Le coke dans les installations de deshydrogenation de l'isobutane : formation et inhibition

par VALERIE MOUSSEAUX-JUNGERS

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Philippe Boch.

Soutenue en 1994

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Lors du processus reactionnel de deshydrogenation de l'isobutane, la surface interne des tubes et des reacteurs est exposee a haute temperature a un fluide carbone. Ce milieu carburant favorise la formation d'un depot de carbone appele coke qui constitue un element nefaste pour la productivite de l'installation. Aux temperatures utilisees ( 600c), la formation du coke est essentiellement due aux reactions entre les hydrocarbures de la phase gazeuse et des particules de fer, de nickel ou de cobalt presentes sur la paroi metallique. Le coke ainsi forme est denomme coke catalytique. La reduction du developpement de ce coke a ete obtenu en realisant un depot d'oxydes non cokants, qui isole les zones riches en fer, nickel ou cobalt de l'atmosphere hydrocarbonee. Une etude cinetique a permis d'evaluer l'influence des diverses contraintes du systemes (debit total, pression partielle des gaz, temperature) et de determiner les parametres intrinseques au materiaux sur lesquels nous pouvions intervenir pour reduire la formation du coke catalytique. Le parametres determinant s'est averer etre la teneur de la surface en particules catalytiques. Apres une etude mettant en evidence la stabilite a l'equilibre thermodynamique d'oxydes de chrome, d'aluminium et de silicium dans les conditions operatoires utilisees, nous avons developpe des revetements de ces oxydes. Ceux-ci ont ete realises soit par des techniques de pulverisation soit par des traitements thermiques qui permettent de developper sur certains alliages des couches d'oxydes non cokantes. Quelle que soit la technique utilisee, nous avons pu reduire de facon importante la formation du coke catalytique. Cependant, du point de vue industriel il s'est averer plus aise de mettre en oeuvre la seconde technique. Apres optimisation des atmospheres necessaires a l'obtention de couche d'oxyde de chrome homogene, adherente et sans defauts permettant l'acces de la surface metallique aux gaz, nous avons developpe une nuance d'acier developpant des couches d'oxydes tres pauvres en elements catalytiques et stables dans le temps cette nuance ete elaboree a partir de l'acier ns21s que nous avons enrichi en silicium. Cet element a permis d'ameliorer la stabilite de la phase austenitique, la purete de la couche de chrome et sa stabilite dans le temps. Apres depot d'un brevet, ces nuances vont subir une serie de test pour une validation industrielle.


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Informations

  • Détails : 155 P.
  • Annexes : 79 REF.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Accessible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1994
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