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El coque de petróleo, ¿una alternativa de bajo costo?


El coque de petróleo ha cobrado importancia como combustible industrial, sustituyendo al gas natural y al combustóleo en la industria cementera y acerera. Cuando un proyecto está bien fundamentado en lo económico, los ahorros por el uso del coque pueden ser significativos.

LUIS PUIG LARA*

En un entorno de combustibles a precios altos para el sector industrial, el empresario mexicano se ha dado a la tarea de desarrollar la utilización de combustibles de menor costo en sus plantas productivas.

El combustible ideal para utilizar en fuentes de calor ha sido el gas natural debido básicamente a su poder calorífico, limpieza y bajo costo de mantenimiento de los equipos, además de ser un combustible ambientalmente amigable por su bajo contenido de contaminantes. Sin embargo; con la llegada del nuevo milenio, el sector industrial mexicano ha sufrido el alza constante en los precios del gas natural que inciden fuertemente en sus costos de producción, provocando que, en un entorno globalizado, no se logre la competitividad requerida, sobre todo contra los productos del continente asiático.

Ante lo descrito anteriormente, desde hace poco más de diez años, se ha estado desarrollando una tecnología que permita la utilización de coque de petróleo en hornos (rotatorios y verticales). Tales desarrollos implican la adecuación de equipos de quemado de combustibles en estado gaseoso o líquido para quemar un combustible en estado sólido que es atractivo básicamente por su bajo costo. Este trabajo es particular para cada empresa dependiendo del tipo de horno, quemadores y antigüedad del equipo. La adecuación ideal de los equipos implica la utilización de sistemas de simulación e ingeniería del más alto nivel.

El coque de petróleo es un subproducto que se obtiene en los procesos de refinación de petróleo crudo y constituye esencialmente el llamado “fondo del barril”. Al extraer la totalidad de líquidos que contiene el crudo mediante procesos físicos con el fin de producir la mayor cantidad de combustibles de alto valor, se obtiene un producto sólido que en una base seca consiste de aproximadamente 85 por ciento carbón, 10 por ciento volátiles y 5 por ciento azufre. Dado su alto contenido de carbón, el coque de petróleo es una excelente fuente de calor. Sin embargo, como tal, las propiedades del coque de petróleo varían de acuerdo a la corriente de crudo utilizada en el proceso de refinación.

El coque de petróleo está cobrando importancia como combustible industrial, ya que resulta atractivo como sustituto de gas natural y de combustóleo por los ahorros que se pueden generar. A raíz del incremento en los precios del gas natural, algunos industriales del cemento hidráulico, industrias básicas del hierro y del acero y autogeneradores de electricidad han optado por aprovechar tecnologías que emplean como combustible al coque de petróleo, buscando principalmente la reducción de costos. En los últimos años, la rama del cemento hidráulico en México ha reconvertido sus instalaciones productivas para quemar coque de petróleo, ubicándose como el principal consumidor de este energético con un 71.2 por ciento de la demanda. Asimismo, las pruebas de arranque de las plantas de autogeneración eléctrica se ubicaron en segundo lugar con un 11.4 por ciento. El resto de la demanda lo constituyen algunas industrias del acero y química, entre otras, quienes en conjunto sumaron una participación del 17.4 por ciento.

La calidad del coque de petróleo se caracteriza por su poder calorífico, composición química, contaminantes y sus propiedades físicas, en particular la dureza, la cual se mide por el índice de dureza para moler (HGI por sus siglas en inglés). El poder calorífico se sitúa entre los 14 mil a más de 15 mil BTU por libra dependiendo del porcentaje de humedad. La dureza es la primera cuestión a considerar. Con un material muy duro, se consume más energía y se utilizan mas componentes en el proceso de molienda para alcanzar la medida requerida de la partícula para la combustión.

La primera preocupación en los proyectos de conversión de coque de petróleo se refiere a los efectos de emisión de óxidos de nitrógeno (Nox), dióxido de azufre (SO2) y metales.

(1) NOx: Para el caso de combustibles de la refinación (entre ellos el coque de petróleo), la formación de NOx en la flama de hornos es por la ruta de combustible. Para el caso de gas natural, la formación de NOx es por la ruta térmica. La combinación de técnicas de simulación y determinados tipos de coque de petróleo contribuyen a que las emisiones estén dentro de límites permitidos.

(2) SO2: Aunque el uso de coque de petróleo aumenta la concentración de azufre, este puede ser manejado mediante diversas técnicas (conversión de CaO a CaSO4, CaSO4 se convierte a CaCo3 + Na2SO4, y finalmente Na2SO4 se convierte en yeso; también mediante el uso de “scrubber” se reduce a 3–5 ppm de SO2).

(3) Metales: Debido a su baja volatilidad no se tiene problemas para su manejo.

Para el manejo y preparación del coque de petróleo se deben definir los requerimientos del sistema de preparación de combustible. Contando con la ingeniería adecuada se deben realizar los trabajos para instalar la molienda, almacenamiento y transporte del producto al horno de quemado, y ahí trabajar en el sistema que recibe y dosifica el producto al quemador.

Por ello, si en su empresa están realizando evaluaciones para utilizar coque de petróleo como combustible, será necesario encargar un estudio de factibilidad para cada caso en particular, ya que si bien es cierto que el precio regular del coque de petróleo está por debajo del precio del gas natural o del combustóleo, el costo de manejo, transporte y adecuación de los sistemas de quemado pueden traducirse en gastos excesivos si no son manejados de forma apropiada.

*Ingeniero químico, egresado de la ESIQIE del Instituto Politécnico Nacional. Trabajó 29 años para la industria petrolera estatal (Pemex), jubilándose en 1998 como director general de Pemex Petroquímica, donde participó activamente en los procesos de desincorporación de este sector. Actualmente, es consultor en materia de energía y medio ambiente a través de su empresa Consultores Empresariales Puig,S.C., constituida desde 1998. Es consultor del Grupo Diavaz y vicepresidente nacional de Hidrocarburos de la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción (cempu1@aol.com).