Coke Formation During Hydrocarbons Pyrolysis. Part One: Steam Cracking Formation de coke pendant la pyrolise des hydrocarbures. Première partie : vapocraquage

Abstract

Thermal cracking is always accompanied by coke formation, which becomes deposited on the wall and limits heat transfers in the reactor while increasing pressure drops and possibly even plugging up the reactor. This review article covers undesirable coking operations in steam craking reactors. These coking reactions may take place in the gas phase and/or on the surface of the reactor, with coke being produced during pyrolysis by a complex mechanism that breaks down into a catalytic sequence and a noncatalytic sequence. After a brief description of different experimental set-ups used to measure the coke deposition, on the basis of research described in the literature, the different factors and their importance for coke formation are listed. In particular, we describe the effects of surface properties of stainless-steel and quartz reactors as well as the influence of the cracked feedstock, of temperature, of dilution, of residence time and of the conversion on coke deposition. Some findings about the morphology of coke are described and linked to formation mechanisms. To illustrate this review, some particularly interesting research is referred to concerning models developed to assess coke formation during propane steam cracking. Le craquage thermique est toujours accompagné de la formation de coke qui, en se déposant à la paroi, limite les transferts de chaleur au réacteur, augmente les pertes de charges et même peut boucher celui-ci. Cet article fait le point sur les réactions indésirables de cokage dans les réacteurs de vapocraquage. Ces réactions de cokage peuvent avoir lieu en phase gazeuse et/ou sur la surface du réacteur, le coke étant produit pendant la pyrolyse par un mécanisme complexe qui se décompose en une séquence catalytique et une séquence non catalytique. Après une brève présentation des différents montages expérimentaux utilisés pour mesurer le dépôt de coke, il est mentionné, à partir de travaux de la littérature, les différents facteurs et leur importance sur la formation du coke. On présentera en particulier les effets de propriétés de surface de réacteurs en inox et en quartz, ainsi que l'influence de la charge craquée, de la température, de la dilution, du temps de séjour et de la conversion sur les dépôts de coke. Quelques résultats sur la morphologie du coke seront présentés et reliés aux mécanismes de formation du coke. Pour illustrer ce travail, on reprendra quelques études particulièrement intéressantes sur des modèles d'évaluation de la formation de coke développés pour le vapocraquage de propane.