Élaboration et caractérisation du coke obtenu à partir de l’huile de schiste

Abstract

Ce travail a pour objectif d'étudier l'influence de la qualité de la charge d’alimentation sur le rendement et les propriétés du coke obtenu par cokéfaction. L’huile de schiste utilisée provient de la pyrolyse de la roche-mère. Trois types de charges pétrolières, aux caractéristiques proches de cette huile, ont été sélectionnés : le pétrole brut (léger), un résidu atmosphérique de raffinerie (moyen) et le bitume (lourd). Ces charges ont été soumises à un procédé de cokéfaction consistant à les chauffer à 500 °C, suivi d’une calcination du coke à 550 °C. Ce processus produit du gaz, du distillat et du coke. Pour chaque essai, 77 g de charge ont été utilisés. Les rendements en coke obtenus sont de 2,16 % avec le pétrole brut, 6,23 % avec le résidu, et 13,7 % avec le bitume. Ce rendement élevé pour le bitume est attribué à sa richesse en composés polaires, notamment en résines et asphaltènes, qui favorisent la formation du coke. Les analyses réalisées ont permis de caractériser le coke produit : • L’analyse MEB a révélé une structure anisotrope spongieuse, adaptée à la fabrication d’électrodes en graphite, notamment pour l’industrie de l’aluminium. • L’analyse infrarouge (IR) a mis en évidence des liaisons C–H, C=C, C=O et C–N, ainsi que des structures aromatiques et aliphatiques. • L’analyse par diffraction des rayons X (DRX) a montré la présence de structures désordonnées (amorphes) et semi-cristallines.

This work aims to study the influence of the quality of the feedstock on the yield and properties of the coke obtained by coking. The shale oil used comes from the pyrolysis of the mother rock. Three types of petroleum feeds, with characteristics similar to this oil, have been selected: light crude oil, an atmospheric residue from the refinery (medium), and bitumen (heavy). These charges were subjected to a coking process involving heating them to 500 °C, followed by calcining the coke at 550 °C. This process produces gas, distillate, and coke. For each test, 77 g of charge were used. The coke yields obtained are 2.16% with crude oil, 6.23% with the residue, and 13.7% with bitumen. This high yield for bitumen is attributed to its richness in polar compounds, particularly resins and asphaltenes, which promote the formation of coke. The analyses conducted have allowed for the characterization of the produced coke: • SEM analysis revealed a spongy anisotropic structure, suitable for the production of graphite electrodes, particularly for the aluminum industry. • Infrared (IR) analysis revealed C–H, C=C, C=O, and C–N bonds, as well as aromatic and aliphatic structures. • X-ray diffraction (XRD) analysis showed the presence of disordered (amorphous) and semi-crystalline structures.