Contribution à l'étude des réactions secondaires apparaissant dans un four à coke : craquage des matières volatiles et phénomène de graphitage subséquent

Contribution to the study of secondary reactions in coke ovens : cracking of volatile matter and formation of carbon deposits

• Auteur / Autrice : Véronique Krebs
• Direction : Guy Furdin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pyrolyse

Charbon -- Carbonisation

Fours à coke

Mots clés libres

Four à coke

Cokéfaction

Pyrolyse

Goudron

Résumé

La formation de dépôts carbones, ou phénomène de graphitage, au cours de la pyrolyse du charbon a été étudiée à l'aide d'une unité expérimentale de cokefaction à deux étages dont l'objectif est de simuler au mieux les conditions industrielles. Ce dispositif a permis de montrer que la formation des dépôts est essentiellement liée au processus de craquage des goudrons formes au cours de la pyrolyse du charbon. L’évolution de la masse du dépôt au cours d'un cycle est caractérisée par l'existence d'une première étape de déposition lente suivie d'une seconde étape rapide pendant laquelle se forme la majorité du dépôt. Le passage d'une étape à l'autre apparait toujours au même instant et est attribuée à un accroissement progressif de l'aromaticité des goudrons en cours de pyrolyse et donc de leur aptitude à former des dépôts. Ce phénomène de graphitage est un processus thermiquement activé. Il est également influence par le taux d'humidité de la charge, la vitesse de déposition diminuant progressivement entre 0,8% et 7,8% d'humidité puis augmentant brutalement au-delà de 7,8%. Cette humidité agit directement au sein de la charge de charbon, entrainant une modification du rendement en goudrons primaires mais également de la composition chimique des goudrons secondaires. Ces modifications s'expliquent par un double effet de l'eau: un effet physique dans lequel l'eau joue le rôle d'un véhicule des matières volatiles et un effet purement chimique ou l'eau dépolymérise partiellement le charbon. L’injection d'azote ou de vapeur d'eau au cours d'un cycle de pyrolyse entraine, dès la température de 800°C, une réduction du phénomène d'environ 50% pour un débit injecte de 1,6 l/MIN TPN, cette diminution étant attribuée à un rôle purement physique de ces gaz