IT202100023708A1 - Impianto e procedimento per la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano - Google Patents

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internal chamber
plant
hydrogen
methane
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Federico Meloni
Luca Tagliasacchi
Tullia Zucca
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Idrogena S R L
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Description

DESCRIZIONE
Campo dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un impianto per la produzione di idrogeno H2 da scissione diretta di molecole di metano CH4 producendo quale sottoprodotto polverino di carbone C.
Secondo un ulteriore aspetto la presente invenzione si riferisce altres? ad un procedimento per la produzione di idrogeno H2 da scissione diretta di molecole di metano CH4 producendo quale sottoprodotto polverino di carbone C.
Sfondo dell?invenzione
Oggigiorno ? sempre pi? diffusa la richiesta di idrogeno da impiegarsi per svariati usi, ad esempio per produrre composti chimici o come combustibile per l?autotrazione o per produrre calore ed energia elettrica.
L?esigenza da soddisfare ? quella di riuscire a produrre idrogeno con impianti e secondo procedimenti a basso impatto ambientale, in particolare senza produrre anidride carbonica CO2 e senza usare procedimenti chimici o altri procedimenti che richiedano a monte o lascino a valle sottoprodotti e reflui inquinanti da smaltire.
Ulteriormente, occorre considerare come nell?ambito dell?estrazione petrolifera dai giacimenti ci si trova spesso a dover affrontare il problema della presenza e dello smaltimento di gas idrocarburico, nello specifico gas metano che non pu? essere liberato in atmosfera, tanto ? vero che lo stesso viene frequentemente bruciato a testa pozzo. ? evidente che si tratta di gas metano che, pur non potendo essere convogliato in un metanodotto data la esigua quantit? nei giacimenti petroliferi, costituisce comunque una risorsa che pu? essere sfruttata, ovviamente senza produrre inquinamento ambientale.
Alla luce di quanto sopra esposto, ? evidente come oggigiorno sia sempre pi? sentita l?esigenza di produrre idrogeno ?green?, vale a dire idrogeno prodotto senza produrre inquinamento ambientale, possibilmente utilizzando risorse naturali che differentemente andrebbero perse e bisognerebbe smaltire in modo opportuno.
Riepilogo dell'invenzione
Il problema alla base della presente invenzione ? quello di escogitare un impianto per la produzione di idrogeno il quale presenti caratteristiche strutturali e funzionali tali da soddisfare le suddette esigenze, ovviando nel contempo agli inconvenienti di cui si ? detto con riferimento alla tecnica nota.
Tale problema ? risolto da un impianto per la produzione di idrogeno H2 da scissione di molecole di metano CH4 in accordo con la rivendicazione 1.
Secondo un ulteriore aspetto, tale problematica ? altres? risolta da un procedimento per la produzione di idrogeno H2 da scissione di molecole di metano CH4 in accordo con la rivendicazione 19.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di un impianto per la produzione di idrogeno H2 da scissione diretta di molecole di metano CH4, data a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:
- la figura 1 rappresenta una vista schematica in pianta semplificata di un impianto secondo l?invenzione e - la figura 2 rappresenta una vista in sezione trasversale secondo la linea di sezione II-II di figura 1.
Dettagliata descrizione dell?invenzione
Con riferimento alle annesse figure, con 1 ? globalmente indicato un impianto per la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano.
In particolare si tratta di un impianto in grado di produrre idrogeno H2 in forma gassosa da scissione diretta di molecole di metano CH4 producendo quale sottoprodotto polverino di carbone C.
L?impianto 1 secondo l?invenzione sfrutta la reazione di scissione chimica del metano che si realizza quando il metano ? riscaldato fino a temperature dell?ordine di 1.600-1.700 ?C.
Allo scopo, l?impianto 1 comprendente un reattore 2 dotato di una camera interna 3.
Tale camera interna 3 ? estesa secondo una prevalente direzione longitudinale X-X fra un?estremit? inferiore 2a ed un?estremit? superiore 2b ed ? delimitata da una prima parete di contenimento 8.
Il reattore 2 comprende:
- una apertura di ingresso 4 per alimentare metano CH4 in detta camera interna 3;
- una apertura di uscita 5 per consentire la fuoriuscita di idrogeno H2 in forma gassosa da detta camera interna 3;
- un?apertura di scarico 6 per lo scarico di polverino C da detta camera interna 3 e
- mezzi valvolari a tenuta 7 applicati a detta apertura di scarico 6 per consentire solo lo scarico di materiale in polvere da detta apertura di scarico 6 con tenuta di pressione di detta camera interna 3 di detto reattore.
Giova evidenziare che i suddetti mezzi valvolari a tenuta 7 consentono di far fuoriuscire dalla camera interna 3 solo il polverino di carbone C che si genera quale sottoprodotto della reazione di scissione delle molecole di metano, dunque assicurando la chiusura a tenuta di pressione dell?apertura di scarico 6 pur consentendo la fuoriuscita del polverino di carbone.
In accordo con la forma di realizzazione illustrata, i suddetti mezzi valvolari a tenuta applicati all?apertura di scarico 6 comprendono una rotocella a tenuta stagna 7. In alternativa possono essere impiegati altri mezzi strutturalmente e/o funzionalmente equivalenti, quali, ad esempio, un estrattore a cassetto o un estrattore a doppio bilico e simili.
Preferibilmente, come illustrato in figura 2, i suddetti mezzi valvolari a tenuta 7 applicati all?apertura di scarico 6 sono posizionati in corrispondenza dell?estremit? inferiore 2a della camera interna 3, cos? da poter essere alimentati per caduta libera dal polverino di carbonio risultante dalla scissione della molecola di metano in carbonio e idrogeno all?interno di detta camera, ci? evitando di dover prevedere sistemi di trasporto, ad esempio mediante ventilazione, del polverino di carbone C verso l?uscita di scarico 6.
Ulteriormente, il reattore 2 comprende:
- un rivestimento refrattario 20 applicato alla suddetta prima parete di contenimento 8, preferibilmente ? applicato al lato esterno della prima parete di contenimento 8, per isolare termicamente la camera interna 3 dall?ambiente esterno e
mezzi di riscaldamento 9 per riscaldare la camera interna 3 del reattore 2 ad una temperatura compresa fra 600 ?C e 1.700 ?C circa, o anche fino a 1.800 ?C.
Al fine di poter resistere ed operare a temperature di esercizio comprese nell?intervallo compreso 600 ?C e 1.800 ?C, la suddetta prima parete di contenimento 8 ? realizzata con un materiale metallico idoneo ad operare a temperature di esercizio comprese, ad esempio tungsteno (o una lega a base tungsteno) che ? in grado di operare in tutta sicurezza fino a temperature di 2.500 ?C, o pi? alte.
Preferibilmente, nel reattore 2 le suddette aperture sono disposte nel modo seguente:
- la suddetta apertura di uscita 5 per consentire la fuoriuscita di idrogeno ? posizionata in corrispondenza o in prossimit? di detta estremit? superiore 2b di detto reattore 2, cos? da consentire una naturale fuoriuscita verso l?alto dell?idrogeno in forma gassosa prodotto nella camera interna 3;
- la suddetta apertura di scarico 6 per lo scarico di polverino di carbone ? posizionata in corrispondenza o in prossimit? di detta estremit? inferiore 2a di detto reattore 2 e
- la suddetta apertura di ingresso 4 per alimentare metano in detta camera interna 3 ? posizionata fra detta apertura di uscita 5 per consentire la fuoriuscita di idrogeno e detta apertura di scarico 6 per lo scarico di polverino di carbone.
Preferibilmente, la suddetta apertura di ingresso 4 per alimentare metano in detta camera interna 3 ? posizionata in prossimit? di detta apertura di scarico 6, poco al disopra di essa.
Preferibilmente, detta apertura di ingresso 4 per alimentare metano in detta camera interna 3 ? orientata per determinare un ingresso tangenziale di metano in detta camera interna 3, cos? da assicurare un vortice ciclonico periferico del metano nella camera interna 3.
Secondo un aspetto preferito i suddetti mezzi di riscaldamento 9 per riscaldare la camera interna 3 di detto reattore 2 sono posizionati all?esterno del reattore 2 cos? da non subire gli stress termici dovuti alle alte temperature alle quali la camera interna 3 si trova ad operare durante il normale funzionamento dell?impianto 1. Secondo una forma preferita e particolarmente vantaggiosa, i suddetti mezzi di riscaldamento per riscaldare la camera interna 3 sono mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica 9 idonei a generare un campo elettromagnetico alternato lungo l?asse longitudinale X-X di detta camera interna 3 di detto reattore 2 per riscaldare detta camera interna 3.
Preferibilmente, la suddetta prima parete di contenimento 8 ? realizzata con un materiale metallico sensibile al campo elettromagnetico cos? da poter essere riscaldata anche per induzione elettromagnetica.
Preferibilmente, i suddetti mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica comprendono:
- un serpentino 9 (solo schematizzato in figura 2) di materiale elettricamente conduttore avente le spire avvolte a spirale attorno alla camera interna 3 del reattore 2 e
- mezzi elettrici (non illustrati) per far circolare una corrente elettrica alternata di prefissata intensit? nelle spire di detto serpentino elettrico,
cos? da indurre la formazione di un campo elettromagnetico alternato all?interno della camera interna 3, preferibilmente un campo elettromagnetico alternato passante per l?asse longitudinale X-X del reattore 2, tale da determinare il riscaldamento all?interno della camera interna 3.
Preferibilmente i mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica 9 sono posizionati all?esterno di detto rivestimento refrattario 20 e al fine di evitare interferenze o schermature il rivestimento refrattario 20 ? realizzato con un materiale refrattario trasparente/permeabile al campo elettromagnetico, ad esempio un materiale refrattario privo di impurit? metalliche ferromagnetiche.
In alternativa ? possibile prevedere altri mezzi di riscalda mante, quali ad esempio una torcia al plasma o altri mezzi di riscaldamento idonei ad operare ad alta temperatura senza danneggiarsi.
Preferibilmente, detto impianto 1 comprende una seconda parete di contenimento 11 che individua con detta prima parete di contenimento 8 una intercapedine stagna 12 di contenimento all?interno della quale sono vantaggiosamente alloggiati i suddetti mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica 9.
Anche detta seconda parete di contenimento 11 ? realizzata con un materiale idoneo ad operare in tutta sicurezza fino a temperature di 2.500 ?C, o pi? alte, ad esempio tungsteno o una lega a base tungsteno.
Preferibilmente, la suddetta intercapedine stagna 12 ? riempita con un gas inerte, preferibilmente argon.
Preferibilmente, la suddetta intercapedine stagna 12 ? dotata in un ugello di ingresso 13 di gas chiusa da mezzi valvolari di chiusura a tenuta.
Preferibilmente il suddetto ugello di ingresso 13 di gas ? posizionato in corrispondenza della estremit? sipario 2b della camera interna 3 e l?intercapedine stagna 12 comprende un?ulteriore apertura di sfiato 14 posizionata in prossimit? della estremit? opposta 2a della camera interna 3 chiusa da rispettivi mezzi valvolari di tenuta (non raffigurati).
In accordo con la forma di realizzazione illustrata (cfr. figura 2) il reattore 2 comprende un rivestimento esterno applicato alla seconda parete di contenimento 11 e comprendente dall?interno verso l?esterno:
- un secondo strato di materiale refrattario 15;
- una 16 camicia protettiva di materiale metallico, preferibilmente acciaio, idoneo ad operare fino a temperature di esercizio dell?ordine di 1.250 ?C;
- uno strato di coibentazione 18 e
- preferibilmente un involucro di lamierino di acciaio 21.
Preferibilmente detto reattore 2 comprende altres? elementi metallici 19 supportati lungo l?asse longitudinale X-X della camera interna 3 e realizzati con un materiale metallico idoneo ad operare a temperature di esercizio comprese fra 600 ?C e 1.800 ?C circa, detti elementi metallici essendo destinati ad essere riscaldati per uniformare la temperatura all?interno di detta camera, riducendo la formazione di indesiderati gradienti termici. Preferibilmente, i suddetti elementi metallici 19 sono in contatto con la suddetta prima parete di contenimento 8 per individuare dei ponti termici che consentono la conduzione di calore verso la suddetta prima parete di contenimento 8 dall?asse longitudinale della camera 3.
I suddetti elementi metallici 19 sono realizzati con un materiale metallico sensibile al campo elettromagnetico cos? da poter essere scaldati per induzione elettromagnetica.
Preferibilmente, i suddetti elementi metallici 19 individuano dei cestelli a rete, preferibilmente dei cestelli a rete aventi una conformazione conica estesa lungo detta direzione assiale X-X con conicit? decrescete verso l?estremit? inferiore 2a.
Tali cestelli consentono di supportare all?interno della camera interna 3 eventuali sostanze acceleranti e/o catalizzatori per consentire una scissione della molecola di metano in idrogeno e polverino di carbone anche a temperatura inferiori a 1.500 ?C, ad esempio a partire da temperature di 600 ?C.
Le suddette sostanze acceleranti e/o catalizzatori portare dai suddetti cestelli 19 individuano un letto fluido flottante attraversato dal metano e dall?idrogeno.
Anche il materiale dei suddetti elementi metallici 19 ? un materiale un materiale metallico sensibile al campo elettromagnetico e idoneo ad operare a temperature di esercizio comprese fra 600 ?C e 1.800 ?C ? tungsteno e sensibile al campo elettromagnetico.
Preferibilmente, l?impianto 1 la suddetta apertura di uscita 5 per consentire la fuoriuscita di idrogeno in forma gassosa ? in comunicazione di fluido con detta camera interna 3 mediante interposizione di mezzi di filtrazione e/o demister 10.
Secondo un ulteriore aspetto, il procedimento per la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano in un reattore, comprendente le fasi di:
- predisporre un reattore cilindrico 2 avente una camera interna 3 delimitata da una prima parete di contenimento 8 metallica coibentata verso l?esterno da materiale refrattario e dotata di una apertura di ingresso 4 attraverso la quale alimentare metano, una apertura di uscita 5 attraverso la quale consentire la fuoriuscita di idrogeno in forma gassosa e un?apertura di scarico 6 attraverso la quale consentire solo lo scarico di materiale polvere da detta camera interna 3;
- riscaldare detta camera interna di detto reattore 2 fino ad una temperatura compresa fra 600 ?C e 1.700 ?C circa e
- immettere un flusso di gas metano in detta camera interna 3,
cos? da ottenere produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano con evacuazione dell?idrogeno da una estremit? superiore di detto reattore 2 attraverso detta apertura di uscita 5 e scarico di polvere di carbone precipitata verso una estremit? inferiore di detta camera interna 3 attraverso detta apertura di scarico 6.
Preferibilmente, in accordo con il suddetto procedimento secondo l?invenzione, la suddetta fase di riscaldare la camera interna del reattore 2 ? effettuata mediante induzione elettromagnetica dall?esterno della camera interna 3 e il materiale refrattario di coibentazione della camera interna 3 del reattore 2 ? trasparente/permeabile al campo elettromagnetico.
Preferibilmente, in accordo con il suddetto procedimento secondo l?invenzione, il suddetto riscaldamento mediante induzione elettromagnetica dall?esterno della camera interna 3 ? effettuato facendo circolare una corrente alternata in un serpentino di materiale elettricamente conduttore avente le spire avvolte a spirale all?esterno di detto reattore 2, preferibilmente spire avvolte a spirale all?esterno di detto materiale refrattario di coibentazione di detta camera interna 3 di detto reattore 2.
Preferibilmente, in accordo con il suddetto procedimento secondo l?invenzione, il suddetto serpentino di materiale elettricamente conduttore ? alloggiato in una intercapedine stagna 12 individuato fra la suddetta prima parete di contenimento 8 e la suddetta seconda parete di contenimento 11 metallica, detta intercapedine stagna 12 essendo riempita con un gas inerte, preferibilmente argon. Preferibilmente, in accordo con il suddetto procedimento secondo l?invenzione, la camera interna 3 ? riscaldata ad una temperatura di almeno 1.500 ?C, preferibilmente ? riscaldata ad una temperatura di almeno 1.600 ?C, pi? preferibilmente ? riscaldata ad una temperatura di circa 1.700 ?C, per ottenere una scissione diretta di molecole di metano in idrogeno e polvere di carbonio.
Preferibilmente, in accordo con il suddetto procedimento secondo l?invenzione:
- detta camera interna 3 ? riscaldata ad una temperatura compresa fra 600 ?C e 1.500 ?C e
- in detta camera interna 3 sono presenti sostante acceleranti e/o catalizzatori per consentire una scissione di molecole di metano in idrogeno e polvere di carbonio anche a temperature a partire da 600 ?C.
Preferibilmente, in accordo con il suddetto procedimento secondo l?invenzione, la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano avviene in detto reattore con una sovrappressione almeno del 6%, preferibilmente con una sovrappressione almeno del 10%, rispetto alla pressione all?esterno di detto reattore 2.
Preferibilmente, il suddetto procedimento secondo l?invenzione ? effettuata con l?impianto 1 precedentemente descritto.
Come si pu? apprezzare da quanto descritto, l?impianto secondo l?invenzione, cos? come il procedimento secondo l?invenzione, consente di soddisfare le suddette esigenze e di superare nel contempo agli inconvenienti di cui si ? riferito nella parte introduttiva della presente descrizione con riferimento alla tecnica nota.
Infatti, il reattore secondo l?invenzione presenta una struttura semplice e sicura in grado di assicurare la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano in modo semplice ed efficace, sena produrre sottoprodotti inquinati da smaltire.
Giova evidenziare che laddove la produzione di idrogeno venga effettuato con temperature di esercizio del reattore superiori a 1.500 ?C, ad esempio con temperature dell?ordine di 1.600-1700 ?C, non ? neppure richiesta la presenza di sostante acceleranti e/o catalizzatori per conseguire la scissione diretta di, mentre al di sotto di tali temperature ? vantaggioso prevedere l?impiego delle suddette sostante acceleranti e/o catalizzatori cos? da consentire una corretta scissione della molecola di metano gi? a temperature di 600 ?C.
Ulteriormente si evidenzia che operando a temperature di 1.600-1.700 ?C si ottiene una produzione di idrogeno purissimo, ad esempio gi? idoneo all?uso per autotrazione, nonch? polverino di carbone purissimo impiegabile nell?industria farmaceutica, per la realizzazione di filtri, etc.
Ulteriormente, il polverino di carbone pu? essere bruciato in carenza di ossigeno per formare monossido di carbonio purissimo
Giova altres? evidenziare che il riscaldamento della camera interna per induzione realizzato dall?esterno del reattore risulta essere molto efficace in quanto confinato nella camera interna che ? schermata termicamente dall?esterno mediante il suddetto refrattario trasparente al campo elettromagnetico.
Ulteriormente, la suddetta intercapedine stagna contenente argon consente di alzare notevolmente la sicurezza dell?impianto, anche se in presenza di idrogeno, qualora di dovessero verificare crepe nel reattore o perdite, in particolare ancor prima che i sensori di sicurezza previsti segnalino una qualche anomalia.
Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potr? apportare numerose modifiche e varianti a quanto sopra descritto, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (26)

RIVENDICAZIONI
1. Impianto (1) per la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano, comprendente un reattore (2) dotato di una camera interna (3) estesa secondo una prevalente direzione longitudinale (X-X) fra un?estremit? inferiore (2a) ed un?estremit? superiore (2b) e delimitata da una prima parete di contenimento (8), in cui detto reattore (2) comprende:
- una apertura di ingresso (4) per alimentare metano (CH4) in detta camera interna (3);
- una apertura di uscita (5) per consentire la fuoriuscita di idrogeno (H2) in forma gassosa da detta camera interna (3);
- un?apertura di scarico (6) per lo scarico di polverino (C) da detta camera interna (3);
- mezzi valvolari a tenuta (7) applicati a detta apertura di scarico (6) per consentire solo lo scarico di materiale in polvere da detta apertura di scarico (6) con tenuta di pressione di detta camera interna (3) di detto reattore e
- un rivestimento refrattario (20) applicato a detta prima parete di contenimento (8) per isolare termicamente detta camera interna (3) dall?esterno,
in cui:
- detto impianto (1) comprende mezzi di riscaldamento (9) per riscaldare la camera interna (3) di detto reattore (2) ad una temperatura compresa fra 600 ?C e 1.700 ?C circa,
- detta prima parete di contenimento (8) ? realizzata con un materiale metallico idoneo ad operare a temperature di esercizio comprese fra 600 ?C e 1.800 ?C circa.
2. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui:
- detta apertura di uscita (5) per consentire la fuoriuscita di idrogeno ? posizionata in corrispondenza o in prossimit? di detta estremit? superiore (2b) di detto reattore (2);
- detta apertura di scarico (6) per lo scarico di polverino di carbone ? posizionata in corrispondenza o in prossimit? di detta estremit? inferiore (2a) di detto reattore (2) e
- detta apertura di ingresso (4) per alimentare metano in detta camera interna (3) ? posizionata fra detta apertura di uscita (5) per consentire la fuoriuscita di idrogeno e detta apertura di scarico (6) per lo scarico di polverino di carbone,
preferibilmente detta apertura di ingresso (4) per alimentare metano in detta camera interna (3) ? posizionata in prossimit? di detta apertura di scarico (6).
3. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi valvolari a tenuta (7) applicati a detta apertura di scarico (6) comprendono una rotocella, un estrattore a cassetto o un estrattore a doppio bilico, detti mezzi valvolari essendo alimentati per caduta dal polverino di carbonio risultante dalla scissione della molecola di metano in carbonio e idrogeno all?interno di detta camera interna (3).
4. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detti mezzi di riscaldamento (9) per riscaldare detta camera interna (3) di detto reattore (2) sono posizionati all?esterno di detto reattore (2).
5. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui:
- detti mezzi di riscaldamento (9) per riscaldare la camera interna (3) di detto reattore (2) sono mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica (9) idonei a generare un campo elettromagnetico alternato lungo l?asse longitudinale (X-X) di detta camera interna (3) di detto reattore (2) per riscaldare detta camera interna (3) e - detta prima parete di contenimento (8) ? realizzata con un materiale metallico sensibile al campo elettromagnetico per poter essere riscaldata anche per induzione elettromagnetica.
6. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 5, in cui detti mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica (9) comprendono:
- un serpentino (9) di materiale elettricamente conduttore avente le spire avvolte a spirale attorno a detto reattore (2) e
- mezzi elettrici per far circolare una corrente elettrica alternata di prefissata intensit? nelle spire di detto serpentino elettrico,
cos? da indurre la formazione di un campo elettromagnetico alternato in detta camera interna (3) di detto reattore (2), preferibilmente lungo l?asse di detto reattore (2), tale da determinare il riscaldamento all?interno di detta camera interna (3).
7. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 5 o 6, in cui:
- detto rivestimento refrattario (20) applicato a detta prima parete di contenimento (8) ? realizzato con un materiale refrattario trasparente/permeabile al campo elettromagnetico e
- detti mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica (9) sono posizionati all?esterno di detto rivestimento refrattario (20).
8. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 7, comprendente una seconda parete di contenimento (11) che individua con detta prima parete di contenimento (8) una intercapedine stagna (12) di contenimento, in cui detti mezzi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica (9) sono alloggiati in detta intercapedine stagna (12).
9. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 8, in cui detta intercapedine stagna (12) ? riempita con un gas inerte, preferibilmente argon, detta intercapedine stagna (12) essendo dotata in un ugello di ingresso (13) di gas chiusa da mezzi valvolari di chiusura a tenuta, preferibilmente detto ugello di ingresso (13) di gas ? posizionato in corrispondenza di una estremit? (2b) di detta camera interna (3) e detta intercapedine comprende un?ulteriore apertura di sfiato (14) posizionata in prossimit? della estremit? opposta (2a) di detta camera interna (3) e chiusa da rispettivi mezzi valvolari di tenuta.
10. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detto reattore (2) comprende un rivestimento esterno comprendente dall?interno verso l?esterno:
- un secondo strato di materiale refrattario (15);
- una (16) camicia protettiva di materiale metallico, preferibilmente acciaio, idoneo ad operare fino a temperature di esercizio dell?ordine di 1.250 ?C;
- uno strato di coibentazione (18) e
- preferibilmente un involucro di lamierino di acciaio (21).
11. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 8 o 9 e in accordo con la rivendicazione 10, in cui detto rivestimento esterno di detto reattore (2) ? applicato a detta seconda parete di contenimento (11).
12. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui detto reattore (2) comprende elementi metallici (19) supportati lungo l?asse longitudinale di detta camera interna (3) e realizzati con un materiale metallico idoneo ad operare a temperature di esercizio comprese fra 600 ?C e 1.800 ?C circa, detti elementi metallici essendo destinati ad essere riscaldati per uniformare la temperatura all?interno di detta camera.
13. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 12, in cui detti elementi metallici (19) sono in contatto con detta prima parete di contenimento (8) individuando ponti termici per favorire la conduzione di calore verso detta prima parete di contenimento (8) e diminuire il gradiente di temperatura in detta camera interna (3).
14. Impianto (1) in accordo con la rivendicazione 12 o 13, in cui detti elementi metallici (19) sono realizzati con un materiale metallico sensibile al campo elettromagnetico per essere scaldati mediante induzione elettromagnetica.
15. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 12 a 14, in cui detti elementi metallici (19) individuano cestelli a rete, preferibilmente cestelli a rete aventi una conformazione conica estesa lungo detta direzione assiale (X-X) con conicit? decrescete verso detta estremit? inferiore (2a).
16. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 15, in cui detto materiale metallico idoneo ad operare a temperature di esercizio comprese fra 600 ?C e 1.800 ?C ? tungsteno.
17. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 16, in cui detta apertura di ingresso (4) per alimentare metano in detta camera interna (3) ? orientata per determinare un ingresso tangenziale di metano in detta camera interna (3).
18. Impianto (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 17, in cui detta apertura di uscita (5) per consentire la fuoriuscita di idrogeno in forma gassosa ? in comunicazione di fluido con detta camera interna (3) mediante interposizione di mezzi di filtrazione e/o demister (10).
19. Procedimento per la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano in un reattore, comprendente le fasi di:
- predisporre un reattore cilindrico (2) avente una camera interna (3) delimitata da una prima parete di contenimento (8) metallica coibentata verso l?esterno da materiale refrattario e dotata di una apertura di ingresso (4) attraverso la quale alimentare metano, una apertura di uscita (5) attraverso la quale consentire la fuoriuscita di idrogeno in forma gassosa e un?apertura di scarico (6) attraverso la quale consentire solo lo scarico di materiale polvere da detta camera interna (3);
- riscaldare detta camera interna di detto reattore (2) fino ad una temperatura compresa fra 600 ?C e 1.700 ?C circa e
- immettere un flusso di gas metano in detta camera interna (3),
cos? da ottenere produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano con evacuazione dell?idrogeno da una estremit? superiore di detto reattore (2) attraverso detta apertura di uscita (5) e scarico di polvere di carbone precipitata verso una estremit? inferiore di detta camera interna (3) attraverso detta apertura di scarico (6).
20. Procedimento in accordo con la rivendicazione 19, in cui detta fase di riscaldare detta camera interna di detto reattore (2) ? effettuata mediante induzione elettromagnetica dall?esterno di detta camera interna (3), in cui detto materiale refrattario di coibentazione di detta camera interna (3) di detto reattore (2) ? trasparente/permeabile al campo elettromagnetico.
21. Procedimento in accordo con la rivendicazione 20, in cui detto riscaldamento mediante induzione elettromagnetica dall?esterno di detta camera interna (3) ? effettuato facendo circolare una corrente alternata in un serpentino di materiale elettricamente conduttore avente le spire avvolte a spirale all?esterno di detto reattore (2), preferibilmente avvolte all?esterno di detto materiale refrattario di coibentazione di detta camera interna (3) di detto reattore (2).
22. Procedimento in accordo con la rivendicazione 20, in cui detto serpentino di materiale elettricamente conduttore (9) ? alloggiato in una intercapedine stagna (12) individuato fra detta prima parete di contenimento (8) e una seconda parete di contenimento (11) metallica, detta intercapedine stagna (12) essendo riempita con un gas inerte, preferibilmente argon.
23. Procedimento in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 19 a 22, in cui detta camera interna (3) ? riscaldata ad una temperatura di almeno 1.500 ?C, preferibilmente ? riscaldata ad una temperatura di almeno 1.600 ?C, pi? preferibilmente ? riscaldata ad una temperatura di circa 1.700 ?C, per ottenere una scissione diretta di molecole di metano in idrogeno e polvere di carbonio.
24. Procedimento in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 19 a 22, in cui:
- detta camera interna (3) ? riscaldata ad una temperatura compresa fra 600 ?C e 1.500 ?C e
- in detta camera interna (3) sono presenti acceleranti e/o catalizzatori per consentire una scissione di molecole di metano in idrogeno e polvere di carbonio anche a temperature a partire da 600 ?C.
25. Procedimento in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 19 a 24, in cui detta produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano avviene in detto reattore con una sovrappressione almeno del 6%, preferibilmente con una sovrappressione almeno del 10%, rispetto alla pressione all?esterno di detto reattore.
26. Procedimento in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 19 a 24, in cui la produzione di idrogeno da scissione di molecole di metano ? effettuata in un impianto in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 18.
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