Cinétique de dégagement des matières volatiles lors de la pyrolyse d'électrodes de carbone industrielles

Abstract

Dans un complexe de fabrication d'aluminium, le procédé de cuisson des anodes donne lieu à une libération importante de matières volatiles combustibles. Le présent travail vise à mieux comprendre la cinétique de dégagement de ces substances. À cette fin, un dispositif thermogravimétrique de grandes dimensions a été mis au point de façon à pouvoir simuler le mieux possible l'environnement industriel. Des échantillons de deux masses distinctes ont été soumis à la pyrolyse à différents régimes de chauffage. La perte de poids et les concentrations des gaz dégagés ont été enregistrées tout au long de la montée en température. Les résultats cinétiques sont rapportés pour le méthane, l'hydrogène et le goudron. L'ordre de réaction ne varie pas avec la vitesse de chauffage alors que l'énergie d'activation et le facteur pré‐exponentiel augmentent. De plus, pour les grosseurs d'échantillons étudiés, il a été trouvé que la masse du solide n'influence pas la valeur des paramètres cinétiques.

Pyrolyse de divers brais utilisés dans la technologie söderberg et analyse des matières volatiles /

“…C'est sur cette fraction que l'attention doit se porter. À plus haute température, des réactions complexes de polymérisation-polycondensation et/ou de craquage produisent des matières volatiles dites "non condensables" constituées principalement de substances non toxiques, en particulier d'hydrogène et de méthane [5].…”

“…À l'UQAC, en 1988, A. Charette et F. Tremblay [5] ont évalué la cinétique de dégagement des substances libérées lors de la cuisson des anodes. Les résultats cinétiques sont rapportés pour l'hydrogène, le méthane et le goudron.…”

“…Tout comme l'étude précédente [5] informé sur l'origine des brais et des procédés thermiques utilisés pour leur fabrication [10] et ont aussi aidé à comprendre les processus qui prennent place durant la pyrolyse du brai [9,11]. Dans l'étude de A. Martinez-Alonso et al [9], l'analyse des courbes DTA a indiqué qu'avant 600 °C le brai de houille subit des phénomènes endothermiques tels que distillation, dépolymérisation et craquage et qu'après 600 °C, les phénomènes exothermiques favorisent la formation de structures planaires aromatiques qui dégagent de l'hydrogène ce qui justifie la faible perte de masse entre 600 °C et 950 °C.…”

Cinetique de la calcination du coke de petrole en atmosphere oxydante

“…La variation de poids est calculée par la différence entre les pesées avant et après le traitement thermique, sans se préoccuper de la cinétique proprement dite. En ce qui concerne l'aspect cinétique, Wallouch et al proposent un modèle basé sur l'analyse thermogravimétrique non isotherme, dans lequel la fixation de l'ordre de la réaction permet de déduire les autres paramètres cinétiques par la méthode différentielle [19,3,6]. En 1975, Anthony et Howard proposent un modèle de dévolatilisation des charbons en milieu non participant, basé sur une distribution gaussienne des énergies d'activation des nombreuses réactions, toutes d'ordre 1 [18].…”

“…Une attention particulière est apportée à la combustion, même si celle-ci est seulement amorcée et n'atteint que quelques pourcents (1 à 2%), à 1200°C en fin de calcination. L'originalité de cette étude réside dans le fait qu'elle porte sur deux aspects fondamentaux de la calcination: dévolatilisation et combustion, jusqu'ici généralement étudiés de façon indépendante par de nombreux auteurs [2,4,5,6,8,10,11,18,20].…”