Étude pétrographique de charbons canadiens soumis à la pyrolyse sous vide

Nous avons effectué la pyrolyse sous vide de vingt charbons canadiens grâce à un montage de laboratoire de grande précision fonctionnant en mode discontinu. Le montage de pyrolyse permettait de bien séparer les trois sous-produits des expériences: huiles condensables, gaz incondensables et résidus solides. Ensuite une étude physico­chimique plus approfondie des trois sous-produits a été tentée. Le principal effet du vide était d'accroître la conversion des charbons par rapport à la pyrolyse effectuée sous pression atmosphérique, avec ou sans gaz inerte, appelée le plus souvent cokéfaction. Un autre effet recherché et non-négligeable du vide est de générer des sous-produits qui se rapprochent des composantes moléculaires de base des charbons étudiés. Ces sous-produits sont moins influencés par des repolymérisations, des réarrangements ou du "craking" des molécules générées du charbon de base si l'on compare à une pyrolyse à pression atmosphérique. Pour bien évaluer la structure moléculaire du charbon, la pyrolyse sous vide sera un outil très puissant. Une autre science utilisée dans la présente étude est la pétrographie organique. Celle-ci permet l'identification des diverses composantes des charbons et leur rang. La classification selon le rang permet de bien situer les charbons et d'évaluer subséquemment leurs propriétés sous l'influence thermique d'un procédé quelconque. Dans notre étude, le rang est le paramètre le plus précis pour la prédiction des conversions ainsi que des divers résultats physico-chimiques tels les valeurs calorifiques des charbons et cokes, le carbone total des charbons ou bien les analyses des gaz produits. Nous avons développé diverses corrélations basées sur nos résultats afin de prédire avec une précision relative les conversions possibles avec tel ou tel charbon, en ne possédant de celui-ci que quelques données pertinentes: rang, contenu pétrographique et analyse élémentaire. Il est montré par ailleurs que d'autres corrélations tirées de la littérature tel le pétrofacteur, ne sont tout simplement pas applicables à nos résultats. Dans les divers modèles pour prédire les conversions, celui se basant sur le contenu des charbons en matières volatiles est le plus précis et le plus simple. Le modèle de MACKOWSKY, aidé de la pétrographie, basé aussi sur les matières volatiles, ne parvient pas à dépasser celui de la simple analyse au four lors de l'évaluation d'après les méthodes standards du contenu en matières volatiles. Les corrélations tirées de nos résultats sont précises mais plus lourdes. Leur applicabilité à d'autres procédés resterait par ailleurs à être démontrée. Les analyses pétrographiques montrent que dans tous les cas, pour un charbon donné, le macéral liptinite a donné les conversions les plus élevées et que les inertes étaient les moins réactifs. Les autres macéraux tels les semifusinites et les vitrinites ont donné une valeur intermédiaire aux deux derniers. En plus, le macéral liptinite est celui qui génère la plus forte quantité d'huiles pyrolytiques par rapport aux autres macéraux. Un charbon oxydé de la région de Peace River en Colombie Britannique démontre bien l'effet négatif sur la plupart des propriétés du charbon: perte de valeur calorifique, production accrue de gaz au détriment des huiles, gaz de faible énergie calorifique et coke ne démontrant pas de structure mozaïque