En el sistema energético e industrial mundial, tanto el carbón como el coque de petróleo son importantes materias primas basadas en el carbono. El carbón tiene una larga historia y es una importante materia prima para el suministro energético. El coque de petróleo es un subproducto del proceso de refinado del petróleo, y su aplicación se ha ampliado gradualmente con el desarrollo de los últimos años. Ambas tienen similitudes y diferencias en muchos aspectos, y analizar sus diferencias es de gran importancia.
Características básicas
Definición y formación
El coque de petróleo es el producto obtenido por craqueo térmico del petróleo pesado tras la destilación del crudo para separar el petróleo ligero del pesado. Una vez completada la reacción, el coque de petróleo acaba formando bloques o gránulos negros, acompañados de la generación de subproductos como gas y petróleo ligero. Según las distintas propiedades del petróleo crudo y las técnicas de procesamiento, el coque de petróleo puede clasificarse en tipos. Y su calidad está estrechamente relacionada con el contenido de azufre y de metales pesados de las materias primas del petróleo.
El carbón es un mineral combustible sólido formado por complejos cambios bioquímicos y fisicoquímicos en antiguas plantas. Influido por factores como el entorno sedimentario, la presión y la temperatura, se transforma gradualmente en distintos tipos de carbón, como el lignito, el carbón bituminoso y la antracita.
Propiedades físicas
Aspecto y morfología
El aspecto del coque de petróleo es el de un sólido negro o gris oscuro con aspecto de panal y brillo metálico, que suele presentarse en forma de bloque o granulado. El carbón tiene diversos colores, desde el marrón del lignito al negro de la antracita. Sus formas incluyen el bloque y el polvo, y el carbón bituminoso presenta a menudo texturas diferenciadas en forma de tiras.
Densidad y dureza
La densidad del coque de petróleo suele ser de 1,3-1,9 g/cm³, que tiene una dureza relativamente alta y una textura dura. Debido a los diferentes tipos, la densidad del carbón varía mucho. Por ejemplo, la densidad del lignito es de aproximadamente 0,9-1,2g/cm³, mientras que la de la antracita puede alcanzar 1,4-1,9g/cm³. Y su dureza global es inferior a la del coque de petróleo, especialmente el lignito, que tiene una textura relativamente blanda.
Propiedades químicas
Composición elemental
El coque de petróleo se compone principalmente de carbono, con un contenido de 80% a 97%, que también contiene pequeñas cantidades de hidrógeno, azufre, nitrógeno, oxígeno y otros elementos. El contenido de azufre del coque de petróleo de alto contenido en azufre puede incluso superar los 5%. Aunque la composición elemental del carbón también es principalmente carbono, existen diferencias significativas entre los distintos tipos de carbón. El lignito tiene un contenido de carbono de entre 60% y 77%, mientras que la antracita tiene un contenido de carbono superior a 90%, que también contiene cierta cantidad de minerales.
Poder calorífico y contenido en cenizas
El poder calorífico del coque de petróleo es relativamente alto, y suele oscilar entre 28 y 35MJ/kg. Y tiene un contenido en cenizas relativamente bajo, normalmente inferior a 1%. El valor calorífico del carbón fluctúa mucho, por ejemplo, el valor calorífico del lignito es de aproximadamente 10-20 MJ/kg, y el de la antracita puede alcanzar los 25-35 MJ/kg. Y su contenido en cenizas es relativamente alto, oscilando generalmente entre 10% y 30%, y en el caso de algunos carbones inferiores es aún mayor.
Campos de aplicación
Coca-Cola para mascotas
Campo de energía
Calefacción industrial
En términos de calefacción industrial, se puede utilizar coque de petróleo como combustible para calderas industriales. Puede proporcionar energía térmica a industrias como la siderúrgica y la cementera.
Combustible para la generación de electricidad
En algunas regiones, se mezcla y se quema con carbón para aumentar la eficiencia de la generación de electricidad.
Industria metalúrgica
Producción de electrodos
En la producción de electrodos, el coque de petróleo de alta calidad es una materia prima clave para fabricar electrodos de grafito de alta y ultra alta potencia. Gracias a su excelente conductividad eléctrica y resistencia a altas temperaturas, puede cumplir los requisitos de uso de los electrodos.
Aditivo de carbono
Se puede utilizar en los procesos de siderurgia y fundición para aumentar eficazmente el contenido de carbono del acero y el hierro fundido.
Industria química
Producción de materias primas
Como materia prima para la producción, se utiliza para fabricar productos químicos como el carburo de calcio y el carburo de silicio.
Preparación del material de carbono
En la preparación de materiales de carbonoPuede seguir procesándolo para fabricar materiales avanzados de carbono, como fibras de carbono de alto rendimiento y nanotubos de carbono.
Otras aplicaciones
Fabricación de carbón activado
Su estructura porosa bien desarrollada confiere carbón activado con un excelente rendimiento de adsorción, por lo que se puede utilizar para fabricar carbón activado.
Aditivos del combustible
Su uso como aditivo puede mejorar el rendimiento de la combustión del combustible.
Carbón
Campo de energía
Generación de energía térmica
El carbón desempeña un papel importante en la generación de energía térmica y la mayor parte de la electricidad mundial se genera en unidades alimentadas con carbón.
Calefacción central
Constituye una importante fuente de calor para la calefacción invernal en las regiones septentrionales, que se aplica sobre todo en ciudades pequeñas y medianas y en zonas rurales.
Industria metalúrgica
Producción de coque
Como principal aplicación del carbón en la industria metalúrgica, el carbón de coque se transforma en coque mediante destilación seca a alta temperatura y se utiliza en la fabricación de hierro en altos hornos.
Inyección en alto horno
En este proceso, inyectando polvo de carbón finamente molido en el alto horno para sustituir parte del coque, se puede reducir el coste de producción.
Industria química
Productos químicos del carbón
La industria química del carbón, que incluye la conversión de carbón en metanol y carbón en olefinas, etc., es una vía importante para la utilización limpia y eficiente del carbón.
Procesamiento del alquitrán de hulla
El procesamiento del alquitrán de hulla puede producir diversas materias primas químicas, como benceno, tolueno, fenoles, etc.
Otras aplicaciones
Producción de materiales de construcción
El carbón se puede utilizar para quemar cemento, cal, etc. Sus cenizas y escorias pueden utilizarse como materias primas o materiales de relleno para ayudar a mejorar el rendimiento y la producción de los materiales de construcción.
Nuevos materiales de carbono
Gracias a la innovación tecnológica, también puede utilizarse para preparar nuevos tipos de materiales de carbono, como grafeno.
Impacto medioambiental
Emisiones de carbono
La combustión de coque de petróleo y el carbón producen ambos una gran cantidad de dióxido de carbono, que son importantes fuentes de emisión de carbono causantes del calentamiento global. Pero debido al alto contenido de carbono del coque de petróleo, la cantidad de dióxido de carbono producida por unidad de masa de combustión es aún mayor.
Contaminantes
La combustión del coque de petróleo genera contaminantes como dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y partículas. Además de generar los contaminantes mencionados, la combustión del carbón también libera una gran cantidad de contaminantes de metales pesados. Por tanto, contaminará la atmósfera, el suelo y el agua.
Análisis económico y de mercado
Oferta y demanda del mercado
La oferta y la demanda del mercado del carbón están influidas por factores como la situación económica mundial y las políticas energéticas. Aunque el ritmo de crecimiento de la demanda de carbón se ha ralentizado, sigue habiendo una demanda considerable en los países en desarrollo. La oferta y la demanda del mercado del coque de petróleo están estrechamente relacionadas con la escala del refinado de petróleo. Debido a la expansión de la industria petroquímica, la producción de coque de petróleo no ha dejado de aumentar. Y su competencia en el mercado también se ha vuelto cada vez más feroz.
Fluctuaciones de precios
En el precio del carbón influyen factores como el origen, la calidad, los costes de transporte y la regulación política, y fluctúa mucho. Mientras que el precio del coque de petróleo está estrechamente relacionado con el precio del petróleo y la relación entre oferta y demanda. Si el precio del petróleo baja, el precio del coque de petróleo suele disminuir en consecuencia.
Conclusión
El coque de petróleo y el carbón tienen similitudes y diferencias en muchos aspectos y ambos son materias primas importantes para la energía y la industria. Bajo el trasfondo del "carbono dual", es necesario promover la transformación y la modernización respectivamente. Y apoyar mejor el desarrollo de la energía y la industria mediante la innovación.
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