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INFORMACION GENERAL SOBRE ALQUITRÁN

La brea

La brea es un residuo de la pirólisis de un material orgánico o destilación de alquitranes. Es sólida a temperatura ambiente y está constituida por una mezcla compleja de muchos hidrocarburos de las siguientes clases: hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) (alquil sustituidos, con el grupo ciclopentadieno, parcialmente hidrogenados, heterosustituidos, con grupos carbonilo, etc.), oligoarilos y ologoarilmetanos, compuestos policíclicos heteroaromáticos (benzólogos de pirrol, furano, tiofeno y piridina).

Las breas presentan un amplio intervalo de ablandamiento en vez de una temperatura definida de fusión. Cuando se enfría el fundido las breas solidifican sin cristalización. Los HAP constituyen el grupo de compuestos más abundantes en las breas. Según su estructura, pueden clasificarse en cata-condensados y peri-concensados. Los cata-condensados presentan átomos de carbono terciario comunes, como máximo, a dos anillos aromáticos, mientras que, en los peri-condensados, algún átomo de carbono terciario pertenece a tres unidades aromáticas. La diferente tipología de esas dos clases de compuestos poliaromáticos afecta a su comportamiento, por ejemplo a su reactividad térmica.

Tipología

Existen varios tipos de breas según su origen:

Breas de alquitrán de hulla: Es un residuo de la destilación o tratamiento térmico del alquitrán de hulla. Están constituidas por mezclas complejas de numerosos HAP y compuestos heterocíclicos. Esquema de la obtención de brea de alquitrán de hulla como subproducto de la coquización

Brea de petróleo: Son un residuos del tratamiento térmico y destilación de distintas fracciones del petróleo. En estas breas abundan los hidrocarburos aromáticos con sustituyentes alquilo y grupos nafténicos.

Brea Vegetal o de Biomasa: Se obtienen a partir de alquitranes de origen vegetal por procedimientos similares a los empleados en la fabricación de breas de alquitrán de hulla o petróleo.

Brea sintética: Se obtiene mediante "polimerización" de compuestos aromáticos puros como el naftaleno, o mediante pirólisis de polímeros. Su estructura y propiedades depende del compuesto de partida.

Las breas son pues subproductos de procesos de conversión de carbones, petróleo o biomasa. Es decir, son productos de, relativamente, poco valor añadido, que sin embargo son los precursores de de productos con un gran valor añadido como son los materiales de carbón.

Usos de las breas

Las principales materias primas para la fabricación de los materiales de carbón son las breas, principalmente las de alquitrán de hulla y petróleo y sus coques. La transformación de estos precursores en un material de carbón implica un proceso de tratamiento térmico denominado carbonización. De las condiciones de este proceso y de las características del precursor dependerán las propiedades o prestaciones del material de carbón resultante.

Las breas son también precursores de algunos tipos de fibras de carbono o de grafito. Para la obtención de este tipo de fibras la brea se somete a un tratamiento térmico para obtener la brea de mesofase. Ésta se somete a un hilado para obtener una fibra e brea (termoplástico, con algo grado de orientación de las moléculas a lo largo del eje de la fibra). Esta fibra se somete a una oxidación para obtener una fibra de brea de mesofase termoestable (con enlaces cruzados de oxigeno entre las moléculas que mantienen y bloquean la orientación). Finalmente, se someten a un proceso de tratamiento térmico en gas inerte que puede variar entre 1500 ºC y 3000 ºC para producir fibras de carbón o grafito, respectivamente. Obtención de materiales de carbón y materiales grafíticos a partir de brea Caracterización de las breas Las breas son los principales precursores de los materiales ce carbón y su caracterización estructural juega un papel muy importante en la predición de su comportamiento térmico. Los métodos mas utilizados por los fabricantes y usuarios para la caracterización de una brea son:

Punto de reblandecimiento: Es la temperatura a la cual la brea cambia de ser un sólido quebradizo a ser un fluido mas o menos viscoso. Puede variar entre 30 y 180 ºC.

Rendimiento en coque: Es el residuo sólido (coque) de la coquización de la brea a 900 ºC. Está relacionado con el rendimiento del material de carbón en el proceso industrial.

Temperatura de destilación de la 1ª gota y destilado a 360 ºC: Son respectivamente la temperatura a la que destila la primera gota y el porcentaje de material destilado hasta 360 ºC.

Estos parámetros, junto con el contenido en materias volátiles, son útiles para evaluar la potencialidad e emisiones de HAP de la brea.

Análisis Químico

Análisis elemental (C, H, O, N, S): La relación atómica C/H es indicativa del grado de aromatización de la brea Cenizas y su composición: Los contenidos en K, Na, V, etc. Son particularmente importantes en el consumo de los ánodos Söderberg utilizados en la obtención del aluminio. Insolubles en: quinoleina (IQ, o resinas a), Tolueno (IT) y n-Hexano (IH). Son los porcentajes de material soluble en cada uno de estos disolventes. A partir de estos se calculan las resinas b : IT-IQ resinas g : IH-IT

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