Устройство и способ конверсии метана с использованием сверхзвукового проточного реактора - RU2019142726A

1. Устройство для получения ацетилена из потока сырья, содержащего метан, включающее в себя:

сверхзвуковой реактор для приема потока метанового сырья и нагревания потока метанового сырья до температуры пиролиза;

оболочку сверхзвукового реактора для определения границ камеры реактора, причем реакционная камера функционирует при температуре от 1200°C до 4000°C;

зону сгорания сверхзвукового реактора для сжигания источника топлива с получением высокотемпературного газа-носителя, проходящего через пространство реактора при сверхзвуковых скоростях для ускорения и нагревания потока метанового сырья до температуры пиролиза;

оболочку реактора, содержащую внутреннюю оболочку и внешнюю оболочку с одним или более каналами между внутренней оболочкой и внешней оболочкой, причем внутренняя оболочка выполнена из материала, имеющего теплопроводность от 300 до 450 Вт/(м-К) для отведения тепла из камеры реактора и температуру плавления от 500°C до 2000°C; при этом материал представляет собой по меньшей мере медь и хром, или медь, хром и цинк, или медь, хром и ниобий, или медь и цирконий, или медь, серебро и цирконий, или их смеси; и

покрытие, содержащее металлический никель, сплав никеля, металлический хром, сплав хрома, металлическую платину, сплав платины, палладий или сплав палладия или их смеси, нанесенные на внутреннюю поверхность внутреннего слоя оболочки реактора.

2. Устройство по п. 1, в котором покрытие содержит NiCrAlY, или NiCoCrAlY, или CoNiCrAlY, или Ni-P или их смеси.

3. Устройство по п. 1, в котором покрытие содержит NiCrAlY.

4. Устройство по п. 1, в котором покрытие электроосаждают на внутреннюю поверхность внутреннего слоя, или наносят на внутреннюю поверхность внутреннего слоя с использованием технологий плазменного напыления; или наносят на внутреннюю поверхность внутреннего слоя с использованием способа химического осаждения; и термически обрабатывают при температуре от 482°C до 538°C в течение от 1 до 3 часов.

5. Устройство по п. 4, в котором покрытие наносят путем электролитического осаждения на внутреннюю поверхность внутреннего слоя, и покрытие содержит металлический никель.

6. Устройство по п. 4, в котором покрытие наносят на внутреннюю поверхность внутреннего слоя с использованием технологий плазменного напыления, и покрытие содержит NiCrAlY.

7. Устройство по п. 4, в котором покрытие наносят на внутреннюю поверхность внутреннего слоя с использованием способа химического осаждения, и покрытие содержит Ni-P.

8. Устройство по п. 1, в котором покрытие дополнительно содержит материал, способный обеспечивать термический барьер.

9. Устройство по п. 1, в котором покрытие дополнительно содержит стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония, гексалюминат лантана, легированный редкоземельными металлами гексалюминат лантана, карбид гафния, вольфрам или их композиции.

10. Способ получения ацетилена из потока сырья, содержащего метан, включающий введение потока сырья в сверхзвуковой проточный реактор, причем сверхзвуковой реактор содержит оболочку сверхзвукового реактора для определения границ камеры реактора, причем реакционная камера функционирует при температуре от 1200°C до 4000°C; зону сгорания сверхзвукового реактора для сжигания источника топлива с получением высокотемпературного газа-носителя, проходящего через пространство реактора при сверхзвуковых скоростях для ускорения и нагревания потока метанового сырья до температуры пиролиза; оболочку реактора, содержащую внутреннюю оболочку и внешнюю оболочку с одним или более каналами между внутренней оболочкой и внешней оболочкой, причем внутренняя оболочка выполнена из материала, имеющего теплопроводность от 300 до 450 Вт/(м-К) для отведения тепла из камеры реактора и температуру плавления от 500°C до 2000°C; при этом материал представляет собой по меньшей мере медь и хром, или медь, хром и цинк, или медь, хром и ниобий, или медь и цирконий, или медь, серебро и цирконий, или их смеси; и покрытие, включающее в себя покрытие, содержащее металлический никель, сплав никеля, металлический хром, сплав хрома, металлическую платину, сплав платины, палладий или сплав палладия или их композиции, нанесенные на внутреннюю поверхность внутреннего слоя оболочки реактора; сжигание источника топлива с получением высокотемпературного газа-носителя, проходящего через реактор со сверхзвуковыми скоростями для ускорения и нагревания потока метанового сырья до температуры пиролиза; причем при нагревании и ускорении метанового потока получают ацетилен; и предотвращение образования в реакторе ацетиленидов за счет использования покрытия, которое предотвращает приведение ацетилена в контакт с медью внутреннего слоя реактора.