Une unité de cokéfaction est un procédé de craquage thermique dans l’industrie des raffineries de pétrole utilisé pour récupérer des éléments précieux, dont le plus important est le coke de pétrole à partir des principaux résidus de processus de raffinerie. Le processus de cokéfaction consiste à introduire de l’huile résiduelle chauffée ou du brai dans le fond d’un grand récipient vertical connu sous le nom de tambour à coke, où le craquage thermique a lieu. Le processus de craquage provoque la séparation du pétrole en gaz et vapeur qui sortent par le haut du fût de coke, et en coke solidifié qui s’accumule à l’intérieur du fût. Une fois que le coke s’est accumulé à un niveau prédéterminé, le processus est arrêté et la masse de coke est extraite de l’unité de cokéfaction à l’aide de jets d’eau à haute pression. Le coke collecté par l’unité est ensuite envoyé pour un traitement supplémentaire afin de produire du carburant ou des produits finaux de qualité anodique.
L’huile résiduelle et le brai de goudron de houille provenant des colonnes de distillation atmosphérique et sous vide d’une raffinerie de pétrole contiennent encore plusieurs éléments précieux, notamment du naphta, des gazoles et des gaz d’hydrocarbures. L’un des plus importants de ces éléments est un solide poreux et carboné appelé coke de pétrole ou coke de pétrole. Le coke de qualité commerciale a une teneur en carbone très élevée et peut être utilisé comme combustible de combustion efficace et à faibles émissions ou, dans le cas de qualités telles que le coke en aiguilles, pour la fabrication d’anodes utilisées dans les fonderies d’acier, de titane et d’aluminium. Ces produits sont extraits des résidus de raffinerie dans une section de l’usine appelée unité de cokéfaction, généralement l’une des dernières étapes du processus de raffinage.
L’unité de cokéfaction exploite un phénomène mis au point par William Burton et Vladimir Shukhov, connu sous le nom de craquage thermique au cours duquel les hydrocarbures à longue chaîne sont décomposés ou craqués en variantes à chaîne courte. Ce processus de craquage a lieu dans un grand récipient vertical appelé tambour à coke. L’huile ou le brai résiduel est d’abord chauffé à environ 930° Fahrenheit (500° Celsius) et introduit dans le fond du tambour à coke où le processus de craquage commence. Pendant le craquage, les gaz et les huiles vaporisées sortent par le haut de l’unité de cokéfaction pour être récupérés, tandis que le coke solide et poreux s’accumule pour former une masse à l’intérieur du tambour.
Une fois qu’une accumulation suffisante de coke est présente dans le tambour, l’alimentation est coupée et le processus s’arrête. Lorsque le coke dans le tambour s’est suffisamment refroidi, des jets d’eau à haute pression sont descendus dans le haut du tambour à partir de structures élevées situées au-dessus, appelées derricks de décokage. Ces jets découpent la masse de coke en plus petits morceaux qui tombent du fond du tambour pour la collecte et le traitement pour la production de combustible ou de produits de qualité anodique. Les unités de cokéfaction comportent généralement deux fûts de coke qui permettent au processus de se poursuivre dans un fût pendant que l’autre est décoké. De nombreuses grandes raffineries disposent de plusieurs unités de cokéfaction à double tambour pour répondre aux demandes de production.