► Steam reforming del gas metano (SMR)

Con questo processo si produce circa il 48% dell’idrogeno mondiale. Questo metodo può essere applicato anche ad altri idrocarburi leggeri come il butano, il propano, la benzina ed il metanolo.
Lo SMR consiste nella conversione catalitica con vapore d’acqua in presenza di un catalizzatore, normalmente a base di nichel. Il processo si esegue sotto pressione (28÷40 bar), per ridurre le dimensioni delle apparecchiature e per favorire l’assorbimento della CO2.
Le fasi del processo sono:
◊Desolforazione: fatta per eliminare i composti solforati del gas naturale (disolfuri, tiofeni, mercaptani) che danneggerebbero i catalizzatori.
◊Reforming catalitico: la carica desolforata viene fatta reagire con vapore ad alta temperatura (700÷900°C) sulla superficie di catalizzatori a base di nichel. La reazione è endotermica e richiede grandi quantità di calore
   (1.7)
◊Conversione del CO a CO2: il monossido di carbonio, in uscita dal reformer, viene convertito in anidride carbonica facendolo reagire con il vapore ottenendo una successiva produzione d’idrogeno. Essendo la reazione esotermica si opera inizialmente a temperature mediamente elevate (200÷400°C), e poi, in un secondo stadio, a temperature più basse aggiungendo altro vapore per completare la reazione
   (1.8)
◊Separazione della CO2: la CO2 viene rimossa per assorbimento con soluzioni alcaline, per separazione con membrane o con un processo selettivo a pressione variabile.
◊Metanazione: vengono eliminate le impurezze residue da CO, CO2 e gas inerti trasformandole in metano.
Per il metano, la reazione complessiva è:
   (1.9)
Mentre, per un generico idrocarburo è:
   (1.10)
Nello steam reforming tradizionale gli idrocarburi sono sia la fonte dell’energia chimica che di quella termica. Infatti, il calore necessario, viene prodotto dalla combustione di parte del metano. Con lo SMR è possibili ottenere idrogeno al 99% di purezza con un rendimento del 65÷75%. I costi sono notevolmente inferiori a quelli dell’elettrolisi, ma, il processo, non ha un impatto ambientale ridotto, visto che uno dei prodotti di reazione è l’anidride carbonica che viene liberata nell’atmosfera.

► Ossidazione parziale non catalitica (POX) d’idrocarburi pesanti.

Il processo consiste in una combustione parziale con ossigeno ad una temperatura di circa 1200°C. la reazione è esotermica e per un generico idrocarburo si può scrivere come:
   (1.11)
L’efficienza complessiva del processo è piuttosto bassa (20÷60%) ed inoltre l’idrogeno ottenuto è molto contaminato dall’azoto presente nell’aria normalmente utilizzata come comburente.