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ES2849828T3 - Procedimiento para producir hidrógeno - Google Patents

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ES2849828T3
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Stephan Nestl
Viktor Hacker
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Rouge H2 Engineering AG
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Abstract

Dispositivo para producir hidrógeno comprimido, que comprende un reactor (1) estable a la presión con un espacio del reactor que presenta una masa de contacto (2) que contiene metal, en donde el reactor (1) comprende al menos un conducto de suministro (3) para el suministro de fluidos hacia el espacio del reactor y al menos un conducto de descarga (4) para la descarga de fluidos desde el espacio del reactor, en donde al menos un conducto de descarga está provisto de un dispositivo (5a, 5b, 5c, 5d) para controlar o regular la cantidad de flujo, preferentemente de una válvula para regular la presión dentro del espacio del reactor, en donde en al menos un conducto de suministro está proporcionado un medio de transporte para la introducción de un medio que contiene agua en un espacio del reactor, y en donde al menos un conducto de descarga (4) se proyecta hacia el espacio del reactor, mediante el cual hidrógeno comprimido se descarga desde el espacio del reactor, en donde el espacio del reactor presenta al menos dos áreas separadas una de otra y conectadas una con otra con conducción de gas, de las cuales al menos un área comprende la masa de contacto (2) que contiene metal y al menos otra área comprende al menos un material inerte (7, 13), en donde el conducto de descarga (4) que se proyecta en el espacio del reactor desemboca en el área que comprende el material inerte (13), y en donde en el espacio del reactor está dispuesta al menos un área de gas de síntesis (8), que comprende un catalizador y/o un sólido no catalítico.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para producir hidrógeno
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir hidrógeno comprimido.
El hidrógeno es un portador de energía importante, cuya relevancia ha aumentado en los últimos años, ya que en la combustión de hidrógeno prácticamente no se producen sustancias nocivas ni partículas de polvo fino. Una reacción de combustión ventajosa de esa clase es particularmente deseable en el caso de los motores de combustión interna en el tráfico por carretera. Además, el hidrógeno se utiliza cada vez más para la obtención de energía en celdas de combustible. Sin embargo, actualmente la mayor parte del hidrógeno producido se utiliza en la industria química. Actualmente, el hidrógeno se produce mayormente con la ayuda de reformación de vapor, oxidación parcial y reformación autotérmica. En esos procedimientos se produce un gas de síntesis rico en CO, de manera que esos procedimientos a menudo se combinan con la reacción de cambio de agua, para producir una mezcla formada por hidrógeno y dióxido de carbono. Si se utilizan una oxidación parcial y una reformación autotérmica, adicionalmente se emplea aire y el hidrógeno producido adicionalmente está diluido con grandes cantidades de nitrógeno que proviene del aire. Para separar ese nitrógeno añadido, CO2 , CO que no ha reaccionado y material inicial del hidrógeno producido, se necesitan etapas de purificación adicionales. Esa purificación usualmente tiene lugar mediante cambio de presión-adsorción o lavado de gas de monoetanolamina.
En la solicitud GB 902,338 se describen procedimientos y dispositivos para la producción de hidrógeno comprimido. De este modo, el vapor se pone en contacto con partículas de hierro, debido a lo cual, por una parte, se forma hidrógeno, y por otra parte óxido de hierro. El óxido de hierro formado, en otra etapa, se reduce produciendo hierro y se reconduce a la etapa de producción de hidrógeno.
En la solicitud US2007/0217972 A1 se describen otro dispositivo y el procedimiento correspondiente para producir hidrógeno comprimido.
En la solicitud DE 279726 del año 1913 se describe un procedimiento para producir hidrógeno, en el cual vapor de agua sobrecalentado es conducido sobre metales calentados. La retorta en la que se realiza este procedimiento presenta una abertura para la descarga de hidrógeno, en la cual está dispuesto un conducto tubular provisto de válvulas.
En la solicitud US 3,880,987 se describe un procedimiento para producir hidrógeno comprimido, en el cual vapor de agua se pone en contacto con estaño metálico y óxido de estaño.
En la solicitud DE 2507612 se describe un procedimiento para producir hidrógeno, en el cual dióxido de wolframio se utiliza como catalizador. En el transcurso de ese procedimiento, vapor de agua a una temperatura de menos de 700°C se pone contacto con el catalizador.
Otros procedimientos para la producción de hidrógeno comprenden la utilización de reactores de membrana, electrólisis o reacciones "Chemical looping".
Todos los procedimientos para producir hidrógeno conocidos por el estado del arte presentan desventajas de distinta clase. Por una parte, en este procedimiento con nitrógeno, CO2 , CO que no ha reaccionado y material inicial se produce hidrógeno contaminado. Para purificar ese hidrógeno se necesitan procedimientos y dispositivos adicionales, debido a lo cual la producción de hidrógeno con esos procedimientos implica mucho tiempo y costes elevados. Si bien con la ayuda de la electrólisis sería posible producir hidrógeno puro, esa clase de producción es rentable sólo en el caso de la disponibilidad de fuentes de energía convenientes. Por otra parte, el hidrógeno producido con esos procedimientos usualmente no está comprimido. Es decir, que para poder producir hidrógeno comprimido se necesita adicionalmente un dispositivo para la compresión de hidrógeno.
El almacenamiento y el transporte del hidrógeno representan otro problema. Usualmente, el hidrógeno se almacena en recipientes de presión. Mediante la compresión con compresores y la refrigeración opcional, el hidrógeno puede introducirse y almacenarse en recipientes de presión, en forma comprimida o líquida. Un problema esencial en la licuefacción y la compresión de hidrógeno es la elevada inversión de energía, así como la inversión en cuanto a los aparatos. Adicionalmente, esa clase de almacenamiento implica el riesgo de que los recipientes, así como las válvulas colocadas en los mismos, puedan estallar debido a la presión interna elevada. Las formas alternativas del almacenamiento de hidrógeno se basan en sólidos o líquidos (por ejemplo almacenamiento por hidruros metálicos y por adsorción).
El objeto de la presente invención, entre otros, consiste en proporcionar un procedimiento alternativo, así como un dispositivo, para producir hidrógeno comprimido, que superen las desventajas del estado de la técnica.
La presente invención se refiere a un dispositivo para producir hidrógeno comprimido, que comprende un reactor estable a la presión con un espacio del reactor que presenta una masa de contacto que contiene metal, en donde el reactor comprende al menos un conducto de suministro para el suministro de fluidos hacia el espacio del reactor y al menos un conducto de descarga para la descarga de fluidos desde el espacio del reactor, en donde al menos un conducto de descarga está provisto de un dispositivo para controlar o regular la cantidad de flujo, preferentemente de una válvula para regular la presión dentro del espacio del reactor, en donde en al menos un conducto de suministro está proporcionado un medio de transporte para la introducción de un medio que contiene agua en un espacio del reactor, y en donde al menos un conducto de descarga se proyecta hacia el espacio del reactor, mediante el cual hidrógeno comprimido se descarga desde el espacio del reactor, en donde el espacio del reactor presenta al menos dos áreas separadas una de otra y conectadas una con otra con conducción de gas, de las cuales al menos un área comprende la masa de contacto que contiene metal y al menos otra área comprende al menos un material inerte, en donde el conducto de descarga que se proyecta en el espacio del reactor desemboca en el área que comprende el material inerte, y en donde en el espacio del reactor está dispuesta al menos un área de gas de síntesis, que comprende un catalizador y/o un sólido no catalítico.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para producir hidrógeno comprimido en un dispositivo según la invención, que comprende una etapa de la introducción de un medio que contiene agua en un espacio del reactor, de un reactor estable a la presión, de ese dispositivo, mediante un medio de transporte, preferentemente una bomba, en donde el espacio del reactor comprende una masa de contacto que contiene metal, en donde antes o en el espacio del reactor se evapora el medio que contiene agua, debido a lo cual aumenta la presión dentro del espacio del reactor, por encima de la presión ambiente, y el agua evaporada reacciona con el metal de la masa de contacto, produciendo hidrógeno, y el metal se convierte en óxido de metal, en donde el hidrógeno comprimido se descarga mediante un conducto que se proyecta hacia el espacio del reactor, desde el espacio del reactor, en donde la presión dentro del espacio del reactor se controla o se regula con un dispositivo proporcionado en el conducto de descarga, para el control o la regulación de la cantidad de flujo, preferentemente con una válvula, en donde el conducto que se proyecta hacia el espacio del reactor se proyecta hacia el área que comprende el material inerte y el hidrógeno comprimido se descarga desde el reactor, sobre el área que comprende el material inerte, y en donde el procedimiento comprende una segunda etapa que depende de la primera etapa, de la conversión de agua evaporada con el metal de la masa de contacto, produciendo hidrógeno, y del metal produciendo óxido de metal, en la cual el óxido de metal de la masa de contacto que contiene metal, de la primera etapa, se reduce produciendo metal, con una mezcla de gases que comprende monóxido de carbono y/o hidrógeno y/o metano y/o hidrocarburos de cadena larga.
Los reactores utilizados en el procedimiento según la invención posibilitan la producción de hidrógeno comprimido sin la utilización de compresores que comprimen el hidrógeno producido usualmente a presión normal. Según la invención, un medio que contiene agua (agua o vapor de agua) se pone en contacto con una masa de contacto que contiene metal. Se libera hidrógeno mediante la oxidación del metal en la masa de contacto que contiene metal, a una temperatura de preferentemente 300 °C a 1200 °C, de modo más preferente de 400 °C a 1000 °C, de modo especialmente preferente de 450 °C a 950 °C. Los dispositivos para controlar o regular la cantidad de flujo en las aberturas que se encuentran en el reactor posibilitan que la presión aumente dentro del reactor, en función de la evaporación del agua en el espacio del reactor. El hidrógeno formado, de este modo, se encuentra igualmente por debajo de esa presión. Si se utiliza un medio de transporte (por ejemplo una bomba) para la introducción de un medio que contiene agua en el reactor, el mismo, mediante el transporte del medio, debe mantener la presión y constituir una presión opuesta correspondiente. Si se alcanza una presión determinada dentro del reactor, con un dispositivo para controlar o regular la cantidad de flujo, preferentemente con una válvula, el espacio del reactor puede cerrarse en el área del medio de transporte. Debido a esto, durante el transcurso del procedimiento puede mantenerse la presión formada dentro del reactor y en un momento posterior puede extraerse hidrógeno comprimido desde el reactor. Además, con un dispositivo según la invención primero puede introducirse en el reactor una cantidad determinada de agua o de vapor de agua, y a continuación el mismo puede cerrarse. Mediante el suministro de calor, la presión dentro del espacio del reactor aumenta de modo correspondiente. A diferencia de ello, en los procedimientos conocidos por el estado de la técnica, para la producción de hidrógeno, la presión se genera en los reactores correspondientes, poniendo en contacto el vapor de agua, con una presión elevada, con una masa de contacto adecuada. Es decir que la formación de presión en los sistemas de esa clase tiene lugar mediante la introducción del vapor, mediante presión (véase por ejemplo la solicitud GB 902,338). Debido a esto se necesitan otras medidas técnicas en la producción de hidrógeno.
Si se alcanza una presión deseada, por ejemplo se abre la válvula en un conducto de descarga, debido a lo cual hidrógeno puede dejarse salir bajo una presión definida. Después de que dentro del reactor se haya constituido una presión deseada, hidrógeno comprimido, de este modo, mediante un conducto provisto de un dispositivo para controlar o regular la cantidad de flujo (por ejemplo una válvula), puede descargarse directamente desde el reactor. La descarga del hidrógeno comprimido puede tener lugar de forma continua, introduciendo al mismo tiempo agua en el reactor, para la descarga, con el medio de transporte. Mediante el dispositivo para controlar o regular la cantidad de flujo en la abertura de descarga puede determinarse la cantidad descargada de hidrógeno comprimido. Debido a esto se controla o regula también la presión dentro del reactor.
El metal de la masa de contacto que contiene metal es un metal que se reduce al menos parcialmente mediante hidrógeno, monóxido de carbono o hidrocarburos gaseosos bajo las temperaturas dadas, así como puede oxidarse al menos parcialmente con vapor, formando hidrógeno. Los metales de esa clase son suficientemente conocidos por el experto, en donde el hierro, wolframio, molibdeno y germanio se consideran especialmente adecuados.
"Reducido al menos de forma parcial", así como "oxidado al menos de forma parcial", como se utiliza aquí, significa que el metal o el óxido de metal se oxidan o reducen por completo, o sólo de forma parcial. Un ejemplo de una reducción parcial es por ejemplo la reducción de Fe3O4 produciendo FeO.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, la presión dentro del espacio del reactor se controla mediante el medio de transporte y uno o varios dispositivos para controlar la cantidad de flujo en conductos que conducen hacia el espacio del reactor, y desde el mismo.
La presión dentro del reactor preferentemente se controla o regula mediante el medio de transporte con el cual el medio que contiene agua se introduce en el reactor. Para generar una presión opuesta correspondiente en el reactor, debido a lo cual puede aumentarse la presión dentro del mismo por encima de la presión ambiente, en los conductos que conducen hacia y desde el espacio del reactor se encuentran dispositivos para controlar o regular la cantidad de flujo en esos conductos. Los dispositivos para controlar la cantidad de flujo son preferentemente válvulas. Se consideran especialmente preferentes las válvulas de bloqueo, válvulas de flujo, válvulas de retención, válvulas de presión y/o válvulas de derivación.
Según otra forma de realización preferente de la presente invención, la presión durante la reacción de agua evaporada con el metal de la masa de contacto para producir hidrógeno, y del metal o de los metales para producir óxido de metal, es de al menos 2 bar, preferentemente de al menos 3 bar, preferentemente de al menos 4 bar, preferentemente de al menos 5 bar, de modo aún más preferente de al menos 6 bar, de modo aún más preferente de al menos 7 bar, de modo aún más preferente de al menos 8 bar, de modo aún más preferente de al menos 9 bar, en particular de al menos 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250 o 300 bar. De manera especialmente preferente, la presión durante la reacción asciende o aumenta como máximo hasta 400, 350, 300, 250, 200, 150, 100, 90, 80, 70, 60 o 50 bar, en función de la resistencia a la presión del reactor utilizado, de los conductos y de las conexiones hacia los dispositivos para controlar la cantidad de flujo. Además, la presión durante la conversión se ubica preferentemente entre 2 y 400 bar, entre 2 y 350 bar, entre 2 y 300 bar, entre 2 y 250 bar, entre 2 y 200 bar, entre 2 y 150 bar, entre 2 y 100 bar, entre 2 y 80 bar, entre 2 y 60 bar, entre 5 y 400 bar, entre 5 y 400 bar, entre 5 y 400 bar, entre 5 y 350 bar, entre 5 y 300 bar, entre 5 y 250 bar, entre 5 y 200 bar, entre 5 y 150 bar, entre 5 y 100 bar, entre 5 y 80 bar o entre 5 y 60 bar. Se considera especialmente preferente un rango de presión entre 2 y 250 bar, de modo más preferente entre 5 y 200 bar.
La masa de contacto que contiene metal preferentemente presenta la forma de una esponja metálica, de péllet, de polvo, de granulado o una combinación de los mismos. Los procedimientos para producir masas de contacto de esa clase son suficientemente conocidos por el experto. La masa de contacto que contiene metal, que se pone en contacto con el agua del medio que contiene agua, así como con el vapor de agua, en principio puede presentar cualquier forma. Se consideran especialmente preferentes las masas de contacto que son mecánicamente estables y que presentan una superficie grande adecuada para la reacción de agua para producir hidrógeno.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, la masa de contacto que contiene metal comprende un metal y/o un óxido de metal seleccionado del grupo compuesto por hierro, óxido de hierro, molibdeno, óxido de molibdeno, wolframio, óxido de wolframio, germanio, óxido de germanio y combinaciones de los mismos. Se considera especialmente preferente la utilización de hierro o bien de óxido de hierro en la masa de contacto que contiene metal.
La masa de contacto que contiene metal, utilizada según la invención, puede comprender los metales u óxidos de metal antes mencionados en cualquier cantidad y en cualquier relación de las cantidades.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, la masa de contacto contiene óxidos de metal adicionales, para aumentar la estabilidad y la reactividad de la masa de contacto. Los óxidos de metal adicionales adecuados preferentemente están seleccionados del grupo compuesto por CoO, GeO2 , CuO, NiO2 , PtO2 , Na2O, In2O3, Li2O, WO3 , Ag2O, ZnO, RuO, NiO, Fe2O3, RuO2 , Ga2O3, PtO, Nb2O5, MnO2, In2O3, PdO, K2O, SnO2 , TiO2, Cr2O3, HfO, ZrO2 , VO2 , CeO2, Y2O3 , CaO, MoO2 , SiO2, La2O3, MgO, Sc2O3, SrO, AbO3 y combinaciones de los mismos. Preferentemente, la parte de los metales activos (como hierro, molibdeno, wolframio y germanio) en la masa de contacto que contiene metal es más elevada que aquella de los aditivos no reactivos o bien óxidos de metal (como por ejemplo AbO3 y ZrO2). De manera correspondiente, la masa de contacto comprende al menos 60 %, preferentemente al menos 70 %, preferentemente al menos 80%, preferentemente al menos 90 %, preferentemente al menos 95 %, de modo aún más preferente al menos 99% de metales activos. En este contexto, "activo" significa que el material/metal se reduce al menos parcialmente mediante hidrógeno, monóxido de carbono o hidrocarburos gaseosos bajo las temperaturas dadas, así como puede oxidarse al menos parcialmente con vapor, formando hidrógeno.
Según la presente invención, el espacio del reactor presenta al menos dos áreas separadas una de otra y conectadas una con otra con conducción de gas, de las cuales al menos un área comprende la masa de contacto que contiene metal y al menos otra área comprende al menos un material inerte.
El conducto que se proyecta hacia el espacio del reactor se proyecta hacia el área que comprende el material inerte, y el hidrógeno comprimido se descarga desde el espacio del reactor sobre el área que comprende el material inerte. Debido a esto se posibilita que el hidrógeno obtenido desde el espacio del reactor presente menos impurezas que el hidrógeno producido de forma convencional.
La masa de contacto que se encuentra en el espacio del reactor del dispositivo según la invención permanece en el reactor según la invención durante todo el procedimiento y durante su reducción, después de la producción de hidrógeno. Esto ofrece la ventaja de que la masa de contacto no debe transferirse a un reactor de regeneración y, con ello, deba moverse. El área del espacio del reactor que comprende la masa de contacto, de este modo, puede considerarse como reactor de lecho fijo. El hecho de que tanto la oxidación como también la reducción de la masa de contacto se realicen en uno y en el mismo reactor, de este modo, tiene ventajas en comparación con los dispositivos convencionales, como se describen en la solicitud GB 902,338.
En el procedimiento según la invención, a partir de vapor de agua o de agua se obtiene hidrógeno. El exceso de agua preferentemente se separa del hidrógeno comprimido producido, en donde el hidrógeno comprimido descargado desde el reactor se suministra a un separador de vapor de agua. Mediante esta etapa del procedimiento, se separa preferentemente al menos 10%, de modo más preferente al menos 20%, de modo más preferente al menos 30%, de modo más preferente al menos 40%, de modo más preferente al menos al menos 50%, de modo más preferente al menos 60%, de modo más preferente al menos 70%, de modo más preferente al menos 80%, de modo más preferente al menos 90%, de modo más preferente al menos 95%, en particular 100% del agua de la mezcla de hidrógeno/agua que sale desde el reactor. La separación de vapor de agua, según una forma de realización preferente de la presente invención, se basa en un condensador.
El procedimiento según la invención comprende una primera etapa en la cual agua en presencia de metal reacciona produciendo hidrógeno y el metal reacciona produciendo un óxido de metal. Para reducir a metal el óxido de metal desde esa primera etapa y, con ello, "regenerar" la masa de contacto que contiene metal, se realiza otra etapa del procedimiento. Debido a esto se regenera o reduce el óxido de metal producido en una primera etapa. La etapa de la "regeneración", según la invención, tiene lugar en el espacio del reactor del dispositivo según la invención, por lo que no es necesario separar del reactor la masa de contacto que debe regenerarse. En los procedimientos tradicionales, tal como se describen por ejemplo en la solicitud GB 902,338, en cambio, la masa de contacto se separa desde el reactor, se regenera, y a continuación se introduce nuevamente en el espacio del reactor. Por ese motivo, para esa clase de regeneración de la masa de contacto es necesario un reactor separado.
Según otra forma de realización preferente de la presente invención, el procedimiento según la invención comprende una segunda etapa que depende de la primera etapa, de la conversión de agua evaporada con el metal de la masa de contacto, produciendo hidrógeno, y del metal produciendo óxido de metal, en la cual el óxido de metal de la masa de contacto que contiene metal, de la primera etapa, se reduce produciendo metal al menos de forma parcial, con una mezcla de gases que comprende monóxido de carbono y/o hidrógeno y/o metano y/o hidrocarburos de cadena larga. Las mezclas de gases de esa clase se producen por ejemplo durante la producción de gas de síntesis, a partir de fracciones de petróleo, como diésel, del modo descrito más adelante. Los "hidrocarburos de cadena larga", del modo aquí utilizado, comprenden hidrocarburos con más de un átomo de carbono, preferentemente con una longitud de la cadena de más de 2, 3, 4 o 5 átomos de carbono. Las mezclas de gases adecuadas también pueden contener alcoholes de hidrocarburos (como por ejemplo metanol o etanol).
La reacción de oxidación puede realizarse en el mismo reactor, de forma alternada para la reacción de reducción. Gracias a esto, el proceso de la producción de hidrógeno comprimido puede tener lugar de forma continua, cuando el procedimiento según la invención se realiza de forma desplazada en al menos dos reactores. De forma alternada, en cada uno de los reactores tiene lugar una etapa de reducción y una etapa de oxidación. A continuación de la respectiva etapa de reacción se realiza la otra etapa de reacción.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, la mezcla de gases que comprende monóxido de carbono e hidrógeno se produce en un área de gas de síntesis que se encuentra preferentemente dentro del espacio del reactor, que comprende un catalizador y/o un sólido no catalítico, a partir de un material inicial que contiene carbono, gasificable, y se conduce al área que comprende la masa de contacto que contiene metal, al menos oxidada de forma parcial.
Según la invención puede utilizarse cualquier fuente para una mezcla de gases que comprende monóxido de carbono y/o hidrógeno y/o metano y/o hidrocarburos de cadena larga, para reducir el metal oxidado de la masa de contacto metálica, así como los óxidos de metal, al menos de forma parcial. Se considera especialmente preferente que la mezcla de gases que comprende monóxido de carbono e hidrógeno, así como el gas de síntesis, se produzca en sí misma directamente en el reactor. Debido a esto, materiales iniciales que contienen carbono, gasificables, podrían introducirse directamente en el reactor, gracias a lo cual puede ahorrarse un reactor de síntesis adicional.
Como "materiales iniciales que contienen carbono, gasificables" pueden utilizarse todas las sustancias y mezclas de sustancias conocidas para la producción de gas de síntesis, que sean sólidas, líquidas o gaseosas. Los materiales iniciales gasificables pueden ser por ejemplo carbón o biomasa, como madera o paja. Como eductos líquidos para gas de síntesis pueden utilizarse destilados de petróleo crudo (fracciones de bajo punto de ebullición y/o de alto punto de ebullición), pero también alcoholes (como por ejemplo metanol, etanol o propanol). Los materiales iniciales gaseosos, entre otros, comprenden metano, biogás, gas natural y/o gas líquido. A esos materiales iniciales, en caso necesario, se agregan adicionalmente agentes de oxidación (por ejemplo aire y/u oxígeno y/o vapor de agua y/o dióxido de carbono).
El área de gas de síntesis dentro del reactor según la invención, preferentemente comprende un catalizador que preferentemente está seleccionado del grupo compuesto por metales, óxidos de metal y combinaciones de los mismos, en particular níquel, cobalto, rutenio, platino, paladio, oro, hierro, MgO, AhO3, SiO2 , CuO o CeO2. Naturalmente, en el procedimiento según la invención pueden utilizarse todas las clases y formas de catalizadores, que usualmente se utilicen en la producción de gas de síntesis.
Si en el procedimiento según la invención, un sólido no catalítico se utiliza en el área del gas de síntesis, entonces el mismo preferentemente está seleccionado del grupo compuesto por óxido de níquel, óxido de hierro, óxido de cobre, óxido de wolframio y combinaciones de los mismos. El sólido no catalítico no debe poder reaccionar con vapor de agua produciendo óxido de metal e hidrógeno. Por eso también son posibles por ejemplo el níquel y el cobre. El sólido no catalítico debe poder oxidarse con aire, por ejemplo nuevamente produciendo su óxido (etapa de regeneración, de forma análoga a la oxidación de vapor de por ejemplo hierro en el área del reactor, que comprende la masa de contacto que contiene metal).
Para mejorar la eficiencia energética del procedimiento según la invención, se considera especialmente preferente descargar desde el reactor la mezcla de gases que se produce en la segunda etapa, la "etapa de reducción" (reducción del metal oxidado de la masa de contacto que contiene metal), y utilizarla para el templado del reactor y/o del material inicial que contiene carbono, que debe introducirse en el reactor. De este modo, por una parte, puede utilizarse el calor residual de la mezcla de gases descargada desde el reactor, o la mezcla de gases ("gas de escape") en sí misma se quema para obtener calor.
Según una forma de realización especialmente preferente de la presente invención, la mezcla de gases que comprende monóxido de carbono e hidrógeno se produce en un área que se encuentra dentro del espacio del reactor, para la oxidación parcial de un material inicial que contiene carbono, que eventualmente comprende un catalizador para la oxidación parcial, a partir de un material inicial que contiene carbono, y se conduce al área que comprende la masa de contacto que contiene metal, al menos oxidada de forma parcial.
El catalizador para la oxidación parcial preferentemente está seleccionado del grupo compuesto por metales, óxidos de metal y combinaciones de los mismos, en particular níquel, cobalto, rutenio, platino, paladio, oro, hierro, MgO,
AI2O3 , SiO2 , CuO o CeO2.
En la oxidación parcial, una mezcla de combustible-aire subestequiométrica se quema parcialmente en presencia de
un catalizador, en donde se produce un gas de síntesis rico en hidrógeno. Para reducir o impedir la formación de carbono elemental, durante la oxidación parcial preferentemente se agregan agua y/o vapor de agua.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, la oxidación parcial se realiza en al menos un
área de reacción, preferentemente en un conducto, en el espacio del reactor, en donde al menos un área de reacción
es conducida por el área que comprende la masa de contacto, para aprovechar el calor que se produce durante la oxidación parcial, para calentar la masa de contacto que contiene metal. Mediante ese procedimiento se aumenta significativamente la eficiencia energética del procedimiento según la invención, puesto que el calor que se necesita
para la reducción de la masa de contacto que contiene metal no debe introducirse en la cubierta externa del reactor, aislada, reforzada con respecto a la presión, sino en el interior del reactor. Se considera especialmente preferente que
varias áreas de reacción, para la oxidación parcial, preferentemente varios conductos, atraviesen la masa de contacto
que contiene metal.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, el área de gas de síntesis o el área para la oxidación parcial de un material inicial que contiene carbono se separan de la masa de contacto que contiene metal, mediante un área inerte, permeable al gas. Debido a esto, el gas formado o la mezcla de gases formada en el área
del gas de síntesis o en el área de la oxidación parcial preferentemente primero son conducidos a un área inerte dentro
del espacio del reactor, y a continuación a la masa de contacto que contiene metal. La conducción de gas ofrece la
ventaja de que el carbono sólido que eventualmente se produce durante la producción del gas de síntesis o durante
la oxidación parcial, o también otras impurezas (por ejemplo compuestos de azufre), no llegan al área de la masa de contacto que contiene metal, debido a lo cual no resulta afectada la eficiencia de la producción de hidrógeno a causa
de eventuales impurezas, y puede aumentarse la pureza del hidrógeno.
Según otra forma de realización preferente de la presente invención, el hidrógeno comprimido desde el área inerte,
entre el área de gas de síntesis o el área para la oxidación parcial de un material inicial que contiene carbono, se descarga desde el espacio del reactor. Mediante la descarga del hidrógeno comprimido desde el área inerte antes mencionada, desde el espacio del reactor, es posible producir hidrógeno comprimido de alta pureza.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, la masa de contacto que contiene metal, del dispositivo según la invención, presenta la forma de una esponja metálica, de péllet, de polvo, de granulado o una combinación de los mismos.
Según otra forma de realización preferente de la presente invención, la masa de contacto que contiene metal comprende un metal y/o un óxido de metal seleccionado del grupo compuesto por hierro, óxido de hierro, molibdeno,
óxido de molibdeno, wolframio, óxido de wolframio, germanio, óxido de germanio y combinaciones de los mismos.
Para aumentar la estabilidad y la reactividad de la masa de contacto, la masa de contacto preferentemente comprende
óxidos de metal adicionales.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, los óxidos de metal adicionales están seleccionados del grupo compuesto por CoO, GeO2 , CuO, NiO2 , PtO2 , Na2O, In2O3, Li2O, WO3, Ag2O, ZnO, RuO, NiO, Fe2O3, RuO2 , Ga2O3, PtO, Nb2Os, MnO2 , In2O3, PdO, K2O, SnO2 , TiO2 , Cr2O3, HfO, ZrO2, VO2, MoO2, SiO2 , La2O3, MgO, Sc2O3, SrO, Al2O3 y combinaciones de los mismos.
Según una forma de realización especialmente preferente de la presente invención, el espacio del reactor presenta al menos dos áreas separadas una de otra y conectadas una con otra con conducción de gas, de las cuales al menos
un área comprende la masa de contacto que contiene metal y al menos otra área comprende al menos un material inerte.
Según la presente invención, el conducto de descarga que se proyecta hacia el espacio del reactor desemboca en el área que comprende el material inerte.
El reactor según la invención presenta conductos de suministro y conductos de descarga, con los cuales fluidos (gases
y líquidos, como por ejemplo agua), pueden introducirse en el reactor. Preferentemente, esos conductos desembocan
en un área que comprende un material inerte. Es decir, que los fluidos que pueden introducirse en el reactor no se
ponen directamente en contacto con un material químicamente reactivo.
El conducto de descarga que se proyecta hacia el espacio del reactor, con el cual puede pueden descargarse fluidos desde el reactor, por ejemplo el hidrógeno comprimido, preferentemente está conectado a un separador de vapor de agua. El separador de vapor de agua se utiliza para separar agua contenida en el hidrógeno comprimido, para generar hidrógeno más puro.
En el espacio del reactor está dispuesta al menos un área de gas de síntesis que comprende un catalizador y/o un sólido no-catalítico. Junto con al menos un área con masa de contacto metálica en el espacio del reactor, adicionalmente está dispuesta al menos un área de gas de síntesis. Esas dos áreas están espacialmente separadas una de otra, pero están conectadas una con otra, con conducción de gas. Gracias a esto, las distintas reacciones químicas pueden tener lugar de forma separada en las respectivas áreas en el espacio del reactor.
El catalizador del área de gas de síntesis preferentemente está seleccionado del grupo compuesto por metales, óxidos de metal y combinaciones de los mismos, en particular níquel, cobalto, rutenio, platino, paladio, oro, hierro, MgO, AhO3, SiO2 , CuO o CeO2.
El sólido no catalítico del área de gas de síntesis preferentemente está seleccionado del grupo compuesto por óxido de níquel, óxido de hierro, óxido de cobre, óxido de wolframio y combinaciones de los mismos.
Según otra forma de realización preferente de la presente invención, en el área del reactor está dispuesta al menos un área para la oxidación parcial de un material inicial que contiene carbono, que comprende un catalizador para la oxidación parcial.
Según una forma de realización preferente de la presente invención, el catalizador para la oxidación parcial está seleccionado del grupo compuesto por metales, óxidos de metal y combinaciones de los mismos, en particular níquel, cobalto, rutenio, platino, paladio, oro, hierro, MgO, Al2O3, SiO2, CuO o CeO2.
El espacio del reactor preferentemente presenta varias áreas para la oxidación parcial, en forma de conductos, en donde los conductos son conducidos a través del área que comprende la masa de contacto que contiene metal. Durante la oxidación parcial, una mezcla de combustible-aire subestequiométrica se quema de forma parcial y se produce un gas de síntesis rico en hidrógeno. El calor que se produce durante la oxidación parcial puede utilizarse para calentar la masa de contacto que contiene metal. Gracias a esto puede mejorarse la eficiencia energética en la producción de hidrógeno. Se considera especialmente preferente proporcionar más de un conducto (por ejemplo más de dos, más de tres, más de cuatro, más de cinco, más de seis, más de ocho, más de diez, más de 15, más de 20, más de 30) en el que puede realizarse una oxidación parcial, dentro de la masa de contacto que contiene metal. Según una forma de realización preferente de la presente invención, el área de gas de síntesis o el área para la oxidación parcial de la masa de contacto que contiene metal, se separa mediante un área inerte, permeable al gas. Según otra forma de realización preferente de la presente invención, una abertura de al menos un conducto de descarga que se proyecta hacia el espacio del reactor está dispuesta en el área inerte, entre el área del gas de síntesis o el área para la oxidación parcial, y el área de la masa de contacto.
Mediante la descarga del hidrógeno desde el área inerte es posible producir hidrógeno de pureza más elevada que en el caso de la extracción del hidrógeno directamente desde el área del gas de síntesis o el área de la oxidación parcial. Por ese motivo se considera especialmente preferente que la abertura o las aberturas del conducto de descarga o de los conductos de descarga se encuentren en el área inerte.
La presente invención se expone en detalle mediante las siguientes figuras, pero sin estar limitada a las mismas. Las figuras 1 a 3 muestran un corte a través de un reactor según la invención; la figura 4 muestra una vista externa de un reactor; las figuras 5 y 6 muestran una representación esquemática del reactor y del procedimiento según la invención.
La figura 1 muestra un reactor 1 según la invención, en cuyo interior está dispuesta una masa de contacto 2 que contiene metal. La masa de contacto 2 que contiene metal comprende esencialmente un material que puede oxidarse de forma reversible entre una forma metálica y una forma oxídica, y que puede reducirse. El reactor 1 presenta un conducto de suministro 3, con el cual agua o vapor de agua pueden introducirse en un área inerte 7, en el área del extremo del reactor 1. Las áreas inertes y reactivas del espacio del reactor, dentro del tubo del reactor 1, están conectadas unas con otras con conducción de gas, de manera agua suministrada o vapor de agua suministrada mediante el conducto de alimentación puedan llegar a la masa de contacto 2 que contiene metal.
En el reactor representado en la figura 1 está dispuesta un área de gas de síntesis 8. Esa área sirve para proporcionar una mezcla de gases, a partir de un material inicial que contiene carbono, gasificable, que en el caso de condiciones adecuadas (por ejemplo a una temperatura de 300 °C a 1200 °C), es capaz de reducir a metal, al menos de forma parcial, el óxido de metal que se encuentra presente en la masa de contacto metálica. El material inicial que contiene carbono, gasificable, puede introducirse directamente en la base del reactor 12, del reactor, en el espacio del reactor (en el área del gas de síntesis o en un área inerte 7 situada aguas arriba de esa área). Entre el área de gas de síntesis 8 y la masa de contacto 2 que contiene metal (ésa es aquella área en la cual, a partir de agua, se obtiene hidrógeno en presencia de metal) está proporcionada un área inerte 13. Esa área inerte 13 adicional ofrece la ventaja de que eventuales impurezas gaseosas que se encuentren presentes en el área del gas de síntesis aún antes de la reducción, o que se formen durante la oxidación, como productos secundarios, no pueden llegar al hidrógeno producido durante la oxidación. Adicionalmente, eventuales impurezas no deseadas (por ejemplo carbono sólido) se apartan desde el área de gas de síntesis 8, así como desde la reacción de gas de síntesis, antes de penetrar en la masa de contacto 2 que contiene metal.
El hidrógeno comprimido, generado en el reactor según la invención, preferentemente se extrae desde el reactor mediante un conducto de descarga 4 que desemboca en un área inerte 13, que se encuentra conectado a la masa de contacto 2 que contiene metal, con conducción de gas. La extracción del hidrógeno desde el área inerte 13 es ventajosa, ya que debido a esto puede obtenerse hidrógeno/una mezcla de agua con menos impurezas.
En la figura 2 se muestra una sección transversal de un reactor 1 según la invención. Del modo explicado en la introducción, el procedimiento según la invención puede comprender una etapa de oxidación o una etapa de oxidación y una etapa de reducción. En la etapa de oxidación un metal, como por ejemplo hierro, o un óxido de metal, a una temperatura determinada, se pone en contacto con agua, debido a lo cual se produce óxido de metal e hidrógeno. En la etapa de reducción, el óxido de metal formado en la etapa de oxidación se reduce formando metal o un óxido de metal, en donde se utiliza un material inicial gasificable que contiene carbono (por ejemplo metano con agua). Dependiendo de la etapa del procedimiento, en el dispositivo representado en la figura 2 pueden utilizarse diferentes conductos para la introducción y la descarga de gases y mezclas de gases, hacia y desde el reactor.
Durante la etapa de oxidación, mediante la abertura A del conducto de suministro 3, puede introducirse agua de forma directa o indirecta, mediante el área inerte 7, hacia el área con la masa de contacto 2 que contiene metal. El hidrógeno formado en el transcurso de la oxidación, así como el hidrógeno/la mezcla de gases que se producen, se extraen mediante la abertura 10 del conducto de descarga 4, desde el reactor. Para aumentar la presión durante la oxidación dentro del reactor, así como del espacio del reactor, exceptuando el conducto de suministro 3, todos los otros conductos de suministro de descarga, hacia y desde el reactor, están cerrados mediante dispositivos que se encuentran en el mismo, para controlar o regular la cantidad de flujo, preferentemente con una válvula. La abertura 10 del conducto de descarga 4 puede estar conectada adicionalmente a un separador de agua, que puede separar agua que se encuentra en el hidrógeno comprimido. El conducto de suministro 3 está acoplado a un medio de transporte de medios que contienen agua.
Durante el transcurso de la etapa de reducción, un material inicial que contiene carbono, gasificable (por ejemplo metano con agua), se introduce a través de la abertura B de un conducto de suministro 14, mediante un área inerte 7, hacia el área de gas de síntesis 8. El material inicial que contiene carbono, gasificable, de manera alternativa podría transportarse directamente hacia el área de gas de síntesis 8. Un conducto de descarga 15 que se encuentra en el reactor, descarga la mezcla de gases (que comprende por ejemplo CO2 , CO, H2O y H2), que se produce durante la reducción de la masa de contacto 2 que contiene metal, mediante la abertura C, desde el reactor 1.
La figura 3 muestra un reactor 1 según la invención sin áreas añadidas.
En la figura 4 se muestra una vista externa de un reactor 1 según la invención. Fluidos a modo de ejemplo, que se descargan desde el reactor y se introducen durante la etapa de oxidación o la etapa de reducción, se marcan juntos con las direcciones de flujo.
La figura 5, de forma esquemática, muestra dos ilustraciones de los reactores según la invención y las posiciones (abierto-blanco, cerrado -negro) de los dispositivos colocados en los conductos de suministro y de descarga, para controlar o regular la cantidad de flujo, por ejemplo de las válvulas (5a, 5b, 5c, 5d). Durante la reacción de reducción se encuentra abierta la válvula en el conducto de suministro, para la introducción del material inicial que contiene carbono, gasificable (5a) (por ejemplo metano/agua). De este modo, el material inicial que contiene carbono, gasificable, circula a través del área de gas de síntesis 8, del área inerte 13 y de la masa de contacto 2 que contiene metal, del reactor, en donde la mezcla de gases que sale desde el reactor al estar abierta la válvula 5b puede utilizarse para calentar el material inicial que contiene carbono, gasificable, que debe introducirse, o para calefaccionar todo el proceso.
Durante las reacciones de oxidación - para aumentar la presión dentro del reactor -exceptuando la válvula 5c - en el conducto de introducción para agua, en el reactor, están cerradas todas las aberturas. La válvula 5d se abre de modo correspondiente después de alcanzarse una presión predefinida dentro del reactor, para extraer hidrógeno comprimido desde el reactor.
La figura 6 muestra una configuración alternativa del reactor 1 según la invención, en el cual el área de la oxidación parcial 9 está integrada en el área de la masa de contacto 2 que contiene metal. El área de la oxidación parcial 9 se encuentra en un tubo o en un conducto que se encuentra dentro del área de la masa de contacto 2 que contiene metal. En cuanto a la construcción, en el caso más sencillo, el conducto 14 de la figura 2 podría prolongarse poco antes del extremo del reactor, para ser llenado con un material sólido. Esa disposición es especialmente conveniente cuando la generación del gas de síntesis tiene lugar mediante una reacción exotérmica (por ejemplo una oxidación parcial catalítica).
CxHy x/2O2 ^ xCO y/2H2 (oxidación parcial)
En ese caso, el calor que se produce durante la generación del gas de síntesis se utiliza para proporcionar energía a la reducción endotérmica. El gas de escape de la reducción puede utilizarse adicionalmente para obtener calor del proceso. El conducto con la válvula 5b en la figura 5, en este caso es opcional, pero en caso necesario puede utilizarse para reacciones de regeneración o para oxidaciones del aire.
Un dispositivo según la figura 6 igualmente puede presentar áreas inertes (7).
El procedimiento según la invención, que preferentemente se realiza con el dispositivo según la invención, comprende al menos una etapa de oxidación en la cual agua con metal reacciona produciendo hidrógeno y óxido de metal. Para reducir el óxido de metal parcialmente produciendo metal y, con ello, regenerar la masa de contacto que contiene metal para el siguiente ciclo de oxidación, la masa de contacto se reduce al menos de forma parcial, como se expone en el siguiente ejemplo general.
Reducción:
Un hidrocarburo (por ejemplo metano) se mezcla con vapor y a continuación es conducido por un área que comprende material inerte, hacia el reactor, en el cual la mezcla de gases se lleva a la temperatura de reacción. Después de esto, la mezcla alcanza el área del gas de síntesis. En esa área se encuentra el catalizador o un material sólido no catalítico (óxido de metal MwOz, en donde M representa metal y w y z son números enteros) para la producción de gas de síntesis. Al utilizar un catalizador tiene lugar la siguiente reacción general (1) (x e y son números enteros).
CxHy xH2O ^ xCO (x+y/2)H2 (1)
Al utilizar un sólido no catalítico, mediante la reacción (2) puede generarse gas de síntesis
CxHy MO ^ xCO y/2 H2 +M (2)
En ambos casos puede producirse la formación de carbono sólido (Cs) mediante reacciones secundarias (3 y 4).
CxHy ^ xCs y/2H2 (3)
2CO ^ Cs CO2 (4)
Otras impurezas, como por ejemplo compuestos de azufre, son retenidos igualmente aquí o en caso necesario en el área inerte, o por fuera del reactor. En este caso, la primera área inerte tiene la función de un filtro o de un absorbedor/adsorbedor.
El gas de síntesis es conducido por la segunda área inerte. En caso necesario también aquí puede utilizarse adicionalmente material de filtro o de absorbedor/adsorbedor. A continuación, el gas de síntesis alcanza la masa de contacto que contiene metal. Allí tiene lugar la reducción del óxido de metal (aquí, a modo de ejemplo, del óxido de hierro) (5 y 6).
Fe3O4 H2/CO ^ 3FeO H2O/CO2 (5)
3FeO 3 H2/CO ^ 3Fe 3 H2O/CO2 (6)
Oxidación:
El agua es conducida en el flujo inverso, hacia el reactor, y allí se evapora. El vapor reacciona con hierro y produce hidrógeno (7 y 8).
3Fe 3 H2O ^ 3FeO 3 H2 (7)
3FeO H2O ^ Fe3O4 H2 (8)
El hidrógeno se desvía mediante un segundo conducto (por ejemplo un tubo) que desemboca en un área inerte entre la masa de contacto que contiene metal y el área de gas de síntesis. Debido a que el hidrógeno es conducido mediante ese conducto no producirse una reacción con las impurezas que se encuentran en el área del gas de síntesis, ni tampoco puede producirse una contaminación del hidrógeno producido. El vapor/la mezcla de hidrógeno que se encuentran presentes son conducidos a un condensador, en el cual el vapor se condensa. Cerrando o limitando el flujo de gas en la salida del condensador puede regularse cualquier presión del hidrógeno.
Regeneración:
Mediante la reacción con vapor de agua o con una pequeña parte del hidrógeno producido pueden eliminarse impurezas del área del gas de síntesis, gracias a lo cual esa área se regenera. Adicionalmente, en caso necesario, a continuación puede oxidarse con aire, para eliminar impurezas, o puede formarse nuevamente óxido de metal, que reacciona nuevamente mediante la reacción 2 en el siguiente ciclo.
La posibilidad de realizar esa etapa es una ventaja del diseño del reactor; pero en este caso una etapa de regeneración no se necesita de forma obligatoria.
Durante una oxidación del aire se produce además otra oxidación de la masa de contacto:
2Fe3O4 1 /2 O2 ^ 3Fe2O3 (9; después de la reacción 8)
Comienza entonces el próximo ciclo de reducción, en donde:
3Fe2O3 H2/CO ^ 2 F3O4 H2O/CO2 (10; antes de la reacción 5)

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para producir hidrógeno comprimido, que comprende un reactor (1) estable a la presión con un espacio del reactor que presenta una masa de contacto (2) que contiene metal, en donde el reactor (1) comprende al menos un conducto de suministro (3) para el suministro de fluidos hacia el espacio del reactor y al menos un conducto de descarga (4) para la descarga de fluidos desde el espacio del reactor, en donde al menos un conducto de descarga está provisto de un dispositivo (5a, 5b, 5c, 5d) para controlar o regular la cantidad de flujo, preferentemente de una válvula para regular la presión dentro del espacio del reactor, en donde en al menos un conducto de suministro está proporcionado un medio de transporte para la introducción de un medio que contiene agua en un espacio del reactor, y en donde al menos un conducto de descarga (4) se proyecta hacia el espacio del reactor, mediante el cual hidrógeno comprimido se descarga desde el espacio del reactor, en donde el espacio del reactor presenta al menos dos áreas separadas una de otra y conectadas una con otra con conducción de gas, de las cuales al menos un área comprende la masa de contacto (2) que contiene metal y al menos otra área comprende al menos un material inerte (7, 13), en donde el conducto de descarga (4) que se proyecta en el espacio del reactor desemboca en el área que comprende el material inerte (13), y en donde en el espacio del reactor está dispuesta al menos un área de gas de síntesis (8), que comprende un catalizador y/o un sólido no catalítico.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la masa de contacto (2) que contiene metal presenta la forma de una esponja metálica, de péllet, de polvo, de granulado o una combinación de los mismos.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la masa de contacto (2) que contiene metal comprende un metal y/o un óxido de metal seleccionado del grupo compuesto por hierro, óxido de hierro, molibdeno, óxido de molibdeno, wolframio, óxido de wolframio, germanio, óxido de germanio y combinaciones de los mismos.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la masa de contacto (2) comprende óxidos de metal adicionales para aumentar la estabilidad y la reactividad de la masa de contacto.
5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el catalizador está seleccionado del grupo compuesto por metales, óxidos de metal y combinaciones de los mismos, en particular níquel, cobalto, rutenio, platino, paladio, oro, hierro, MgO, AhO3, SiO2 , CuO o CeO2.
6. Dispositivo según la reivindicación 1 o 5, caracterizado porque el sólido no-catalítico está seleccionado del grupo compuesto por óxido de níquel, óxido de hierro, óxido de cobre, óxido de wolframio y combinaciones de los mismos.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el espacio del reactor está dispuesta al menos un área (9) para la oxidación parcial de un material inicial que contiene carbono, la cual comprende un catalizador para la oxidación parcial.
8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el catalizador para la oxidación parcial está seleccionado del grupo compuesto por metales, óxidos de metal y combinaciones de los mismos, en particular níquel, cobalto, rutenio, platino, paladio, oro, hierro, MgO, AhO3, SiO2 , CuO o CeO2.
9. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el espacio del reactor presenta una o varias áreas (9) para la oxidación parcial, en forma de conductos, en donde los conductos son guiados a través del área que comprende la masa de contacto (2) que contiene metal.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el área de gas de síntesis (8) o el área (9) para la oxidación parcial de la masa de contacto (2) que contiene metal, está separada por un área inerte (7, 13), permeable al gas.
11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque una abertura (10) de al menos un conducto de descarga (4) que se proyecta hacia el espacio del reactor, en el área inerte (7, 13), está dispuesta entre el área de gas de síntesis (8) o el área (9) para la oxidación parcial, y el área de la masa de contacto (2).
12. Procedimiento para producir hidrógeno comprimido en un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende una etapa de la introducción de un medio que contiene agua en un espacio del reactor, de un reactor estable a la presión de un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, mediante un medio de transporte, preferentemente una bomba, en donde antes o en el espacio del reactor se evapora el medio que contiene agua, debido a lo cual aumenta la presión dentro del espacio del reactor, por encima de la presión ambiente, y el agua evaporada reacciona con el metal de la masa de contacto, produciendo hidrógeno, y el metal se convierte en óxido de metal, en donde el hidrógeno comprimido se descarga mediante un conducto que se proyecta hacia el espacio del reactor, desde el espacio del reactor, en donde la presión dentro del espacio del reactor se controla o se regula con un dispositivo proporcionado en el conducto de descarga, para el control o la regulación de la cantidad de flujo, preferentemente con una válvula, en donde el conducto que se proyecta hacia el espacio del reactor se proyecta hacia el área que comprende el material inerte y el hidrógeno comprimido se descarga desde el reactor, sobre el área que comprende el material inerte, y en donde el procedimiento comprende una segunda etapa que depende de la primera etapa, de la conversión de agua evaporada con el metal de la masa de contacto, produciendo hidrógeno, y del metal produciendo óxido de metal, en la cual el óxido de metal de la masa de contacto que contiene metal, de la primera etapa, se reduce produciendo metal, con una mezcla de gases que comprende monóxido de carbono y/o hidrógeno y/o metano y/o hidrocarburos de cadena larga.
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