Thread Content
http://www.mhg114.com/forum.php?mod=viewthread&tid=106584 El carbón contiene compuestos volátiles como alquitrán y gas. El uso diferenciado del carbón consiste en separar, mediante la pirólisis, los diferentes componentes que contiene el carbón, como el metano, el hidrógeno, el alquitrán y el semicohque. La hidrogenación del alquitrán también permite producir gasolina y diésel. El uso diferenciado del carbón tiene dos ventajas prácticas: por un lado, se logra un uso más eficiente y completo de los recursos; por otro lado, el semicarbón se purifica mediante la pirólisis, convirtiéndose en un combustible limpio con bajos niveles de volatilidad y azufre. Al reemplazar al carbón tradicional por semicarbón, se puede reducir la contaminación del aire. Por lo tanto, el uso diferenciado del carbón es considerado por muchos expertos como una forma eficaz de utilizarlo de manera limpia y eficiente. Se trata de la solución más ideal para el procesamiento y uso del carbón, y también representa una dirección clave en el desarrollo de la industria del carbón durante el período “13º Plan Quinquenal”. La imagen muestra el proyecto de uso diferenciado de 10 millones de toneladas de carbón de la empresa Honghui Energy Chemical. (Foto de Wang Hong) Sin embargo, en la era de los bajos precios del petróleo, aunque el buen desempeño de las empresas que se dedican al uso diferenciado del carbón ha sido reconocido por la industria en los últimos años, los productos derivados del carbón, como la gasolina y el nafta, han experimentado una marcada disminución en sus precios ； Por otro lado, el semicohque, que es un producto importante derivado del uso diferenciado del carbón, enfrenta tanto un exceso de oferta como la falta de soluciones económicas para su utilización. Por lo tanto, la rentabilidad de toda la cadena de productos obtenidos a partir del uso diferenciado del carbón se encuentra en entredicho. En las entrevistas, los expertos del sector consideran que, en un momento en el que el uso diferenciado del carbón está ganando impulso, para que la industria pueda desarrollarse aún más, es necesario reflexionar detenidamente sobre las vías de comercialización de los productos derivados del carbón. Diésel: Es viable producir diésel que cumpla con las normas nacionales. Uno de los aspectos positivos del uso diferenciado del carbón es la posibilidad de producir diésel a partir de él. Tras la pirólisis del carbón se obtiene alquitrán de carbón; al hidrogenar este alquitrán se puede producir diésel. Este método requiere una inversión menor en comparación con la producción directa de aceite a partir del carbón o su producción indirecta. Sin embargo, el diésel producido presenta ciertas diferencias con respecto a los estándares nacionales para el diésel. Aunque tiene un punto de congelación bajo, bajo contenido de azufre y nitrógeno, sus valores de cetano y de aromáticos policíclicos son bajos. “Las propiedades generales del diésel obtenido por hidrogenación del alquitrán de carbón no cumplen con los estándares del diésel para vehículos de nivel nacional III. ”Zhang Jianqiang, vicepresidente ejecutivo de Gansu Honghui Energy Chemical Co., Ltd., dijo que el número de cetano del diésel obtenido mediante la hidrogenación del alquitrán de carbón es inferior a 40. La norma nacional III exige que el número de cetano del diésel utilizado en vehículos sea de al menos 49. Por lo tanto, este producto solo puede utilizarse como componente para mezclar con otros combustibles, y no puede ser utilizado directamente como combustible en los vehículos. En el futuro, el carbón seguirá ocupando un lugar preponderante en el consumo energético de nuestro país. Por lo tanto, su uso debe realizarse a través de procesos de conversión limpios y eficientes. La imagen muestra el proyecto de conversión integral de recursos de carbón, petróleo y gas de Yanchang Petroleum. (Foto: Guohua) Zhang Jianqiang afirmó que, en una época de altos precios del petróleo, el diésel producido mediante la hidrogenación del alquitrán de carbón no tiene problemas para venderse, y las empresas que se dedican a su producción han obtenido excelentes resultados económicos. Debido a la fuerte caída en los precios internacionales del petróleo crudo y a las continuas reducciones en los precios de los productos derivados del petróleo en el mercado interno, el precio del diésel producido mediante la hidrogenación del alquitrán de carbón ha descendido a unos 4000 yuanes por tonelada. Esto representa la mitad del precio que tenía en su punto más alto. Si se suma además el impuesto sobre el consumo de combustible, las empresas que producen diésel a partir de alquitrán de carbón prácticamente no obtienen beneficios, e incluso pueden terminar en pérdidas. Al mismo tiempo, se está acelerando el proceso de mejora de la calidad de los combustibles en nuestro país. A partir del 1 de enero de 2016, en las ciudades importantes de la región oriental, se comenzó a suministrar diésel común con un contenido de azufre similar al del diésel requerido por las normas Nacional IV. El 1 de julio de 2017, se inició el suministro generalizado de diésel común que cumpla con las normas Nacional IV en todo el país; al mismo tiempo, se detuvo la venta en el mercado nacional de diésel que no cumpliera con dichas normas. Ante la caída continua de los precios internacionales del petróleo y la mejora en la calidad de los productos derivados del petróleo, en los últimos dos años se han elevado en tres ocasiones consecutivas los impuestos sobre el consumo de dichos productos en el país. Por lo tanto, el gerente general de una empresa que está desarrollando un proyecto para el uso diferenciado del carbón, tuvo la idea de modificar las rutas de producción de los productos obtenidos a partir de la hidrogenación del alquitrán de carbón. Propuso dos posibles modificaciones: la primera consistiría en transformar el diésel obtenido por hidrogenación del alquitrán de carbón en diésel estándar de tipo National IV, para luego comercializarlo directamente en el mercado final ； En segundo lugar, el diésel o el alquitrán de hulla se utilizan para producir productos químicos, lo que permite evitar de manera adecuada el pago de impuestos sobre el consumo. Liu Huan Tian, ingeniero senior en Qilu Petrochemical, considera que es factible lograr que el diésel producido a partir del alquitrán de carbón cumpla con los estándares del diésel común de nivel IV y con los estándares del diésel para uso en vehículos de nivel IV, mediante su mezcla. El número de octano del diésel obtenido por síntesis de F-T es de 65. Además, no contiene azufre, nitrógeno, fósforo ni iones de metales pesados. El contenido de hidrocarburos aromáticos también es bajo. Sin embargo, su desventaja es que tiene un punto de congelación relativamente alto, y su densidad es menor que la del diésel habitual: solo algo más de 0,7 kilogramos por centímetro cúbico. El índice de octanaje del polimetoxidimetiléter alcanza un promedio de más de 76. Al añadirlo al diésel, se puede reducir su punto de congelación. Además, su contenido de oxígeno supera el 40%, lo que permite una combustión más completa del diésel y reduce significativamente las emisiones de contaminantes como los humos y las partículas. El diésel obtenido por hidrogenación del alquitrán de carbón, cuando se mezcla con diésel FTO y polimetoxi dimetil éter, puede cumplir con los estándares de diésel para vehículos de nivel nacional IV y V, pudiendo así llegar directamente al mercado final. Actualmente, aproximadamente dos tercios del consumo de diésel en nuestro país se concentra en sectores como las máquinas no rodantes y los vehículos de transporte fluvial; existe una gran demanda en el mercado. Li Baoming, viceingeniero de Shanxi Danfeng Chemical Co., Ltd., afirmó que el diésel producido mediante la hidrogenación del alquitrán de carbón, una vez mezclado con diésel FTO y polimetoxi dimetil éter hasta alcanzar los estándares requeridos, puede ser introducido directamente en el mercado final. Sin embargo, aún queda por determinar cómo se debe realizar esa mezcla y cuál será la proporción adecuada. El diésel obtenido por hidrogenación del alquitrán de carbón presenta un bajo índice de cetano, lo que indica una baja concentración de alkanos en sus componentes, y una alta concentración de nitrógenos y aromáticos. Por lo tanto, algunas empresas han planteado la posibilidad de extraer productos químicos de ellos, lo cual permitiría no solo aumentar el valor del producto, sino también evitar el impuesto al consumo. Pero, según lo que han podido averiguar los periodistas, aún no existe un soporte técnico sólido para extraer productos químicos a partir del diésel obtenido por hidrogenación del alquitrán de carbón. Los periodistas obtuvieron información de expertos de los institutos de diseño correspondientes: el contenido total de naftalenos en el diésel obtenido por hidrogenación del alquitrán de carbón es de aproximadamente el 54,67%. En teoría, es posible obtener aromáticos a partir de la craqueo del diésel. Sin embargo, la estructura de los naftalenos presentes en el diésel es compleja y difícil de analizar. Es complicado separar el diésel para obtener productos químicos con una pureza superior al 99,5%. Además, resulta difícil cuantificar la selectividad de los productos químicos obtenidos. Para lograr una conversión total en aromáticos monocíclicos, tanto desde el punto de vista tecnológico como del catalizador, se presentan dificultades. Tampoco se puede garantizar que todos los productos obtenidos sean aromáticos simples y eficaces. Según investigaciones realizadas por periodistas, actualmente Sinopec aún no ha logrado avanzar en la tecnología para producir aromáticos a partir de diésel. Lo que se hace actualmente es utilizar el diésel en procesos de hidrogenación para obtener componentes de gasolina con alto índice de octano, en lugar de extraer aromáticos. Nafta: La producción de aromáticos aún necesita ser verificada a nivel industrial. Los productos obtenidos por hidrogenación del alquitrán de carbón incluyen, además del diésel, también nafta. Al ajustar los catalizadores y las condiciones de operación, la proporción de nafta que se puede obtener puede llegar hasta el 35%–40%. Según lo que han podido averiguar los periodistas, en la actualidad el precio del nafta obtenida a partir de la hidrogenación del alquitrán de carbón es de aproximadamente 3800 yuanes por tonelada. Se trata de un precio muy bajo; si además se tuviera que pagar un impuesto sobre el consumo de 2300 a 2400 yuanes por tonelada, las empresas sufrirían pérdidas. El nafta es un material de partida importante para la producción de etileno y aromáticos. Entonces, ¿se puede utilizar también el nafta producido por hidrogenación del alquitrán de carbón para fabricar etileno y aromáticos? ¿O se pueden obtener aromáticos directamente a partir del alquitrán de carbón? Esto también se ha convertido en un problema que preocupa actualmente a los profesionales del sector. Algunos expertos del sector consideran que la ruta para producir aromáticos directamente a partir del alquitrán de carbón no es viable. Zhu Fangming, vicepresidente ejecutivo de Hunan Changling Petrochemical Technology Development Co., Ltd., dijo a los periodistas que el contenido de aromáticos en el alquitrán de carbón es alto. En teoría, se podrían obtener aromáticos mediante hidrocraqueo, pero los aromáticos obtenidos son una mezcla; sus componentes son demasiado variados y complejos. Es difícil determinar la proporción de benceno, tolueno, xileno y p-xileno. Los procesos de separación y purificación son complicados y difíciles. Es significativo producir benceno, tolueno y xileno a partir del alquitrán de carbón, así como el p-xileno, que es el más valioso desde el punto de vista comercial. Para que esto sea posible, es necesario lograr una selectividad alta y una pureza del 99,95%. Zhu Fangming señaló que, si no se logran tales estándares, la producción de aromáticos a partir del alquitrán de carbón solo podrá ser un concepto teórico. Wan Xuebing, gerente general de Shandong Zibo Taitong Catalysis Technology Co., Ltd., también considera que el contenido de aromáticos en el alquitrán de carbón es alto y que su composición es muy compleja. Por lo tanto, la separación y purificación con el objetivo de obtener aromáticos como benceno, tolueno, xileno y p-xileno no tiene un valor económico viable. Cuanto mayor es el contenido de alquanos en el nafta, mayor será también la cantidad de etileno, propileno y butadieno que se puede obtener mediante su cracking. Según las normas de Sinopec y CNPC para el nafta utilizada como materia prima en el proceso de cracking del etileno, se exige que el contenido de alquanos sea de al menos el 55%. Según investigaciones realizadas por periodistas, el contenido de alquanos en el nafta refinada obtenida mediante hidrogenación del alquitrán de carbón es de aproximadamente el 38%, mientras que en el nafta resultante del cracking este valor es de solo el 50%. Estos valores son insuficientes para cumplir con los requisitos necesarios como materia prima para el cracking del etileno. El nivel de contenido de aromáticos en el nafta determina directamente la cantidad de aromáticos que se pueden obtener, y también influye en la rentabilidad de la planta. El contenido de aromáticos es la cantidad total de aromáticos presentes en el nafta; se refiere a la suma del contenido de nauranos de cadena C6–C10 y del contenido de aromáticos de cadena C6–C10. A través de la reacción de reformado catalítico, los naftalenos C6 se convierten en aromáticos C6 (benceno), mientras que los naftalenos C7 se transforman en aromáticos C7 (tolueno). De forma similar, los aromáticos C7, C9 y C10 se convierten, mediante reacciones de disociación, en aromáticos C8 de alto valor agregado (mezclas de xileno) y benceno. Actualmente, el contenido potencial de aromáticos en el nafta obtenida por hidrogenación del alquitrán de carbón está entre el 45% y el 60%. Este valor es superior al contenido potencial de aromáticos en los materiales utilizados en el proceso de reingeniería convencional. Mediante la reingeniería de la nafta, se pueden producir benceno, tolueno y xileno, además de aromáticos pesados con más de 9 átomos de carbono. Los demás componentes pueden utilizarse como ingredientes para la formulación de gasolina de alto octanaje. Estos ingredientes pueden venderse directamente o bien las empresas pueden utilizarlos para formular su propia gasolina de tipo V. Al combinar estos ingredientes con gasolina catalítica, gasolina destilada directamente o gasolina alquilada, se logra que el contenido de aromáticos cumpla con los estándares de calidad de la gasolina de tipo V. Por lo tanto, algunos titulares de patentes tecnológicas y estudios de diseño proponieron varias vías para obtener productos terminados: una de ellas es la utilización del nafta para producir productos aromáticos como benceno, tolueno y xileno ； En segundo lugar, está la ruta de producción de aromáticos y productos de gasolina de alto octanaje. Los productos se ajustan según las fluctuaciones en los precios del mercado de aromáticos y gasolina. Si la escala de la planta es grande, se puede adquirir cierta cantidad de nafta con bajo contenido de aromáticos para su uso en la industria petroquímica ； En tercer lugar, después de extraer del nafta dos productos químicos como el ciclopentano, se procede a su isomerización para aumentar su índice de octano; posteriormente, estos productos se utilizan como componentes para la elaboración de gasolina de tipo Nacional V ； Cuarto, el nafta se utiliza en la industria química de precisión; tras la destilación, se obtienen isopentano, pentano, ciclopentano, hexano y ciclohexano. El pentano puede utilizarse como agente espumante, mientras que el ciclopentano sirve como refrigerante. El hexano y el ciclohexano, por su parte, se emplean como extractantes de alta precisión. “Sin embargo, por lo general, ahora es este experto quien propone una línea de productos, y ese otro experto quien propone otra. En realidad, todo esto aún no ha sido verificado a nivel industrial. ”Dijo Cao Xianyong, ingeniero senior de Gansu Honghui Energy Chemical Co., Ltd. Según Cao Xianyong, la conversión del nafta en aromáticos aún necesita ser verificada a nivel industrial. Los expertos consideran que la posibilidad de producir aromáticos se deriva, en su mayoría, de cálculos teóricos basados en el valor PONA (composición de alkanos, olefinas, cicloalcanos y aromáticos). ¿Cuál es la dificultad catalítica tras la reestructuración del nafta? Aumentará el gas seco y el gas licuado; ¿cuánto de ello se convertirá en estado líquido? Es muy difícil determinar estas cuestiones; aún es necesario verificarlas. ¿Y cuál es la rentabilidad después de la verificación? ¿Cuál es la periodicidad del proyecto? Por el momento, también se desconoce. Semicohque: Las formas de utilizarlo aún están en fase de estudio. En el proceso de aprovechamiento diferenciado del carbón, la pirólisis de 1 tonelada de carbón permite obtener aproximadamente 0,5 toneladas de semicohque. El uso del semicohque es clave para el aprovechamiento diferenciado del carbón; además, en situaciones de bajos precios del petróleo, también influye en la eficiencia de este tipo de aprovechamiento. Actualmente, el mercado del semicohque está en un estado de sobreoferta. Por lo tanto, los expertos del sector recomiendan que, para lograr un uso eficiente del carbón, sea necesario resolver adecuadamente el problema relacionado con el uso del semicohque. Desde el año pasado, la región de Yulin ha apostado por la etiqueta de “combustible limpio” con el objetivo de ampliar los canales de venta del semicohque. Se fomenta el uso del semicohque como sustituto del carbón utilizado en calderas pequeñas, para la calefacción doméstica y en la industria alimentaria. De este modo, se reducen los diversos precursores de la contaminación por smog generados por el uso del carbón en fines civiles. Esto contribuye a mejorar la calidad del aire en las ciudades y regiones afectadas. Además, también hay una marcada disminución en las emisiones de compuestos aromáticos policíclicos tóxicos en los espacios interiores de las viviendas. Sin embargo, debido a que la intensidad del semicohque es baja, el carbón obtenido tras su procesamiento no es lo suficientemente resistente; por eso, se rompe fácilmente durante el transporte a largas distancias. Además, su precio es más alto que el del carbón en bruto, por lo que a los usuarios les resulta difícil abandonar el uso del carbón en bruto en favor del semicohque. Por ello, sigue siendo muy raro que se utilice semicohque como combustible en aplicaciones domésticas. Generar electricidad con subcoque tampoco es más económico que con carbón vegetal. El precio del semicohque en el mercado siempre ha sido 200 yuanes por tonelada más alto que el del carbón en bloques. Además, el semicohque, tras el proceso de carbonización, contiene menos volátiles, por lo que no es fácil encenderlo por sí solo. Las calderas actuales para carbón pulverizado o de lecho fluidizado circulante están diseñadas para funcionar con carbón bituminoso. Si se utiliza semicohque, será necesario modificar y ajustar los equipos y los programas de control existentes, lo cual sin duda aumentará los costos. El semicohque puede utilizarse como materia prima para la gasificación, en combinación con proyectos de química del carbón como la síntesis Fischer-Tropsch, lo que permite obtener múltiples productos a partir del carbón y así lograr un uso eficiente de este recurso. Según las investigaciones, la utilización parcial del semicohque como sustituto del carbón vegetal en la producción de slurry de carbón para su gasificación ya se ha implementado a nivel industrial; la proporción máxima de uso puede llegar al 50%. Se sabe que, para poder obtener cantidades significativas de alquitrán y gas a partir del carbón, es necesario que su utilización se realice a escala industrial. Actualmente, los hornos de pirólisis de carbón son cada vez más grandes. Sin considerar el nivel de madurez tecnológica, los nuevos hornos verticales de destilación en seco, los hornos rotativos y los nuevos hornos de pirólisis en banda que se están construyendo permiten una producción anual de carbón pirrolizado que va desde los 100.000 toneladas en los hornos verticales tradicionales, hasta 300.000 o incluso 1 millón de toneladas. Esto sienta las bases para una utilización a escala industrial del carbón. Actualmente, en el país, la pirólisis de cada tonelada de carbón permite obtener aproximadamente 0,5 toneladas de semicarbón. Por lo tanto, en un proyecto de utilización diferenciada de 10 millones de toneladas anuales de carbón, se obtendrían 5 millones de toneladas de semicarbón al año. “Hay demasiado semicohque; no se puede utilizar todo. ” Así lo dijo Tang Hongqing, consultor de Beijing Zhongke Synthetic Oil Engineering Co., Ltd. Liu Siming, ingeniero senior del departamento de energía y química industrial del Instituto de Planificación de la Industria Petroquímica, dijo a los periodistas que, si se utiliza únicamente el semicarbono para producir slurry de carbón-hidrógeno y luego se procede a su gasificación, debido a las numerosas porosidades del semicarbono y a su gran superficie específica, la concentración del slurry resultante es baja. Además, la calidad del slurry no es buena. El contenido de carbono fijo alcanza entre el 80% y el 85%, lo que genera un alto consumo de oxígeno. Dado que el semicohque ya ha eliminado los componentes volátiles, un bajo contenido de estos hace que disminuya la reactividad de la sustancia, y también la tasa de conversión del carbono es más baja. El semicohque tiene un alto contenido de cenizas y una gran dureza; en algunos casos, el porcentaje de cenizas puede llegar al 35%. Por lo tanto, ya sea que se utilice para producir slurry de carbón o para la gasificación en polvo seco, es fácil que se obstruyan los reactores de gasificación. Además, el costo de producción de gas sintético eficaz también es elevado. “No faltan soluciones para el uso del semicohque, sino que no existen soluciones realmente buenas. Para utilizarlo exclusivamente mediante gasificación, es necesario pasar por un proceso que va desde las pruebas hasta su implementación a escala industrial. ” Dijo Tang Hongqing. Incluso algunos expertos del sector han sugerido que, si la gasificación del semicohque no es económica y no existe un buen modo de utilizarlo, el diésel obtenido mediante la hidrogenación del alquitrán de carbón producido por pirólisis no cumple con los **estándares** establecidos. En ese caso, sería más económico simplemente gasificar el gas y luego utilizar la síntesis Fischer-Tropsch para producir petróleo