量組成如下規(guī)格含量M45莫來(lái)石粒徑3-5mm31-35%粒徑 l-3mm18-22%粒徑 0.01-lmm13-17%粒徑180目12-16%粒徑325目5-7%鋁酸鈣水泥4-6%硅微粉Silicon 973-5%D)將澆注好填充料的封頭在室溫下自然養(yǎng)護(hù)48-96小時(shí)，然后進(jìn)行熱處理；熱處理的具體步驟如下1)從室溫升溫至50-70°C，升溫時(shí)間為3-5小時(shí)，然后在50-70°C恒溫3_5小時(shí)；2)從50-70°C勻速升溫至100-120°C，升溫時(shí)間為6_10小時(shí)，然后在100-120°C恒溫 6-10小時(shí)；3)從100-120°C勻速升溫至130-170°C，升溫時(shí)間為8_12小時(shí)，然后在130_170°C恒溫 6-10小時(shí)；4)從130-170°C勻速升溫至180-220°C，升溫時(shí)間為10-14小時(shí)；然后在180_220°C恒溫8-12小時(shí)；5)從180-220°C勻速升溫至230-270°C，升溫時(shí)間為10-14小時(shí)；然后在230_270°C恒溫8-12小時(shí)；6)從230-270°C勻速升溫至280-320°C，升溫時(shí)間為12-16小時(shí)；然后在280_320°C恒溫8-12小時(shí)；7)從280-320°C勻速升溫至380-420°C，升溫時(shí)間為22-26小時(shí)；然后在380_420°C恒溫8-12小時(shí)；8)從380-420°C勻速升溫至520-560°C，升溫時(shí)間為2246小時(shí)；然后在520_560°C恒溫3-5小時(shí)；9)以18-220C/h的降溫速度從520-560°C降溫至180_220°C，降溫時(shí)間為15-19小時(shí)； 降至180-220°C時(shí)自然冷卻至室溫即得到急冷換熱器封頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于所述坯件在進(jìn)行完熱處理后，在1400-1800°C燒結(jié)45-50小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于所述的鋁酸鈣水泥為SECAR 71。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于所述的硅微粉為埃肯SiliCon97硅微粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于所述插件的基料中還包括4-6wt%的α-氧化鋁；所述澆注料的基料還包括的 α-氧化鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于所述α-氧化鋁中Al2O3的含量彡99%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于所述插件的預(yù)制材料還包括配料，所述配料的重量組成為規(guī)格含量分散性氧化鋁ADS0.30-1%ADW0.30-1%低溫防爆纖維融化溫度為150-160°C 0.03-0.1%高溫防爆纖維融化溫度大于等于220°C 0.03-0.1%上述配料中各組分的含量以所述基料的總量計(jì)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于所述填充料還包括配料，所述配料中各組分的重量組成如下規(guī)格含量分散性氧化鋁ADS0.30-1%ADW0.30-1%低溫防爆纖維熔化溫度為150-160°C0.03-0.1%高溫防爆纖維熔化溫度大于等于220 0.03-0.1%配料中各組分的用量按所述填充料基料的總量計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種急冷換熱器封頭模塊的制造方法，其特征在于包括下述步驟A)預(yù)制急冷換熱器封頭模塊的鋼制殼體；B)采用特別研制的配方及工藝預(yù)制急冷換熱器封頭模塊的插件；C)采用特別研發(fā)的配方配制填充料并攪拌均勻，然后將填充料澆注到所述殼體和所述插件之間的空隙中；D)將澆注好填充料的封頭按特別的工藝進(jìn)行熱處理后即得到本發(fā)明的急冷換熱器封頭模塊與現(xiàn)有技術(shù)相比，按本發(fā)明的方法制備的急冷換熱器封頭模塊的各項(xiàng)性能指標(biāo)大大提升，其性能更加穩(wěn)定，使用壽命為現(xiàn)有技術(shù)的2倍以上，能夠滿足急冷換熱器長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。
文檔編號(hào)C04B35/185GK102410771SQ20111020429
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者楊偉林, 潘永忠 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)寧波工程有限公司, 中國(guó)石化集團(tuán)寧波技術(shù)研究院, 中國(guó)石油化工股份有限公司