CAPITULO 4 TEORIAS SOBRE LA COQUIZACION DEL CARBON Distintos mecanismos formulados relacionados con el proceso de coquización. A partir de la mezcla de carbones para obtener coque. La investigación de la hulla sentó las bases para las teorías del desarrollo del proceso de coquización, fomentando técnicas, aumentando el límite de la ____ extraída por carbón coquizable Utilización de carbones e incluso lignitos para obtener coque de carbón. El carbón de hulla es el preferente y es el que se usa generalmente.
24.marzo.09 FISCHER Y GLUUD
Establece que si partimos de los resultados anteriores obtenidos en un proceso extractivo de los componentes de la hulla a base de benceno a alta T y P, se había llegado a la conclusión de que El carbón está constituido por un elemento inerte, carbón residual; un bitumen sólido (cuyos componentes químicos había definido como asfaltenos que darán lugar a materiales volátiles, que darán lugar al hinchamiento) y un bitumen oleaginoso que confiere aglutinación o aglomeración, al conjunto de carbones (aglomeración para un único carbón) (los maltenos). Para Fischer el carbón es una mezcla de estos tres Hizo una serie de experiencias y comprobó lo siguiente Si consideraba la parte inerte, R, y lo impregnaba con una disolución de maltenos. Eliminando el disolvente para diluir los maltenos, llegó a una mezcla RM que calentada en ausencia de aire daría lugar a un coque bien fundido, compacto y coherente, pero sin hinchamiento ya que la parte que confiere esos materiales volátiles que dan lugar al hinchamiento eran los asfaltenos. Conseguimos un coque sólido, compacto que carece de hinchamiento. Tendría buena resistencia metálica para soportar la carga del Fe y de materiales fundentes en un horno alto. Al ser tan compacto y no haber tenido hinchamiento, no tiene huecos y no se podría usar con un horno alto por el peligro de impedir que los gases salgan. Dichos gases que circulan por el horno conseguirán reducir el mineral de Fe a arrabio o Fe metálico. R con asfaltenos, la misma operación que antes: diluirlo y obtuvo una mezcla RA que en un proceso de calentamiento en ausencia de aire producía un coque muy hinchado (consecuencia del aporte de materias volátiles) pero poco aglutinado. ¿Y una aglomeración perfecta, debido a la ausencia del componente oleaginoso? Se ha deducido que: Los maltenos, bitumen oleaginoso, dan a la hulla una estructura aglomerante. Los asfaltenos confieren las características de hinchamiento.
Esta teoría ya no es admitida totalmente aunque ha servido de base para posteriores estudios como la teoría de oele. A esta teoría se debe la técnica de la Corrección de hullas defectuosas mezclando con otros carbones. Fischer y Gluud
R res + kole carbón residual, inerte, CARBOIDES o Compuestos de alto contenido en C o Compuestos de bajo contenido en H o Pocas materias volátiles
F fesbitumen Bitumen sólido, hinchamiento, ASFALTENOS o Productos con estructura cíclica o Productos con alto contenido en oxígeno o Materias volátiles
O oilbitumen bitumen oleaginoso, aglomeración, MALTENOS o Productos con CHO o Productos que funden con facilidad
De esta teoría, según las cantidades relativas de unos u otros (A, M y R) los carbones coquizan mejor o peor. Las partículas de fesbitumen y oilbitumen en el proceso de calentamiento dan lugar a las materias volátiles que se expanden y se desprenden. En otro caso el bitumen oleaginoso confiere la estructura aglomerada o aglutinada si se trata de una mezcla de carbones. 2º caso: semicoque
TEORIA DE GILLET Estima que toda la materia orgánica de un carbón coquizable funde francamente. Establece 5 etapas 1. Rebl Reblan ande deci cimi mien ento to
La masa se reblandece debido a la fusión de alguno de sus componentes. Para un líquido también. ¿Se aplica también a los gases? Aumenta para el gas La viscosidad desciende a mayor temperatura. 2. Fus Fusión ión fra fran nca La masa aumenta su fluidez de forma brusca. Todos los componentes en estado líquido. 3. Demixtion Se produce una separación de dos fases de forma que tendremos una fase “clara” que constituye la pared de cada burbuja generad… “gases” Y otra fase “negruzca” que envuelve a la clara. 4. Coag Coagu ulaci lació ón La fase negra se endurece recubriendo a la clara e impide que la burbuja aumente de volumen 5. Endu Endure recim cimie iento nto térmi térmico co La fase clara se deseca quedando una materia porosa endurecida a partir de 480º para casi todas las hullas. En los últimos años se ha demostrado que la fusión total no es cierta siempre. Esta teoría es ya inválida pero debido a los estudios de dilatación y plasticidad realizados en la caracterización de las hullas si ha contribuido mucho a la Teoría de la coquización moderna
TEORIA PETROGRAFICA DE OELE Esta teoría se ha basado en el conocimiento exacto de los distintos compuestos petrográficos. El comportamiento de los grupos de macerales es distinto en la coquización. VITRITA.- compuesto aglomerante del carbón que va a rellenar los espacios intergranulares como consecuencia del movimiento de los gases. Constituida por un bitumen que se descompone al elevar la temperatura y se endurece posteriormente. FUSITA.- parte de la durita no reblandecida. Se comportan como materia inerte (carbón residual) embebido en sus poros exteriores por el termobitumen La concentración de estos componentes inertes provoca una falta de aglomeración en el coque por falta de termobitumen. CLARITA.- (exinita, vitrinita) Tenemos termobitumen en zonas se producirá buena aglomeración de forma que si la concentración de los componentes inertes (fusita y parte durita) provoca una falta de aglomeración por falta es termobitumen.
Esta teoría ha ayudado a la síntesis del carbón artificial. Conseguir fabricar de alguna manera un carbón coquizable por dosificación de sus componentes petrográficas.
INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD EN EL PREOCESO DE COQUIZACION La velocidad de calentamiento de los hornos de coque es importante. Modificando la rampa de calentamiento, un coque que no coquice bien a 3º lo haga bien a 5º El calentamiento lento origina que el bitumen se evapore y desaparezca con elemento de hinchamiento de la masa reblandecida. Hoy día un horno eléctrico permite un control riguroso de la velocidad de calentamiento, ampliando loa limites de coquización de carbones jóvenes.
TEORIA DE VAN KEVLENER Es la más importante, Demás teorías obsoletas. Trata en dos etapas: 1. Cale Calent ntam amien iento to has hasta ta 500º 500ºC C 2. Cale Calent ntam amien iento to hasta hasta 1.000 1.000ºC ºC ETAPA 1 – hasta 500º - FASE DE CONDENSACION/ Si partimos de una hulla que contiene material de bajo peso molecular y alto no ser van a fundir, una parte evaporara lo que lo materiales que constituyen esa hulla de mayor masa molecular constituido una estructura de muchos grupos reactivos y pocas Muchos grupos R intensa: separación de agua y Pocos grupos R parte polimerizada: de carbono estructura química
1ª fase: gases, semicoque, alquitrán primario DIAGRAMA DE OSWALD
CONDENSACION PRIMARIA
HULLA
Material bajo PM
Material alto PM
Fusión
Estructura pocos grupos reactivos
Parte NO polimerizada, rica en H
Descomposición
Estructura muchos grupos reactivos
Condensación interna con separación de agua
Parte polimerizada empobrecida en H
Ruptura de cadenas y grupos laterales
Condensación interna
Carbono
Carbono
Evaporación
Agua 500ºC Alquitrán PRODUCTOS Primario Agua
Gas Primario
Pirólisis con separación de cadenas y grupos
Gases
Alquitrán Secundaria De alta T
Semicoque
Pirólisis Condensación con separación de H
Gases
Gases
Gas Secundario de alta T
1000ºC Productos
Reacción de gas y agua
Gases
Coque
Agua
