煤催化气化炉相对于传统气化炉更具优越性，传统高铬材料对环境和人都有伤害，因此，为煤催化气化炉寻找一种合适的无铬化耐火材料显得尤为重要。同时，由于煤催化气化炉中加入了催化剂K2CO3，使生产效率大大提高，但当炉温小于露点温度时，K2CO3会凝结在炉壁上，加剧壁面的损毁，为满足气化工艺对外壁温度要求，炉衬结构的设计也必不可少。本文首先对比研究了六铝酸钙、镁铝尖晶石(AR90、AR78)、板状刚玉、镁铬砂这几种耐火原料的抗K2CO3侵蚀性能;并在此基础上，以六铝酸钙、AR90、板状刚玉为原料制备出五种不同组成的浇注料，对比其烧结性能及抗渣性能;通过材料性能研究及炉衬结构仿真模拟进行了优化设计，可望满足煤催化气化炉内衬材料的使用要求，结论如下:　　(1)板状刚玉、镁铬砂受K2CO3侵蚀严重，而六铝酸钙、镁铝尖晶石原料均能保持其内部原有的形貌，侵蚀程度较小，特别是六铝酸钙原料几乎无侵蚀。　　(2)当原料中骨料和细粉均为六铝酸钙时，浇注料体积稳定性最好，800℃烧后抗折及耐压强度分别达12.5MPa及105.2MPa，磨损量为6.49cm3，浇注料的中K元素的渗透深度为1.65mm，抗渣性能最好。　　(3)利用SiO2微粉对材料进行性能优化，结果表明:随着SiO2微粉含量的增加，六铝酸钙浇注料致密性增加，当硅微粉含量为3％时，浇注料800℃烧后抗折及耐压强度分别为14.3MPa及107.6MPa，磨损量为3.62cm3，1100℃热震水冷五次后的残余强度保持率达37.13％;抗渣试验后，浇注料中K元素的渗透深度不到1mm。　　(4)炉衬材料组成为六铝酸钙浇注料或者刚玉质浇注料，其厚度为160mm，且过渡层采用厚度为80mm的高铝质浇注料时，外壁温度满足要求;采用弧形波浪结构的金属锚固件与陶瓷锚固件组合，可以使热应力最小。