專(zhuān)利名稱(chēng)：熱穩(wěn)定的成形陶瓷，使用其的裝置和方法
熱穩(wěn)定的成形陶瓷，使用其的裝置和方法發(fā)明人ChangMin Chun 和 Frank Hershkowitz優(yōu)先權(quán)要求本申請(qǐng)要求2008年11月M日提交的USSN 12/277，056的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益。 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及陶瓷組件，使用其的方法，和熱反應(yīng)器裝置，展示了在高溫應(yīng)用中的改進(jìn)物理和化學(xué)穩(wěn)定性，促進(jìn)改進(jìn)的工藝可靠性和設(shè)備耐用性。在一些實(shí)施方案中，該組件在反應(yīng)器中具有特定功用，該反應(yīng)器例如可用于熱裂化或轉(zhuǎn)化烴，或用于實(shí)施其它高溫化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明包括耐火級(jí)陶瓷組件，該組件展示出與現(xiàn)有技術(shù)耐火級(jí)陶瓷相比，改進(jìn)的強(qiáng)度，韌性，化學(xué)穩(wěn)定性和在高溫，如大于1500°C下的熱穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
常規(guī)蒸汽裂化器是用于裂化揮發(fā)性烴，如乙烷、丙烷、石腦油和瓦斯油的通常工具。相似地，其它熱或裂解反應(yīng)器，包括反向流和其它再生性反應(yīng)器，也已知用于裂化烴和/ 或執(zhí)行熱轉(zhuǎn)化和化學(xué)工藝，包括可以在比合適地在常規(guī)蒸汽裂化器中實(shí)施更高的溫度下實(shí)施的一些工藝。更高溫度的反應(yīng)和工藝典型地要求更復(fù)雜，昂貴，和特殊化的設(shè)備以容忍密集的熱和物理應(yīng)力條件，及設(shè)備溫度，強(qiáng)度，和韌性限制通常限定許多工藝和設(shè)施的上限。在例示的熱加工實(shí)例中，已知技術(shù)公開(kāi)了為從甲烷進(jìn)料的熱加工有效地獲得乙炔的相對(duì)高產(chǎn)率，例如超過(guò)75wt%的產(chǎn)率，要求反應(yīng)器溫度超過(guò)1500°C和優(yōu)選超過(guò)1600°C， 與相對(duì)短的接觸時(shí)間(通常<0. 1秒)。已知可以從甲烷以相對(duì)小的數(shù)量或批次，使用高溫度和短的接觸時(shí)間在循環(huán)工藝中制備乙炔，從而得到乙炔，⑶和氏的混合物。然而，與產(chǎn)生乙炔的其它工業(yè)方法相比和與其它裂化方法如和生產(chǎn)烯烴的常規(guī)蒸汽裂化相比，甲烷裂化方法不是有效的。工業(yè)上，乙炔典型地通過(guò)裂化甲烷以外的進(jìn)料而產(chǎn)生。高溫工藝(如> 1500°C)傳統(tǒng)上不能較好地放大和通常僅僅用于相對(duì)高成本，專(zhuān)門(mén)應(yīng)用。由于反應(yīng)器和相關(guān)設(shè)備的熱，化學(xué)和機(jī)械劣化，方法如熱裂化甲烷成乙炔極大地在工業(yè)上不是有吸引力的。 除了對(duì)于反應(yīng)器材料的物理溫度限制以外，許多在較低溫度下是惰性的現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器材料可能易受高溫下的化學(xué)變化影響，從而導(dǎo)致過(guò)早的設(shè)備劣化和/或工藝干擾，如通過(guò)產(chǎn)生污染物。盡管再生性裂解反應(yīng)器通常在本領(lǐng)域已知能夠轉(zhuǎn)化或裂化烴，它們并沒(méi)有達(dá)到工業(yè)或廣泛的使用，至少部分是由于如下事實(shí)它們并沒(méi)有成功地較好地放大到工業(yè)經(jīng)濟(jì)的規(guī)?；蚬I(yè)有用的使用期限。這些缺點(diǎn)已經(jīng)導(dǎo)致受損害或替代解決方案的使用，如在以上實(shí)例中，工業(yè)乙炔生產(chǎn)主要通過(guò)加工高分子量烴如乙烷、丙烷、石腦油、和瓦斯油在更低溫度下，如通過(guò)常規(guī)蒸汽裂化器完成。進(jìn)一步復(fù)雜化材料穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題已經(jīng)是曝露于在許多裂解工藝期間遇到的大，循環(huán)溫度變化。這些溫度變化和產(chǎn)物流動(dòng)方向變化可以對(duì)耐火材料在高溫下施加嚴(yán)格的物理強(qiáng)度和韌性需求。在高溫下的材料壽命預(yù)期可以嚴(yán)格地受限制或或排除。這樣的物理需求也典型地限制了耐火材料的制造和使用到相對(duì)簡(jiǎn)單的形狀和組件，如磚、瓦、球、 和相似的簡(jiǎn)單整體料。反應(yīng)器組件功能和形狀已經(jīng)對(duì)于高嚴(yán)格性服務(wù)受到限制。例如，延緩的燃燒，再生性反應(yīng)器方法在2006年12月21日提交，系列號(hào)為11/643，M1，題目為"甲烷轉(zhuǎn)化為高級(jí)烴"，主要涉及用于裂解系統(tǒng)的甲烷原料的U. S.專(zhuān)利申請(qǐng)中提出。盡管'541 申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容有效地控制反應(yīng)器中燃燒的位置，內(nèi)部反應(yīng)器組件必須仍然與嚴(yán)格高的溫度，溫度變化，和在甲烷裂解期間產(chǎn)生的物理應(yīng)力對(duì)抗，特別是對(duì)于工業(yè)所需的反應(yīng)器壽命期限。包括反應(yīng)性區(qū)域的耐火材料可以典型地是陶瓷或相關(guān)耐火材料。在一些實(shí)施方案中，然而，公開(kāi)的方法和裝置可采用相對(duì)復(fù)雜形狀的耐火組件，例如用于傳導(dǎo)工藝流體通過(guò)反應(yīng)器的薄壁蜂窩整體料。這樣的反應(yīng)器和反應(yīng)器組件幾何尺寸可要求具有強(qiáng)度，韌性，化學(xué)惰性和其它要求的性能的材料，其超過(guò)先前識(shí)別或已知的耐火材料在這樣的溫度和應(yīng)力條件下的能力。進(jìn)一步例如，丨‘miiff"方法給出了用于生產(chǎn)乙炔的多種優(yōu)選工業(yè)方法中的一種。milff公開(kāi)了循環(huán)，再生性加熱爐，優(yōu)選包括哈施瓦的堆疊物(參見(jiàn)US 2，319，679)作為換熱介質(zhì)。然而，這樣的材料已經(jīng)展示了不足夠的強(qiáng)度，韌性，和/或化學(xué)惰性，和不服從作為某些所需反應(yīng)器組件的用途，例如用作反應(yīng)器流體導(dǎo)管，為促進(jìn)大規(guī)模商業(yè)化。盡管一些"miiff"技術(shù)公開(kāi)了各種耐火材料的使用，用于甲烷裂化的工業(yè)有用方法或其它極端高溫方法(如> 1500°c，> 1600°C，和甚至> 1700°C )并沒(méi)有先前采用這樣的材料而達(dá)到。 上述的實(shí)際障礙已經(jīng)阻礙了技術(shù)的大規(guī)模實(shí)施。對(duì)于高溫度，高應(yīng)力應(yīng)用的材料有效性是大規(guī)模，工業(yè)，高生產(chǎn)率，熱反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和操作中最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題。由于循環(huán)裂解反應(yīng)器中涉及的高溫度，通常僅僅陶瓷組件具有滿足在這樣進(jìn)取性應(yīng)用中需要的材料特性的潛力。美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)將陶瓷制品定義為“具有結(jié)晶或部分結(jié)晶結(jié)構(gòu)，或玻璃的上釉或未上釉主體的制品，該主體從基本無(wú)機(jī)，非金屬物質(zhì)生產(chǎn)和從在冷卻時(shí)固化的熔融本體形成，或通過(guò)熱量的作用形成和同時(shí)或隨后熟化"。陶瓷組件通常可以分為三個(gè)材料類(lèi)別工程級(jí)，隔絕級(jí)，和耐火級(jí)。術(shù)語(yǔ)"工程級(jí)"已經(jīng)應(yīng)用于陶瓷材料，它典型地具有非常低的孔隙率，高密度，相對(duì)高的熱傳導(dǎo)率，和包括完全組件或內(nèi)襯。實(shí)例包括氧化鋁(Al2O3),氮化硅(Si3N4),碳化硅(SiC)，氧氮化硅鋁(SIALON)，氧化鋯(ZrO2),轉(zhuǎn)變?cè)鲰g的氧化鋯(TTZ)，轉(zhuǎn)變?cè)鲰g的氧化鋁(TTA)，和氮化鋁(AlN)的密集形式。這些材料通常具有高強(qiáng)度和韌性，它們已經(jīng)急劇改進(jìn)到陶瓷現(xiàn)在可得到的程度，它可以與先前認(rèn)為不能用于陶瓷的應(yīng)用中的金屬競(jìng)爭(zhēng)。強(qiáng)度是當(dāng)施加負(fù)荷時(shí)對(duì)材料中裂縫的形成或結(jié)構(gòu)損害的抵抗性的量度。韌性是材料對(duì)裂縫傳播或故障點(diǎn)的損害的延伸的抵抗性的量度。例如，工程級(jí)Al2O3和SiC可采用大于345MPa的強(qiáng)度購(gòu)得，以及Si3N4和TTZ可以采用大于690MPa (IOOkpsi)的強(qiáng)度購(gòu)得。一些TTZ具有在 15MPa · m1/2左右的韌性，它是高于常規(guī)陶瓷的數(shù)量級(jí)。盡管工程級(jí)陶瓷在相對(duì)低溫度下具有優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性，它們的耐熱震性相對(duì)較差(強(qiáng)度和韌性?xún)烧?和許多等級(jí)，例如但不限于硼化物、碳化物和氮化物在高溫下不是化學(xué)穩(wěn)定的。許多也不適于在采用一些裂解反應(yīng)遇到的高溫度下使用。第二類(lèi)的陶瓷材料是隔絕級(jí)陶瓷，它由相對(duì)高的孔隙率代表。許多可具有纖維性結(jié)晶顆粒結(jié)構(gòu)和比工程級(jí)陶瓷是更為多孔的，具有更低的密度，和具有比工程級(jí)陶瓷更低的熱傳導(dǎo)率。將隔絕整體陶瓷和復(fù)合陶瓷通常制造為各種形式如剛性板，圓筒體，紙，毛氈， 紡織品，毛毯和可模塑物。許多主要在升高的溫度，例如至多1700°C下用于絕熱。取決于所希望的應(yīng)用可以產(chǎn)生寬范圍的孔隙率和孔度，但通常，隔絕級(jí)陶瓷與工程級(jí)陶瓷相比傾向于是相對(duì)多孔的。多孔陶瓷具有許多開(kāi)放或密閉內(nèi)部孔，它們提供熱屏蔽性能。通常，相當(dāng)多孔陶瓷，例如孔隙率大于50vol. %和通常甚至超過(guò)90vol. %的那些，用于其中要求特別低熱傳導(dǎo)率(<0.08W/m*K)的絕熱。然而，隔絕級(jí)陶瓷典型地缺乏對(duì)于許多裂解反應(yīng)器和方法的內(nèi)部組件需要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和功能韌性。隔絕級(jí)陶瓷典型地識(shí)別為具有小于約 4Kpsi (27. 6MPa)和通常甚至小于IKpsi (6. 9MPa)的撓曲強(qiáng)度或韌性。同樣，由于孔可以由焦炭累積而填充，多孔陶瓷的隔離性能可傾向于劣化。第三種通常識(shí)別的類(lèi)別的陶瓷材料是耐火級(jí)陶瓷。許多耐火級(jí)陶瓷典型地具有在工程級(jí)和隔絕級(jí)之間的孔隙率，強(qiáng)度和韌性。耐火級(jí)陶瓷典型地具有與一些隔絕級(jí)陶瓷相似但高于工程級(jí)陶瓷的耐熱震性性能。相反地，耐火級(jí)陶瓷典型地缺乏工程級(jí)陶瓷的強(qiáng)度和韌性，但該性能超過(guò)隔絕級(jí)陶瓷的那些。然而，典型地當(dāng)強(qiáng)度增加時(shí)，耐熱震性和相關(guān)性能受損害。當(dāng)選擇陶瓷用于特定的應(yīng)用時(shí)必須考慮所有的相關(guān)性能。其它相關(guān)的陶瓷性能或特性包括但不限于最大使用溫度，熱傳導(dǎo)率，破裂模量，彈性模量，電阻，平均顆粒尺寸，密度，孔隙率，和純度。最大使用溫度是耐火陶瓷可以曝露而沒(méi)有降解的最高溫度。熱傳導(dǎo)率是對(duì)于給定的施加的溫度梯度，每單位面積的線性傳熱。破裂模量(MOR)或撓曲強(qiáng)度是耐火陶瓷在發(fā)生故障或斷裂之前可承受的最大撓曲強(qiáng)度。揚(yáng)氏模量或彈性模量是指示在施加的拉伸負(fù)荷下產(chǎn)生的應(yīng)變的變化的材料常數(shù)。平均顆粒尺寸測(cè)量多晶陶瓷材料的微結(jié)構(gòu)中單個(gè)顆粒或晶體的尺寸。密度是每單位本體體積的質(zhì)量。純度是主要成分按重量計(jì)的百分比。與隔絕級(jí)陶瓷相比，耐火級(jí)陶瓷傾向于在經(jīng)過(guò)更寬的溫度范圍內(nèi)更強(qiáng)烈。耐火級(jí)陶瓷也通常傾向比工程級(jí)陶瓷更耐熱震。然而，盡管一些耐火級(jí)陶瓷傾向于在升高的溫度下在一定程度上是惰性或化學(xué)穩(wěn)定的，一些耐火級(jí)陶瓷在升高的溫度變成化學(xué)和/或結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的，使得它們不適于曝露于化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用。例示的化學(xué)和/或熱不穩(wěn)定的陶瓷包括某些二氧化硅，氧化鋁，硼化物，碳化物和氮化物。同樣，已知一些耐火級(jí)陶瓷具有比某些耐火或工程級(jí)陶瓷低的熱傳導(dǎo)率和膨脹系數(shù)。耐火級(jí)陶瓷也已知在升高的溫度下經(jīng)歷結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化。這樣的變化可導(dǎo)致本體體積的改變，它可導(dǎo)致應(yīng)力斷裂和/或開(kāi)裂平面的產(chǎn)生，它們可降低材料的強(qiáng)度。一些例示，通常的高溫耐火級(jí)材料包括但不限于氧化鎂(MgO)， 石灰(CaO)，和氧化鋯(ZrO2)。一些工程級(jí)氧化鋁或氧化鋯陶瓷可提供優(yōu)異的撓曲強(qiáng)度，但它們的耐熱震性較差。一些先進(jìn)的工程陶瓷，例如SiC和Si3N4，也提供優(yōu)異的強(qiáng)度，但它們的耐熱震性是非常不適當(dāng)?shù)摹４送?，由于高溫氧化?wèn)題，這些硅基陶瓷不能在高溫度(即> 1500°C )下使用。 在光譜的其它端是隔絕級(jí)陶瓷。這些陶瓷提供優(yōu)異耐熱震性，但它們會(huì)相當(dāng)短缺要求的強(qiáng)度性能?；仡櫟募夹g(shù)沒(méi)有教導(dǎo)如何制備或選擇具有性能范圍的材料，它適用于構(gòu)造加熱爐來(lái)實(shí)施基本連續(xù)，循環(huán)，高溫裂解化學(xué)。同樣，通常應(yīng)用于金屬和聚合物的材料測(cè)試方法通常較不用于測(cè)試陶瓷?？衫玫臏y(cè)試僅僅提供特定陶瓷的總體性能極限的有限圖片。進(jìn)一步復(fù)雜化陶瓷材料選擇工藝如下的復(fù)雜化事實(shí)如同金屬和聚合物，陶瓷的性能也是溫度的函數(shù)，具有性能的溫度依賴(lài)性變化如脆性，彈性，塑性和粘塑性變形，硬度，疲勞，耐腐蝕性，和耐蠕變性。其它重要的性能因素包括但不限于耐熱震性，熱膨脹，彈性模量，熱傳導(dǎo)
6率，強(qiáng)度，和斷裂韌性。涉及用于高嚴(yán)格性烴裂解的耐火材料的識(shí)別的現(xiàn)有技術(shù)的日期主要是1960年代和更早。然而，該技術(shù)僅僅偶爾提供普遍性列舉的一些例示材料如陶瓷，氧化鋁，碳化硅，和鋯石作為反應(yīng)器材料。這些稀疏，非特異性公開(kāi)內(nèi)容留下了極大地不能夠提供大規(guī)模，商業(yè)有用反應(yīng)器或反應(yīng)器方法的技術(shù)。該技術(shù)的教導(dǎo)僅僅有效地用于實(shí)現(xiàn)相對(duì)小規(guī)模的特殊應(yīng)用，它們與大規(guī)模大規(guī)模方法如烴蒸汽裂化相比看到極大較差的用途。識(shí)別的技術(shù)并沒(méi)有教導(dǎo)或提供具有性能的復(fù)雜組的耐火陶瓷材料，要求它們?cè)谟糜谝胰埠?或烯烴的商業(yè)生產(chǎn)的高嚴(yán)格性(》1500°C )裂解反應(yīng)器的反應(yīng)性或其它最需求區(qū)域中延伸的使用。研究的技術(shù)并沒(méi)有教導(dǎo)用于特定反應(yīng)器爐用途，或用于復(fù)雜反應(yīng)器組件形狀和/或功能的優(yōu)選結(jié)晶結(jié)構(gòu)或組合物。多峰陶瓷也是本領(lǐng)域已知的，如同是采用納米粒子的陶瓷組合物。然而， 對(duì)于在高溫度(> 1500°C )，高應(yīng)力，化學(xué)活性，熱反應(yīng)器中具有特定功用的耐火材料的具體配方或教導(dǎo)在已知的技術(shù)中還沒(méi)有識(shí)別或設(shè)置。相信研究的技術(shù)在教導(dǎo)適于復(fù)雜，不規(guī)則，或功能形狀的反應(yīng)器組件。的材料方面是相似地缺乏的。本領(lǐng)域需要材料(如陶瓷)， 它可忍受對(duì)高嚴(yán)格性溫度，基本溫度變化循環(huán)，燃燒的循環(huán)流和反應(yīng)材料的延長(zhǎng)曝露，和同時(shí)提供需要的結(jié)構(gòu)整體性，結(jié)晶穩(wěn)定性，相對(duì)高的傳熱能力，和在高溫化學(xué)反應(yīng)存在下的化學(xué)惰性，要求該化學(xué)反應(yīng)用于大規(guī)模，高生產(chǎn)率應(yīng)用。材料可用性的缺乏和用于識(shí)別反應(yīng)器系統(tǒng)的反應(yīng)性和最嚴(yán)格溫度區(qū)域中使用的材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)是這樣反應(yīng)器和方法的設(shè)計(jì)和大規(guī)模商業(yè)操作中的最關(guān)鍵剩余問(wèn)題。發(fā)明概述本發(fā)明包括，但不限于成形陶瓷組件和裂解反應(yīng)器，其包括但不限于與其相關(guān)的方法。相信多峰顆粒，顆粒的組成，和在此公開(kāi)的教導(dǎo)的孔隙率范圍的獨(dú)特組合提供了不同于本領(lǐng)域先前已知或教導(dǎo)的任何的本發(fā)明材料或組件。盡管不必須要求作為限制，進(jìn)一步相信這些在此描述的材料或組件會(huì)展示至少6kpsi的撓曲強(qiáng)度。進(jìn)一步相信這些在此描述的材料或組件會(huì)展示至少四的規(guī)格化耐熱震性等級(jí)，如下所述。相信組件和相關(guān)的性能的所公開(kāi)的組合已經(jīng)在各種裂解工業(yè)中是缺乏的和在其中，以及在其它技術(shù)領(lǐng)域中具有特定的功用和應(yīng)用。在一方面，本發(fā)明包括熱穩(wěn)定的成形陶瓷組件，其包括多峰顆粒分布，該多峰顆粒分布包括(i)至少50wt%包括穩(wěn)定的氧化鋯的粗顆粒，粗顆粒的D50顆粒尺寸為 5-800 μ m，基于該組件的總重量；和(ii)至少在粗顆粒中分散，D50平均顆粒尺寸不大于粗顆粒的D50顆粒尺寸的四分之一的細(xì)顆粒，基于該組件的總重量；其中在燒結(jié)之后， 該組件在環(huán)境溫度下的孔隙率為5-45vol. %，基于該組件的成形體積。在另一方面，細(xì)顆粒包括如下的至少一種(i)穩(wěn)定的氧化鋯，( )穩(wěn)定劑，和(iii)其混合物。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明的成形陶瓷組件的撓曲強(qiáng)度(破裂模量，M0R)為至少 6kpsi和規(guī)格化耐熱震性等級(jí)為至少四G)。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明的成形陶瓷組件可具有至少6kpsi的M0R，而仍然其它實(shí)施方案可具有至少I(mǎi)Okpsi的M0R。本發(fā)明的組件也可包括至少四(4)和優(yōu)選至少五(5)的規(guī)格化耐熱震性等級(jí)。在其它方面本發(fā)明包括熱裂解反應(yīng)器，該反應(yīng)器用于裂解原料，例如但不限于烴， 例如但不限于烷烴、烯烴、芳烴和/或煤，反應(yīng)器包括包括至少細(xì)顆粒模式和粗顆粒模式的多峰陶瓷組件，粗顆粒模式包括穩(wěn)定的氧化鋯和細(xì)顆粒模式包括穩(wěn)定的氧化鋯和/或穩(wěn)定劑，例如但不限于金屬氧化物穩(wěn)定劑；其中在燒結(jié)之后，該組件包括(i)在環(huán)境溫度下為5-45vol. %的孔隙率，基于該組件的體積。在一些實(shí)施方案中反應(yīng)器包括多峰陶瓷組件，該組件包括至少6kpsi的撓曲強(qiáng)度，和至少四的規(guī)格化耐熱震性等級(jí)。在一些方面，多峰陶瓷組件包括；(i)至少50wt%包括穩(wěn)定的氧化鋯的粗顆粒，粗顆粒的D50顆粒尺寸是 5-800μπι的尺寸范圍，基于該組件的總重量；和(ii)至少分散在粗顆粒模式中包括穩(wěn)定的氧化鋯的細(xì)顆粒，細(xì)顆粒的D50顆粒尺寸為0. 01-44 μ m，基于該組件的總重量。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明包括從烴進(jìn)料使用再生性裂解反應(yīng)器系統(tǒng)制造烴裂解產(chǎn)物的方法，該方法包括如下步驟(a)將包括雙峰穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷組件的裂解反應(yīng)器加熱到至少1500°C的溫度以產(chǎn)生受熱的反應(yīng)性區(qū)域，其中在將該組件曝露于至少1500°C 的溫度兩小時(shí)之后，該組件在環(huán)境溫度下測(cè)量的本體孔隙率為5-45vol. %，基于該組件的本體體積；(b)將烴進(jìn)料送至受熱的裂解反應(yīng)器以裂解烴進(jìn)料和產(chǎn)生裂解的烴進(jìn)料；和(c) 驟冷裂解的烴進(jìn)料以產(chǎn)生烴裂解產(chǎn)物。在還其它實(shí)施方案中，本發(fā)明包括制備熱反應(yīng)器的方法，該方法包括如下步驟 (a)制備包括雙峰，穩(wěn)定的氧化鋯的陶瓷組件；和(b)在至少1500°C的溫度下燒結(jié)該陶瓷組件；(c)在熱反應(yīng)器的反應(yīng)性區(qū)域提供燒結(jié)的陶瓷組件；其中在燒結(jié)之后，陶瓷組件反應(yīng)性區(qū)域組件在環(huán)境溫度下測(cè)量的本體孔隙率為5-45vol. %，基于該組件的本體體積，和優(yōu)選包括至少6kpsi的撓曲強(qiáng)度(破裂模量，M0R)和優(yōu)選包括至少四的規(guī)格化耐熱震性等級(jí)。 更優(yōu)選，規(guī)格化耐熱震性等級(jí)是至少五。更優(yōu)選，該MOR是至少lOkpsi。附圖簡(jiǎn)述

圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明燒結(jié)的(圖la)和退火的(圖lb)例示，多峰陶瓷組件的SEM 照片。圖2說(shuō)明未根據(jù)本發(fā)明燒結(jié)的(圖2a)和退火的(圖2b)對(duì)比，單峰陶瓷組件的 SEM照片。圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明燒結(jié)的(圖3a)和退火的(圖3b)例示，多峰陶瓷組件的SEM 照片。圖4提供了各種陶瓷樣品的應(yīng)力開(kāi)裂的照片實(shí)例，將每個(gè)用從1到5的定性值分級(jí)和排列以說(shuō)明相應(yīng)的規(guī)格化耐熱震性。詳細(xì)描述本發(fā)明涉及組件，裝置，和方法，它們涉及熱穩(wěn)定陶瓷及其用途。在一方面，本發(fā)明涉及組件，裝置，和方法，其具有對(duì)用于高溫(如> 1500°C )反應(yīng)器的特定應(yīng)用，和在另一個(gè)更特定的方面對(duì)用于裂解反應(yīng)器具有應(yīng)用，所述裂解反應(yīng)器用于實(shí)施烴如但不限于烴的高溫化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化，裂化，和/或熱裂解。本發(fā)明的各方面包括陶瓷組件和使用其的裝置，它們可具有超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)工程級(jí)，隔絕級(jí)，和/或耐火級(jí)陶瓷組件的化學(xué)和/或性能的一種或多種的這些性能。在仍然其它實(shí)施方案中，本發(fā)明的組件，材料，裝置和方法可具有特定的功用，其促進(jìn)高溫裂解轉(zhuǎn)化方法的大規(guī)模工業(yè)化。例示的合適方法可以包括但不限于甲烷進(jìn)料到乙炔或烯烴的高溫裂解反應(yīng)器轉(zhuǎn)化，和煤氣化方法。例示合適的裝置可以包括但不限于裂解反應(yīng)器，反向流反應(yīng)器，再生性反應(yīng)器，延遲燃燒反應(yīng)器，氣化反應(yīng)器，和蒸汽裂化反應(yīng)器或加熱爐。例示的本發(fā)明組件可以包括但不限于反應(yīng)器組件，部件，或裝置，其特征在于工程化或另外特別設(shè)計(jì)的形狀，功能，配置，紛雜，或不規(guī)則幾何形狀，它們可以曝露于高溫(如> 1500 0C )。在超過(guò)1500°C的溫度下操作的各種化學(xué)和熱加工裝置和方法是本領(lǐng)域已知和在本領(lǐng)域中有描述。然而，由于對(duì)這樣的設(shè)備和材料施加的嚴(yán)格溫度和相應(yīng)的物理，化學(xué)和熱應(yīng)力，許多這些先前已知的方法和裝置僅僅獲得有限的工業(yè)化，有限的銷(xiāo)售經(jīng)濟(jì)，相對(duì)高的成本，和受損害的壽命預(yù)期。本發(fā)明涉及改進(jìn)的陶瓷材料，裝置和方法，它們可以相對(duì)于先前已知的材料，裝置和方法擴(kuò)大或改進(jìn)其一個(gè)或多個(gè)方面。例如，在一些方面與先前組件的這些集合性能相比， 本發(fā)明可提供撓曲強(qiáng)度，規(guī)格化耐熱震性，和在高溫下化學(xué)穩(wěn)定性的改進(jìn)組合。這樣的改進(jìn)可因此促進(jìn)改進(jìn)的組件壽命預(yù)期，強(qiáng)度，制造選擇和功能。這樣的改進(jìn)可依次能夠?qū)е赂倪M(jìn)的方法和裝置經(jīng)濟(jì)學(xué)以及先前在技術(shù)和/或經(jīng)濟(jì)方面不利的方法和裝置的大規(guī)模工業(yè)化。 本發(fā)明的材料和組件也可以促進(jìn)相對(duì)復(fù)雜組件，例如但不限于薄壁蜂窩整體料的制造或使用，和它們也促進(jìn)相應(yīng)的工藝過(guò)程改進(jìn)。在一方面，本發(fā)明提供陶瓷組件，該陶瓷組件與現(xiàn)有技術(shù)陶瓷相比，可具有強(qiáng)度， 韌性，耐熱震性，和/或化學(xué)穩(wěn)定性的改進(jìn)組合。這樣改進(jìn)的性能組合可能至少部分可歸于各種因素的一種或多種組合，該因素是例如但不限于，多峰粒度和分布，粒子布置，粒子材料選擇，穩(wěn)定化程度，使用的制造方法和技術(shù)，獲得的孔隙率，燒結(jié)，和/或各種次級(jí)組件如氧化物和金屬的存在或不存在。本發(fā)明的陶瓷組件可以提供在，例如，一個(gè)或多個(gè)再生性反應(yīng)器床中，它們用于實(shí)施高溫化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明的陶瓷組件可用于構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器實(shí)施方案，組件，或反應(yīng)器系統(tǒng)的各區(qū)域，以及可以具有基本上任何合適的幾何學(xué)，形式或形狀，例如但不限于球形，珠粒，蜂窩材料，管子，擠出整體料，磚，瓦，和其它模塑或成形組件，它們曝露于極端溫度。本發(fā)明材料的改進(jìn)強(qiáng)度和惰性性能可以比本領(lǐng)域先前可得到的提供組件幾何學(xué)和功能的更寬范圍。在一個(gè)方面本發(fā)明的組件可以包括氧化鋯(ZrO2)。氧化鋯是在不同溫度下以其原子被堆疊的方式經(jīng)歷變化(多晶形轉(zhuǎn)變)的結(jié)晶材料。純氧化鋯在室溫和大約950°C之間具有單斜晶晶體結(jié)構(gòu)。在大約950°C以上，氧化鋯轉(zhuǎn)化為四方形晶體結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變伴隨著加熱期間大于百分之一的體積收縮和冷卻期間的同等膨脹。在仍然更高的溫度下純氧化鋯從四方形轉(zhuǎn)化為立方結(jié)構(gòu)。與結(jié)晶結(jié)構(gòu)中變化相關(guān)的這些體積變化可產(chǎn)生沿顆粒邊界的結(jié)晶斷裂或分裂。在純多晶氧化鋯中，這種四方形-單斜晶過(guò)渡導(dǎo)致強(qiáng)度的降低和組件的潛在災(zāi)害性故障。另外，如需要對(duì)于一些實(shí)施方案，反應(yīng)器系統(tǒng)也可以包括除本發(fā)明氧化鋯陶瓷組件以外的其它耐火材料，例如在不曝露于最嚴(yán)格溫度的反應(yīng)器區(qū)域中，例如材料如玻璃或陶瓷珠粒或球，金屬珠?；蚯?，陶瓷，陶瓷或金屬蜂窩材料，陶瓷管，擠出整體料等，條件是它們是勝任的以保持整體性，功能性，和承受對(duì)相關(guān)溫度的長(zhǎng)期日落露以及在各自反應(yīng)器區(qū)域中經(jīng)歷的應(yīng)力。至少1摩爾％ (1重量％ )的一種或多種的CaO，MgO, Y2O3, CeO2或其混合物向氧化鋯的化學(xué)加成，基于粗顆粒穩(wěn)定的氧化鋯和這些添加劑的總重量，可以導(dǎo)致立方晶體結(jié)構(gòu)的形成，它在完全的溫度范圍內(nèi)是更結(jié)晶穩(wěn)定的以及不經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變。這樣的氧化鋯，其包括至少1摩爾％加入到氧化鋯中的一種或多種的CaO，MgO, Y2O3, CeO2或其混合物，基于粗顆粒氧化鋯和這些添加劑的部重量，在本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中應(yīng)當(dāng)稱(chēng)為"穩(wěn)定的氧化鋯〃。CaO，MgO，Y2O3，CeO2或其混合物稱(chēng)為〃穩(wěn)定劑〃。穩(wěn)定的氧化鋯因此包括至少1摩爾％穩(wěn)定劑，在其它實(shí)施方案中至少2摩爾％穩(wěn)定劑，和在其它實(shí)施方案中穩(wěn)定的氧化鋯可包括至少4摩爾％這樣的穩(wěn)定劑。例如，大約16 27摩爾％ CaO向^O2 (氧化鋯)中的加入通常完全使氧化鋯穩(wěn)定以及使結(jié)構(gòu)在相關(guān)的寬溫度范圍內(nèi)為立方的。其它穩(wěn)定劑要求不同百分比的穩(wěn)定劑以完全穩(wěn)定氧化鋯。對(duì)于進(jìn)一步的實(shí)例，大約7摩爾％的^O3向^O2 中的加入提供了立方結(jié)晶結(jié)構(gòu)，它在相關(guān)的溫度范圍，例如至多2260°C的溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的。作為仍然進(jìn)一步的實(shí)例，MgO的臨界濃度是大約12摩爾％。在進(jìn)一步的另一個(gè)實(shí)例中，穩(wěn)定的氧化鋯可包括至少這樣穩(wěn)定劑的級(jí)分和一定百分比另一種這樣穩(wěn)定劑的另一個(gè)級(jí)分，使得組合的級(jí)分構(gòu)成氧化鋯和這樣添加劑總重量的至少1摩爾％。包含足夠穩(wěn)定劑以達(dá)到完全或基本完全轉(zhuǎn)換為立方結(jié)構(gòu)的氧化鋯或具有過(guò)量數(shù)量的穩(wěn)定劑的氧化鋯被考慮為"完全穩(wěn)定的氧化鋯"。相反地，加入比要求產(chǎn)生完全立方-結(jié)晶氧化鋯結(jié)構(gòu)的數(shù)量少的穩(wěn)定劑使氧化鋯結(jié)構(gòu)成為立方和單斜晶相和/或立方和四方形晶體相的混合物。包含有限量的穩(wěn)定劑添加劑使得存在至少多于附帶數(shù)量單斜晶和/ 或四方形晶體的氧化鋯稱(chēng)為"部分穩(wěn)定的氧化鋯"。術(shù)語(yǔ)部分穩(wěn)定的氧化鋯因此定義為包括基本上任何穩(wěn)定的氧化鋯，其具有至少1摩爾％穩(wěn)定劑但不足夠數(shù)量的穩(wěn)定劑以在相關(guān)的寬溫度范圍內(nèi)達(dá)到完全立方-結(jié)晶氧化鋯。在完全穩(wěn)定化和部分穩(wěn)定化之間的真實(shí)區(qū)分可能是相對(duì)術(shù)語(yǔ)，如在作為溫度函數(shù)的混合組件的相圖中所示，和有時(shí)由于因素如不完全的穩(wěn)定劑分散或混合，或其它非穩(wěn)定化污染物的存在而難以精確地辨別。對(duì)于本發(fā)明的目的，可以考慮的是當(dāng)穩(wěn)定劑的百分比從大約不存在朝向增加穩(wěn)定劑存在和相應(yīng)的朝向完全穩(wěn)定化的增加穩(wěn)定化而增加時(shí)，關(guān)鍵強(qiáng)度和韌性性能通常傾向于通過(guò)部分穩(wěn)定化范圍改進(jìn)。然而，在接近基本完全立方結(jié)晶或完全穩(wěn)定化的一些點(diǎn)，這些重要的強(qiáng)度和韌性性能可傾向于經(jīng)過(guò)寬的溫度區(qū)間而劣化，相比于具有立方，單斜晶，和/或四方形晶體的混合物的部分穩(wěn)定的氧化鋯中的這些性能。然而，取決于應(yīng)用，完全或更-完全穩(wěn)定的氧化鋯可仍然用于所希望的應(yīng)用，而對(duì)于許多其它應(yīng)用通常仍然更韌和更耐斷裂的部分穩(wěn)定的氧化鋯將是優(yōu)選的。除穩(wěn)定化程度以外，穩(wěn)定的氧化鋯的性能表現(xiàn)也由其它因素，例如粒子/顆粒尺寸，粒子/顆粒分布，組裝密度，加工添加劑，和其它因素影響到不同的程度。在此使用的術(shù)語(yǔ)"粒子"通?？梢耘c術(shù)語(yǔ)"顆粒"互換使用，這是由于術(shù)語(yǔ)粒子典型地代表在燒結(jié)之前的進(jìn)料材料，而術(shù)語(yǔ)顆粒典型地代表在燒結(jié)之后的粒子，盡管這樣的術(shù)語(yǔ)區(qū)分對(duì)于描述本發(fā)明不是必須的，這是由于兩個(gè)術(shù)語(yǔ)通常表示類(lèi)似的要素。在CaO，MgO, Y2O3或( 向^O2的給定化學(xué)加成中完全穩(wěn)定的氧化鋯和部分穩(wěn)定的氧化鋯的詳細(xì)組成范圍是陶瓷領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的和在Levin等人的標(biāo)題為“陶瓷相圖"的美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)專(zhuān)著中提供。對(duì)于基本上所有的穩(wěn)定劑-氧化鋯組合物，通常認(rèn)識(shí)到與部分穩(wěn)定的氧化鋯相比完全穩(wěn)定的氧化鋯具有相對(duì)低的斷裂韌性和相對(duì)低的抗沖擊性，使得對(duì)于許多應(yīng)用，部分穩(wěn)定的氧化鋯可能優(yōu)于完全穩(wěn)定的氧化鋯。通過(guò)加入與完全穩(wěn)定所有氧化鋯(如&02)晶體所要求的穩(wěn)定劑數(shù)量相比較少的CaO，MgO, Y2O3或( 或其它穩(wěn)定劑到氧化鋯化合物，以及也優(yōu)選通過(guò)仔細(xì)控制粒子尺寸化，分布和加工，而達(dá)到穩(wěn)定化立方相和不穩(wěn)定單斜晶相的混合物，其具有非常高的斷裂韌性。這在本文中稱(chēng)為部分穩(wěn)定的氧化鋯。關(guān)于熱方法反應(yīng)器中陶瓷的高嚴(yán)格性表現(xiàn)和它們對(duì)于大規(guī)模熱方法中應(yīng)用的合適性，將兩種關(guān)鍵材料性能識(shí)別為具有顯著的重要性；即耐熱震性和機(jī)械撓曲強(qiáng)度。當(dāng)對(duì)于應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)奶沾刹牧匣蚪M件時(shí)，其它性能，例如在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性和韌性也是重要的和必須考慮。陶瓷組件的耐熱震性可以定義為材料在沒(méi)有故障或過(guò)量損害的情況下可承受的最大溫度變化。耐熱震性是被評(píng)價(jià)的參數(shù)但不是材料性能。耐熱震性的描述可取決于熱循環(huán)的類(lèi)型，組件幾何學(xué)，和強(qiáng)度以及取決于材料性能或因素。取決于各種假設(shè)的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表達(dá)可用于在一組條件下描述材料性能。替代地，更為復(fù)雜的分析可以使用數(shù)字分析方法如有限元和應(yīng)力-應(yīng)變分析進(jìn)行。然而，對(duì)于材料性能比較的目的，定性或直接對(duì)比分析也是有用的和更實(shí)際。耐熱震性可以通過(guò)如在ASTM C1525中說(shuō)明的快速水驟冷試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)。通常在快速加熱或快速冷卻期間，熱震從熱和物理應(yīng)力的累積損害材料中的結(jié)果。描述耐熱震性的主要材料因素是熱膨脹系數(shù)(α)，彈性模量(E)，熱傳導(dǎo)率(k)，強(qiáng)度(0f)，和斷裂韌性(Kic)。通過(guò)降低α和E以及通過(guò)增加k，(^和！^。而增加耐熱震性。例如，ASTM C1525耐熱震性測(cè)試方法建立在如下的試驗(yàn)原理上將試件(如 1" xl" xl/8"正方形，或2.討01^2.討01^0.32011正方形)從升高的溫度(如1100°0 快速驟冷入室溫下的水浴中。在水驟冷之后，將試件干燥和染料滲以研究開(kāi)放和密閉裂縫兩者。例如，可以使用Zyglo 可水洗滌的染料滲透劑。由于氧化鋯樣品典型地是白色或黃色，粉紅色染料提供裂縫的清晰展現(xiàn)和有助于將裂縫區(qū)分于背景或顆粒邊界。測(cè)定每個(gè)試件中每單位面積的累積或總裂縫長(zhǎng)度的方法是本領(lǐng)域已知的和可以通過(guò)掃描軟件電子聚集所有裂縫的長(zhǎng)度而確定，由技術(shù)人員的視覺(jué)確認(rèn)來(lái)支持。電子掃描器圖形分辨率或放大率通常不是關(guān)鍵的，如從低至50X到高至1000X。測(cè)試儀僅僅需要能夠區(qū)分實(shí)際的裂縫與僅僅顆粒邊界。如采用任何的規(guī)定參數(shù)，測(cè)定的數(shù)值必須在足夠大的區(qū)域內(nèi)得到以提供對(duì)于整個(gè)樣品的基本上統(tǒng)計(jì)上合理代表。每單位面積的總裂縫長(zhǎng)度可以在足夠大的區(qū)域內(nèi)確定或通過(guò)聚集和平均化許多更小的區(qū)域，它們一起代表統(tǒng)計(jì)上合理的區(qū)域?？梢匝芯空麄€(gè)組件或可以評(píng)價(jià)一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。研究的或相關(guān)的區(qū)域或整個(gè)組件可以考慮為對(duì)于本文目的的"組件"。利用在試件中觀察到的裂縫的傾向性，可以將對(duì)于特定區(qū)域或組件的耐熱震性規(guī)格化和定性地計(jì)分，例如從1 (最低抵抗性)到5 (最高抵抗性)，如下所述1 開(kāi)放裂縫和許多密閉裂縫。2 許多密閉裂縫。3 一些密閉裂縫。4 較少密閉裂縫。5 無(wú)裂縫。在快速驟冷的氧化鋯試件或組件中各種開(kāi)裂程度的外觀和它們的相應(yīng)定性，規(guī)格化耐熱震性(NTSR)數(shù)值1至5在圖4中說(shuō)明。等級(jí)1的可接受性最低而等級(jí)5的可接受性最高。此處所述的本發(fā)明組合物將典型地產(chǎn)生3，4，和5的規(guī)格化NTSR等級(jí)。為了定量化在耐熱震性試件中觀察到的裂縫的傾向性，將染料滲透的樣品光學(xué)掃描和經(jīng)歷圖像分析計(jì)算機(jī)軟件程序。例如，試件每單位面積的總裂縫長(zhǎng)度可以通過(guò)使用市售圖像分析軟件，如 Clemex Vision PE測(cè)量，如表1中所示，和相應(yīng)的通常采用圖4的說(shuō)明性圖像。(其它圖像分析軟件應(yīng)用也可用于測(cè)量試件的總裂縫長(zhǎng)度)。
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表1規(guī)格化耐熱震性(NTSR)指數(shù)或等級(jí)的說(shuō)明性實(shí)例，從1到5排列
權(quán)利要求
1.熱穩(wěn)定的成形陶瓷組件，所述組件包括多峰顆粒分布，該多峰顆粒分布包括；(i)至少50wt%包括穩(wěn)定的氧化鋯的粗顆粒，所述粗顆粒的D50顆粒尺寸為5-800μ m, 基于所述組件的總重量；和(ii)至少在所述粗顆粒中分散，D50平均顆粒尺寸不大于所述粗顆粒的D50顆粒尺寸的四分之一的細(xì)顆粒，基于所述組件的總重量；其中在燒結(jié)之后，所述組件在環(huán)境溫度下的孔隙率為5-45vol. %，基于所述成形組件的體積。
2.權(quán)利要求1的組件，其中所述細(xì)顆粒包括如下的至少一種(i)穩(wěn)定的氧化鋯、(ii) 穩(wěn)定劑、和(iii)其混合物。
3.權(quán)利要求1的組件，其中所述成形陶瓷組件在至少1500°C的溫度下燒結(jié)。
4.權(quán)利要求1的組件，其中所述成形陶瓷組件的撓曲強(qiáng)度(MOR)為至少6kpsi和規(guī)格化耐熱震性等級(jí)為至少四。
5.權(quán)利要求1的組件，其中所述(MOR)撓曲強(qiáng)度是至少lOkpsi。
6.權(quán)利要求1的組件，其中所述規(guī)格化耐熱震性等級(jí)是至少四。
7.權(quán)利要求1的組件，其中所述細(xì)顆粒模式包括0.01 μ m-100 μ m的D50顆粒尺寸。
8.權(quán)利要求1的組件，其中在至少1800°C的溫度下將所述燒結(jié)組件退火兩小時(shí)之后， 所述組件基于所述組件的體積在環(huán)境溫度下的孔隙率為5-45vol. %，M0R為至少6kpsi，和規(guī)格化耐熱震性等級(jí)為至少四。
9.權(quán)利要求1的組件，其中所述粗顆粒穩(wěn)定的氧化鋯由至少穩(wěn)定劑穩(wěn)定，所述穩(wěn)定劑包括如下的至少一種Ca0、Mg0J203、Ce02、及其混合物，基于所述粗顆粒穩(wěn)定的氧化鋯的重量。
10.權(quán)利要求1的組件，其中至少按重量計(jì)大多數(shù)所述粗顆粒的形狀具有不大于2.5的形狀因子。
11.權(quán)利要求1的組件，其中所述多峰顆粒分布進(jìn)一步包括；(iii)至少5wt%的D50顆粒尺寸在所述粗顆粒模式和所述細(xì)顆粒模式中每種的D50 顆粒尺寸之間的穩(wěn)定的氧化鋯的中間顆粒模式，基于所述組件的總重量。
12.權(quán)利要求2的組件，其中所述穩(wěn)定劑包括103。
13.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的組件，用于將原料裂解的熱裂解反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括包括至少細(xì)顆粒模式和粗顆粒模式的多峰陶瓷組件，所述粗顆粒模式包括穩(wěn)定的氧化鋯和所述細(xì)顆粒模式包括穩(wěn)定的氧化鋯和穩(wěn)定劑中的至少一種；其中在燒結(jié)之后，所述組件在環(huán)境溫度下的孔隙率為5-45vol. %，基于所述陶瓷組件的體積。
14.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的反應(yīng)器，其中所述粗顆粒模式穩(wěn)定的氧化鋯包括部分穩(wěn)定的氧化鋯。
15.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的反應(yīng)器，其中所述細(xì)顆粒模式的所述穩(wěn)定的氧化鋯包括完全穩(wěn)定的氧化鋯。
16.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的裝置，其用于從烴進(jìn)料使用裂解反應(yīng)器制造烴裂解產(chǎn)物的方法，所述方法包括如下步驟(a)提供具有反應(yīng)性區(qū)域的裂解反應(yīng)器，該反應(yīng)性區(qū)域包括多峰穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷組件，其中所述陶瓷組件基于所述組件的體積在環(huán)境溫度下的孔隙率為5-45vol. %，包括至少6kpsi的撓曲強(qiáng)度，和具有至少四的規(guī)格化耐熱震性等級(jí)；(b)將所述反應(yīng)性區(qū)域組件加熱到至少1500°C的溫度以產(chǎn)生受熱的反應(yīng)性區(qū)域；(c)將烴進(jìn)料送至所述受熱的反應(yīng)性區(qū)域以裂解所述烴進(jìn)料和產(chǎn)生裂解的烴物流；和(d)驟冷所述裂解的烴物流以產(chǎn)生所述烴裂解產(chǎn)物。
17.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的裝置，由形成陶瓷組件的方法形成，所述方法包括(a)制備具有多峰顆粒分布的混合物，其包括；(i)至少50wt%包括穩(wěn)定的氧化鋯的粗顆粒模式，所述粗顆粒模式的D50顆粒尺寸為 5-800 μ m,基于所述組件的總重量；和( )在所述粗顆粒中分散的至少包括穩(wěn)定的氧化鋯和穩(wěn)定劑中至少一種的細(xì)顆粒模式，所述細(xì)顆粒模式的D50平均顆粒尺寸不大于所述粗顆粒模式的D50顆粒尺寸的四分之一，基于所述混合物的重量；(b)將所述混合物成形為形狀物；(c)燒結(jié)所述形狀物；其中在燒結(jié)之后，所述組件在環(huán)境溫度下的孔隙率為5-45vol. %，基于所述陶瓷組件的成形體積。
全文摘要
在一方面，本發(fā)明包括具有多峰顆粒分布的熱穩(wěn)定的成形陶瓷組件，該多峰顆粒分布包括(i)至少50wt％包括穩(wěn)定的氧化鋯的粗顆粒，粗顆粒的D50顆粒尺寸為5-800μm，基于該組件的總重量；和(ii)至少1wt％在粗顆粒中分散，D50平均顆粒尺寸不大于粗顆粒的D50顆粒尺寸的四分之一的細(xì)顆粒，基于所述組件的總重量；其中在燒結(jié)之后，所述組件在環(huán)境溫度下的孔隙率為5-45vol.％，基于所述陶瓷組件的成形體積。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明包括從烴進(jìn)料使用再生性裂解反應(yīng)器系統(tǒng)制造烴裂解產(chǎn)物的方法，該方法包括如下步驟(a)將包括雙峰穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷組件的裂解反應(yīng)器加熱到至少1500℃的溫度以產(chǎn)生受熱的反應(yīng)性區(qū)域，其中在將該組件曝露于至少1500℃的溫度兩小時(shí)之后，該組件在環(huán)境溫度下測(cè)量的本體孔隙率為5-45vol.％，基于該組件的本體體積；(b)將烴進(jìn)料進(jìn)料到受熱的裂解反應(yīng)器以裂解該烴進(jìn)料和產(chǎn)生裂解的烴進(jìn)料；和(c)驟冷該裂解的烴進(jìn)料以生產(chǎn)烴裂解產(chǎn)物。
文檔編號(hào)C04B35/48GK102224120SQ200980146452
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者C·千, F·赫什科維茨 申請(qǐng)人:?？松梨诨瘜W(xué)專(zhuān)利公司