Making oil from rocks
BEI Energétique et procédé

Réaction de Pyrolyse
 
Choix de la réaction

 

Cette étape est l'étape clé du projet, car elle définit la réaction qui intervient dans le réservoir et qui nous permet de transformer les schistes bitumineux en hydrocarbures.

La première hypothèse devait choisir les produits issus de la pyrolyse. Pour des raisons de simplicité et d'après les données que nous avons pu collecter nous avons défini la réaction de pyrolyse sous la forme :

 
Description du kérogène

 

En seconde hypothèse, n'étant pas sûrs de pouvoir implémenter sous STARS une réaction à partir d'un solide nous avons choisi d'utiliser un kérogène liquide mais suffisamment visqueux (10^6 cp) afin d'éviter toute possibilité d'écoulement.

A partir de recherches bibliographiques sur les schistes bitumineux nous avons décidé, d'après un article de khraisha (1996) d'utiliser un kérogène de composition :


Notre équation de pyrolyse s'écrit donc sous la forme :

 
Equilibre de le réaction

 

Anfin de pouvoir équilibrer notre réaction, nous avons dû à nouveau recourir à des recherches bibliographiques concernant le rendement de ce type de réaction. Nous avons donc estimé qu'une production de 40 US gallons d'hydrocarbures (151,1L) (modélisée par de l'hexane) par tonnes de schistes etait acceptable.

De ce fait nous avons ainsi pu partiellement équilibrer la réaction :

Enfin, un bilan effectué sur les carbones et hydrogènes nous a permis d'équilibrer la réaction :

Et donc finalement, nous avons:

 
Constante de réaction

 

La dernière étape de la mise en place de la réaction de pyrolyse concerne l'évaluation des constantes de réaction.
Pour cela, nous sommes partis d'une loi simple de type Arrhenius:

Afin de déterminer ces constantes nous avons émis les hypothèses suivantes :
- Température finale du réservoir: 350 C
- Durée de chauffage:un an.
- Evolution linéaire de la température.

Grâce à Matlab nous avons pu déterminer les constantes A et Ea afin qu'une grande partie du kérogène soit transformée au bout de 2 ans, hypothèse en accord avec les stratégies développées par les compagnies pétrolières.

En règle général, ces constantes ne sont pas à déterminer. Elles dépendent des différents réactifs et produits de la réaction, cependant la réaction étant basée sur une série d'hypothèses, nous avons préféré définir les constantes de cette manière plutôt que d'effectuer de nouvelles recherches bibliographiques qui nous auraient donné un large éventail de valeurs en fonction des différents types de schistes bitumineux existants.

Tout d'abord, nous avons tracé l'évolution de la quantité de kérogène dans le réservoir pour différentes valeurs de l'énergie d'activation


Au vue des résultats et des conditions que nous voulions satisfaire nous avons choisi de prendre une énergie d'activation de 90kJ.

Ensuite nous avons tracé l'évolution de la quantité de kérogène pour différentes valeurs du facteur pré exponentiel.



Afin de satisfaire nos contraintes de production nous avons choisi un facteur pré exponentiel égal a 3,4s-1
En conclusion la valeur optimale du couple de constante de la réaction est :