coque de petróleo

El coque de petróleo es un producto residual de elevado contenido en carbono, resultante de la pirólisis de las fracciones pesadas obtenidas en el refino del petróleo, que ha pasado a través de un estado líquido cristalino (también denominado mesofase) durante el proceso de carbonización y que está constituido por carbono no grafítico pero grafitizable. Básicamente, se pueden clasificar los distintos tipos de coque de petróleo en cuatro calidades distintas:

La obtención de uno u otro depende, en parte, de las variables operativas, pero sobre todo de las características de los residuos de partida, los cuales tienen distinta procedencia.

Esquema de la producción de los distintos coques de petróleo

El crudo, previamente acondicionado, se somete a una destilación a presión ligeramente superior a la atmosférica en la que se obtienen, además de gases, naftas y otros destilados más pesados, un residuo que contiene la mayor parte del azufre, nitrógeno, metales pesados y fracciones pesadas del petróleo (asfaltenos, resinas, etc) denominado crudo reducido. Este crudo reducido suele alimentar una columna de destilación a vacío en la cual se obtienen una serie de fracciones y un nuevo residuo denominado Residuo de Vacío. Estos dos residuos van a dar lugar, dependiendo de las características del crudo de partida, bien al coque de combustión, o bien al regular. En muchas refinerías, con el fin de aumentar el rendimiento en determinadas fracciones ligeras (gasolinas, gas-oil, etc) existe otra serie de procesos como el craqueo catalítico o la pirólisis, los cuales dan lugar a otros residuos, con menos impurezas que los anteriores, denominados Aceite Decantado (el primero) y Fuel-Oil de Pirólisis (el segundo). Estos residuos una vez coquizados dan lugar al coque de aguja y al de recarburación, respectivamente.

Los residuos anteriormente mencionados se someten a un tratamiento térmico entre 400 y 600 ºC, obteniéndose un producto sólido primario, con un contenido en materia volátil entre un 6 y un 20%, que se denomina coque de petróleo verde. La técnica de carbonización, o coquización, de residuos de petróleo empleada por casi el 90% de la industria se conoce como coquización retardada. También existe la coquización en lecho fluidizado pero es menos utilizada.

El coque verde obtenido en el proceso de coquización no es, generalmente, utilizable en estas condiciones. Sólo para el coque combustible es suficiente este tratamiento térmico. El coque regular, utilizado en la fabricación de electrodos para la producción de aluminio por medios electrolíticos, debe ser tratado a una temperatura superior (1350 ºC aproximadamente) debido a su tendencia a contraerse cuando se le somete a un tratamiento térmico. El coque de aguja utilizado para la fabricación de electrodos de grafito se debe someter a una temperatura de 2600-2800 ºC para conseguir un material con las características apropiadas. Este tratamiento térmico más enérgico, a que son sometidos los coques verdes, se denomina calcinación y da lugar al denominado coque de petróleo calcinado. La calidad final del producto calcinado depende además de la propia calidad del material verde, de las condiciones de calcinación utilizadas, como son la velocidad de producción, la temperatura del horno, el tiempo de residencia y el procedimiento de enfriamiento, que a su vez dependen del equipo de calcinación que se utilice. Los dos equipos utilizables en la calcinación comercial del coque verde son el horno rotatorio y el horno de solera, siendo este último el más utilizado.

Los coques que presentan un mayor valor añadido son: el coque de recarburación, utilizado para ajustar el contenido en carbono del acero y por tanto con unas especificaciones muy restrictivas en cuanto al contenido en impurezas, y el coque de aguja, que debido a sus altas exigencias requiere de materias primas especiales (aceites de decantado) y una selección muy rigurosa de las variables de coquización y calcinación que optimicen la calidad del mismo. En un lugar intermedio se encontraría el coque regular, utilizado en la fabricación de ánodos para la producción de aluminio y con menores exigencias que los anteriores. El coque combustible es el más barato de todos, ya que además de ser el de más baja calidad no se somete al proceso de calcinación y se comercializa en su estado de coque verde. Este coque de petróleo es el de mayor producción a nivel mundial, lo que unido al descenso en la demanda que está experimentando por parte de sus consumidores tradicionales (centrales térmicas, industrias cementeras, etc.) hace necesario buscar nuevos campos de aplicación para dicho tipo de coque.

El coque de petróleo como aditivo en la producción de coques metalúrgicos