Coke Formation During Hydrocarbons Pyrolysis. Part Two: Methane Thermal Cracking Formation de coke pendant la pyrolyse des hydrocarbures. Deuxième partie : pyrolyse du méthane

Abstract

Part one of this article dealt with coking in a steam cracking furnace. In this process, coke deposition is a very complex phenomenon due to the number of parameters involved. Nevertheless, for this process, coke deposition is a secondary reaction which does not affect steam cracking yields. It is completely different for methane thermal cracking. Coke is one of the main products of this reaction. Part two of this article deals with coke deposition on the walls of the reactors used for methane thermal cracking. After a brief description of the different set-ups used to study coke deposition, the main parameters involved are listed. The importance of temperature, conversion, type of diluent, and hydrocarbon partial pressure will be enhanced. To conclude, two approaches to the mechanism are proposed to explain coke formation during methane thermal cracking. La première partie de cet article faisait le point sur les réactions indésirables de cokage dans les réacteurs de vapocraquage : dans le cadre de ce procédé, la formation de coke est un phénomène complexe du fait du nombre important de paramètres mis en jeu. Toutefois, pour ce procédé, la réaction de formation du coke à la paroi des réacteurs est une réaction secondaire qui n'affecte pas les rendements de vapocraquage. Ceci est complètement différent dans le cas de la pyrolyse thermique du méthane, procédé pour lequel le coke est un produit principal et indésirable de la réaction. La seconde partie de cet article est consacrée plus particulièrement à la formation du coke, lors de la pyrolyse du méthane et présente les principaux résultats expérimentaux décrits dans la littérature. Parmi les différents montages expérimentaux utilisés pour mesurer le dépôt de coke, il est mentionné, à partir des travaux de la littérature, les 2 techniques suivantes : - la technique de la paroi chaude, - la technique du fil chaud. Pour la première technique, les montages expérimentaux utilisés font l'objet des figures 1 à 3. Le montage type consiste en un long tube de quartz ou d'alumine chauffé dans un four à moufles. La quantité de coke déposée à la paroi du tube peut être mesurée, soit par pesée, soit par combustion à l'air. La seconde technique fait l'objet de la figure 4. Pour ce type de montage, la quantité de coke déposée sur le fil est déterminée par pesée. Dans la suite de l'article sont présentés les différents facteurs et leur importance sur la formation du coke. On insiste en particulier sur l'effet de la température (fig. 5), de la conversion (fig. 6), de la pression partielle (fig. 7), de la nature du diluant (fig. 8), de la surface en contact avec le mélange réactionnel (fig. 9). Finalement, deux mécanismes pour expliquer la formation du coke lors de la pyrolyse du méthane sont également proposés.