Solvolysis of coals and their macerals
Solvolyse de charbons et de leurs macéraux
Résumé
The solvolysis of coals represent an important way to access to coal structure, in relation to his utilization in carbonization, liquefaction or gazeification. The aim of our work was locussed on coal solvolysis and characterization of the solvolysis products obtained from coals and macerals. The N-methyl 2 Pyrrolidinone (NMP) extraction, which is a physical process of solvolysis and the solubilization by the mixture methanol/sodium hydroxide (MeOH/NaOH) were realized to study the molecular structure of coal. Coal was considered in the frame of this study, as a three-dimensional crosslinked network or "macromolecular phase" (MM), which trapped free molecules that are not covalenty bonded to the network and constituated the molecular phase (M). The comparison of the results of the extraction and the characterization of coals, macerals and extracted products by spectroscopic methods (FT/IR, Solid state 13C NMR and EPR) allowed us to consider the notion of molecular structure rather than the maceral one to explain the behaviour of coals during solvolysis. A complementary analysis by thermic methods coupled to mass spectrometry (TD GC/MS, Py-FIMS) of solvolysis products permitted us to suggest that a part of the molecular phase is not extractable by solvents and stays linked to macromolecular phase. Therefore, the hypothesis of a "two-components" structure represents a simplified model. At last, the influence of the two phases "molecular M and macromolecular MM" on optical properties of cokes obtained by carbonization of coals and extracted products was studied. We have proved by the study with Transmission Electronic Microscopy TEM the important role of the composition determined by fractionation (sonication US and extrography EX) of the NMP extractible phase on the thermal behaviour of coals
La solvolyse des charbons présente un intérêt fondamental sur le plan de la connaissance de leur structure, en vue de leurs utilisations ultérieures : carbonisation, liquefaction et gazéification. Notre objectif a été la mise au point de procédés de solvolyse et la caractérisation des produits de solvolyse, obtenus à partir d'échantillons de charbons et de leurs macéraux. L'extraction à la n-méthyl 2 pyrrolidinone (NMP) dans le cadre de la solvolyse physique et la solubilisation par le mélange méthanol/soude (MeOH/NaOH) pour la solvolyse chimique ont été réalisées parallèlement afin d'étudier la structure moléculaire du charbon. Nous avons considéré, pour cette étude, le charbon sous son modèle actuel de structure biphasique avec une composante moléculaire M s'apparentant à la phase extractible (extrait NMP) et une matrice macromoléculaire MM (résidu d'extraction) qui ne peut être étudiée que par solvolyse chimique. La comparaison des résultats de l'extraction et ceux de la caractérisation des charbons, des macéraux et des produits d'extraction, par des méthodes globales (IR/TF, RMN 13C, RPE), nous a conduit à adopter la notion de structure moléculaire plutôt que celle de macéraux pour expliquer le comportement des charbons vis-à-vis de la solvolyse. Une caractérisation complémentaire par des méthodes thermiques couplées à la spectrométrie de masse (TD-GC/MS, Py-FIMS) des produits de solvolyse nous a amené à suggérer la possibilité qu'une partie de la phase M, est non extractible est reste liée à la phase macromoléculaire MM. De ce fait, le modèle de structure biphasique représente une simplification du problème. Enfin, nous avons étudié l'influence des phases moléculaire M et macromoléculaire MM sur les proprietés optiques des cokes issus de la carbonisation des charbons et de leurs produits d'extraction. Nous avons mis évidence par microscopie électronique par transmission MET le rôle essentiel de la composition déterminée par des méthodes de fractionnement primaire (sonication US et extrographie EX) de la phase extractible à la NMP sur le comportement thermique des charbons
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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