Coque de petróleo: lo que hay que saber

¿Qué es el coque de petróleo?

El coque de petróleo es un material de carbono sólido de color negro o gris oscuro, subproducto del refinado del petróleo. La composición principal del coque de petróleo es el carbono, que suele tener un alto contenido de carbono y unas propiedades físicas y químicas únicas, por lo que desempeña un papel importante en muchos campos industriales.

¿Cómo se produce el coque de petróleo?

Resumen del proceso de producción

El proceso de producción del coque de petróleo es relativamente complejo y suele llevarse a cabo en refinerías. En primer lugar, el petróleo crudo se ha procesado mediante una serie de procesos de destilación, craqueo y otros procesos de transformación para obtener componentes pesados del petróleo, como el aceite residual. A continuación, estos petróleos pesados se someten a reacciones de coquización retardada a altas temperaturas (normalmente entre 480 y 550) y altas presiones (normalmente varios megabits).

En este proceso, las moléculas de petróleo pesado sufren reacciones de pirólisis y condensación para formar coque y petróleo y gas. El petróleo y el gas se separarán y procesarán posteriormente, mientras que el coque se tratará mediante enfriamiento, corte y otros tratamientos para obtener productos de coque de petróleo.

Materias primas utilizadas

Las principales materias primas utilizadas en la producción de coque de petróleo son el aceite residual o el aceite de coque en el proceso de refinado del petróleo. El aceite residual es la parte de materia pesada del petróleo crudo tras muchas veces de destilación. Su composición es compleja. Contiene un gran número de hidrocarburos poliméricos y una pequeña cantidad de azufre, nitrógeno, metal y otras impurezas.

El contenido de estas impurezas repercutirá en la calidad del coque de petróleo, por ejemplo, el alto contenido de azufre del aceite residual también puede ser mayor, y se pueden causar problemas medioambientales en las aplicaciones posteriores.

Diferentes tipos de coque de petróleo

Coque de petróleo calcinado

Es un producto obtenido por calentamiento del coque de petróleo crudo a alta temperatura (generalmente 1200-1350℃). El proceso de calcinación puede eliminar los volátiles del coque de petróleo, mejorar su contenido de carbono fijo, reducir la resistividad y mejorar su estabilidad química y sus propiedades físicas.

Tras la calcinación, la densidad del coque de petróleo es grande, y la estructura de los poros es más estable. Sus especificaciones varían según los distintos requisitos de aplicación, y el precio variará en función de la calidad, las especificaciones y otros factores.

Coque de petróleo de grafito

El coque de petróleo fósil pirograbado es un coque de petróleo tratado mediante grafitización a alta temperatura (normalmente a 2500-3000℃). En el proceso de grafitización, la estructura cristalina del coque de petróleo se reorganiza y los átomos de carbono se disponen de forma más ordenada.

Esto hace que tenga mayor conductividad, conductividad térmica, mejor estabilidad química y se acerque más a las propiedades del grafito. El coque de petróleo fósil de grafito se ha utilizado ampliamente en la siderurgia, la metalurgia y otras industrias. El grado de grafitización afectará a su rendimiento y precio. Y el precio del coque de petróleo fósil de grafito de alta calidad es relativamente alto.

Coque de petróleo verde retardado

s un tipo de coque de petróleo producido mediante la selección de condiciones tecnológicas y materias primas específicas en el proceso de coquización retardada. Tiene un contenido relativamente bajo de azufre y materia volátil. Y tiene cierta aplicación en el campo con altos requisitos medioambientales.

Su proceso de producción presta atención al impacto sobre el medio ambiente, el alquitrán, el polvo y otros contaminantes. Así, los contaminantes son relativamente pocos en el proceso de producción. En algunas zonas con requisitos estrictos en materia de emisiones, la demanda de coque de petróleo verde retardado aumenta gradualmente. Así que sus especificaciones y precios fluctuarán en función de la oferta y la demanda del mercado y de las normas de calidad.

Coque de aguja de petróleo

Es un tipo de coque de petróleo con una estructura acicular especial, con una textura acicular evidente. Se produce mediante materias primas y procesos específicos. Tiene las ventajas de bajo contenido en azufre, bajo contenido en nitrógeno, bajo contenido en cenizas, alta conductividad, alta conductividad térmica y alta pureza. Se utiliza principalmente para fabricar productos de ultra alta potencia. electrodo de grafitoque es un material clave indispensable en la industria siderúrgica. Su proceso de producción es complejo. Las materias primas y las condiciones de producción son estrictas. Así que el precio es relativamente alto y la especificación también estrictamente controlado de acuerdo con los requisitos de producción de electrodos.

Propiedades físicas y químicas del coque de petróleo

Características de densidad

Características de la densidad la densidad del coque de petróleo está relacionada con el proceso de producción, el tipo y las impurezas y otros factores. Por lo general, la densidad del coque de petróleo calcinado y del coque de petróleo fósil grafitado es relativamente alta, mientras que la densidad del coque de petróleo crudo sin calcinar es baja.

La densidad afecta a la relación entre volumen y peso del coque de petróleo, lo que debe tenerse en cuenta en el almacenamiento, el transporte y la aplicación. Por ejemplo, los materiales anódicos utilizados en las celdas electrolíticas de aluminio pueden afectar a su conductividad y estabilidad si la densidad no es la adecuada.

Características de porosidad

La porosidad característica del coque de petróleo tiene una determinada estructura de poros, y el tamaño de la porosidad afectará a su rendimiento de adsorción, actividad de reacción e interacción con otras sustancias. El coque de petróleo con alta porosidad puede tener mayor área de contacto en algunas reacciones químicas, lo que favorece la reacción.

Pero en algunas aplicaciones que requieren alta resistencia y baja permeabilidad, es más apropiada una porosidad más baja. Las características de porosidad de los distintos tipos de coque de petróleo son diferentes, lo que está estrechamente relacionado con el proceso de producción y el posterior proceso de tratamiento.

Contenido de carbono y otras composiciones químicas ( fórmula química)

Contenido de carbono y otros componentes químicos (fórmula química) El coque de petróleo se compone principalmente de carbono. Su contenido de carbono suele oscilar entre 80% y 97%, según el tipo y el proceso de producción del coque de petróleo. Además, contiene una pequeña cantidad de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y elementos metálicos. (como vanadio, níquel, etc.).

La fórmula química puede expresarse aproximadamente como "Cₓ Hᵧ OₛNₜ". T es el número de átomos. X es mucho mayor que y, s, t. Entre ellos, el contenido de azufre es un índice importante. El coque de petróleo con alto contenido de azufre puede producir dióxido de azufre y otros contaminantes en el proceso de combustión o procesamiento. Causará daños al medio ambiente. Por ello, existen restricciones estrictas sobre el contenido de azufre en algunas aplicaciones.

Identificar los distintos tipos de coque de petróleo

Por Comparecencia

Existen ciertas diferencias de aspecto entre los distintos tipos de coque de petróleo. El coque de petróleo calcinado tiene un color relativamente profundo y una superficie densa. El coque de petróleo fósil grafitado suele presentar un brillo metálico y una textura más uniforme. El color del coque de petróleo verde retardado puede ser más claro y su aspecto es relativamente regular.

El coque de petróleo de aguja tiene una textura acicular evidente. Es una de las características importantes que lo diferencia de otros tipos de coque de petróleo. Observando las características de aspecto, como el color, el brillo y la forma del coque de petróleo, se puede juzgar de forma preliminar. Pero la precisión de este método es limitada. Es necesario combinar otros métodos con un juicio exhaustivo.

Mediante análisis químicos

El análisis químico es uno de los métodos importantes para identificar con precisión los tipos de coque de petróleo. La determinación del contenido de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y otros elementos del coque de petróleo permite entender su composición química e inferir su tipo.

Por ejemplo, un alto contenido de carbono, un bajo contenido de azufre y menos impurezas puede ser coque de petróleo fósil de grafito de alta calidad; El mayor contenido de azufre puede ser coque de petróleo ordinario retardado. Además, el análisis del contenido de elementos metálicos también es útil para determinar la calidad y la aplicabilidad del coque de petróleo, como el vanadio y el níquel, que pueden afectar a su aplicación en algunos campos especiales.

Utilización de métodos físicos de ensayo

El uso de métodos físicos de ensayo Los métodos físicos de ensayo pueden proporcionar información sobre las propiedades físicas de los focos de petróleo y ayudar a identificar sus tipos. Por ejemplo, se miden parámetros físicos como la densidad, la porosidad o la resistividad del coque de petróleo.

La medición de la densidad y la porosidad puede realizarse mediante el método de drenaje, el método de adsorción de gas, etc. La medición de la resistividad puede utilizar instrumentos especiales de prueba de resistividad. Estos parámetros físicos están estrechamente relacionados con el tipo y la calidad del mismo. Comparándolo con el parámetro físico estándar del coque de petróleo conocido, se puede clasificar y evaluar.

Comparación del coque de petróleo con otros materiales carbonosos

Coque de petróleo frente a coque de carbón

Son materiales de carbono importantes, pero tienen algunas diferencias en cuanto a la fuente, la naturaleza y la aplicación de las materias primas.

Desde el punto de vista de las materias primas, el coque de petróleo procede del proceso de refinado del petróleo. Mientras que el coque de carbón se produce con carbón como materia prima. En términos de naturaleza, el contenido volátil del coque de petróleo es relativamente bajo. Y el contenido de azufre puede variar en función de la calidad del petróleo crudo.

Su estructura es relativamente densa. El contenido en volátiles del coque de carbón es alto y el contenido en azufre suele ser mayor. Y su estructura es relativamente suelta.

Aplicación

En cuanto a su aplicación, el coque de petróleo se utiliza ampliamente en algunos campos de gama alta de la industria del aluminio y la siderurgia. (Como la producción de electrodos de grafito para la fabricación de acero en hornos eléctricos). El coque de carbón se utiliza ampliamente en algunos campos relativamente sensibles a los costes y con bajos requisitos de contenido de azufre. Por ejemplo, como combustible y agente reductor en altos hornos de fundición de hierro.

Coque de petróleo frente a grafito en algunos aspectos

El coque de petróleo grafitizado en algunos aspectos del coque de petróleo después del tratamiento de grafitización. Su rendimiento es similar al del grafito en muchos aspectos. En comparación con el coque de petróleo fósil ordinario no grafitado, la estructura cristalina del coque de petróleo fósil grafitado es más ordenada. Los átomos de carbono están dispuestos en una estructura de capas, y la presión entre capas es débil. Esto hace que tenga buena conductividad, conductividad térmica y lubricación.

En términos de conductividad térmica, la conductividad térmica del coque de petróleo fósil de grafito mejora significativamente. Puede transferir el calor con mayor eficacia. Esto hace que tenga ventajas en algunas aplicaciones que requieren una disipación de calor de alta eficacia. Como las piezas de disipación de calor en equipos electrónicos. Sin embargo, en comparación con el grafito natural, todavía puede haber una cierta brecha en la integridad y estabilidad de la estructura cristalina. Pero puede tener ciertas ventajas en coste y maquinabilidad.

Aplicaciones del coque de petróleo

En la industria del aluminio

En la industria del aluminio, el coque de petróleo se utiliza principalmente en la producción de materiales para ánodos electrolíticos de aluminio. El ánodo desempeña un papel importante en la conducción de la electricidad y la participación en las reacciones químicas en el proceso de electrólisis del aluminio. El coque de petróleo es el principal componente de ánodo material. Su calidad afecta directamente al rendimiento del ánodo y a la eficacia de la electrólisis del aluminio.

El ánodo fabricado con coque de petróleo de calcinación de alta calidad o coque de petróleo fósil de grafito tiene una baja resistividad, lo que puede reducir la pérdida de potencia y mejorar la eficiencia electrolítica. Al mismo tiempo, su buena estabilidad química puede resistir el fuerte ambiente corrosivo del proceso electrolítico y prolongar la vida útil del ánodo. En el aluminio En la industria del coque de petróleo se exigen estrictas especificaciones, como un bajo contenido de impurezas y una granulometría uniforme, para garantizar la estabilidad de la calidad del ánodo.

 Para la industria siderúrgica

En la industria siderúrgica, el coque de petróleo tiene muchas aplicaciones. Por un lado, puede utilizarse como potenciador del carbono en el proceso de fabricación del acero. En el proceso de fabricación del acero, el contenido de carbono del acero fundido se ajusta añadiendo coque de petróleo para satisfacer los requisitos de producción de las distintas variedades de acero.

Electrodo de grafito

Por otra parte, el electrodo de grafito fabricado a partir de coque de petróleo fósil de grafito desempeña un papel clave en la fabricación de acero en horno. El electrodo de grafito tiene una alta conductividad y resistencia a altas temperaturas. Pueden conducir una fuerte corriente en el horno eléctrico, producir alta temperatura para hacer que la chatarra de acero y otras materias primas se fundan. Y llevar a cabo la operación de fabricación de acero.

La industria siderúrgica tiene una gran demanda de coque de petróleo. Y la fluctuación de su precio tendrá cierta repercusión en el coste de producción. Al mismo tiempo, en el proceso de producción de acero, el uso de coque de petróleo también debe tener en cuenta su impacto en el medio ambiente. Por ejemplo, el control de las emisiones de polvo y óxidos de azufre generados por la combustión.

En el sector de la generación de energía

El coque de petróleo puede utilizarse como combustible en la industria de generación de energía. Y su valor calorífico es alto, lo que puede proporcionar una gran cantidad de energía térmica para la generación de electricidad. En general, el valor calorífico del coque de petróleo es de unos 30-35 mj/kg, que es competitivo con combustibles tradicionales como carbón.

Sin embargo, la combustión del coque de petróleo produce polvo, dióxido de azufre y otros contaminantes. Es necesario dotarlos de los correspondientes equipos de protección ambiental para su tratamiento con el fin de cumplir las estrictas normas de emisión al medio ambiente. Los cambios en los precios relativos a combustibles como el carbón también afectarán a las decisiones de selección de combustible de las empresas de generación de energía.

Otras aplicaciones industriales

Además de en las principales industrias mencionadas, también se ha utilizado ampliamente en otros campos industriales. Por ejemplo, en la industria química, puede utilizarse como materia prima para producir carburo de silicio y otros productos químicos.

En la industria de la fundición, puede utilizarse para fabricar machos de fundición, etc.

En la industria del vidrio, puede utilizarse como combustible en hornos de vidrio para proporcionar el calor necesario.

Y sus cenizas de combustión pueden utilizarse como una de las materias primas del vidrio para participar en el proceso de producción de vidrio.

En estas aplicaciones, se han aprovechado al máximo las características del coque de petróleo, como su alto contenido en carbono y cierto poder calorífico. Y sus especificaciones y requisitos de calidad varían en función de los diferentes requisitos de las aplicaciones industriales.

Conclusión

El coque de petróleo es un importante subproducto del refinado del petróleo, que tiene muchos tipos y ricas propiedades físicas y químicas. Desempeña un papel insustituible en muchos campos industriales. Conociendo su proceso de producción, sus características, sus métodos de identificación, su comparación con otros materiales de carbono y sus amplios campos de aplicación, podemos comprender mejor el valor y la importancia del coque de petróleo.