Preparación en dos etapas de brea mesofásica a partir de brea de petróleo

Preparation in Two Stages of Mesophase Pitches from Petroleum Pitch

Se prepararon breas mesofásicas, precursoras de fibras de carbono de alto rendimiento, a partir de brea de petróleo mediante un tratamiento térmico en dos etapas, en un reactor capaz de tratar térmicamente 700 g de brea de petróleo bajo agitación. El proceso consistió en un pretratamiento bajo presión a 390, 410 y 430 °C en atmósfera de nitrógeno, a 0,9 MPa, durante tres horas, como primera etapa, seguido de otro tratamiento térmico bajo presión atmosférica, como segunda etapa. Para estudiar las propiedades de las muestras de brea de petróleo, durante el experimento se retiraron del sistema. Se utilizaron insolubles de quinoleína, insolubles de tolueno, contenido de mesofase y punto de reblandecimiento de las muestras para seguir el proceso de pirólisis. Los resultados revelaron ligeras variaciones en las propiedades de las breas producidas a 390 y 410 °C. Sin embargo, las muestras de brea producidas a 430 °C tenían puntos de reblandecimiento superiores a 300 °C, y contenidos de mesofase en torno al 70%.

INTRODUCCIÓN

Los piches son materias primas ricas en el elemento carbono y esenciales para la producción de diversos materiales. Se han utilizado como impregnantes para la fabricación de electrodos de grafito (con aplicación en la fabricación de acero), aglutinantes para la fabricación de pasta de electrodos Soderberg (con aplicación en la fabricación de aluminio), en la producción de coque para las industrias del acero y el aluminio, en la producción de grafitos especiales muy utilizados en la industria biomédica, en reactores nucleares y para la producción de fibras de carbono con un alto módulo de Young (alta rigidez) y fibras de carbono de bajo coste para uso general. Hasta hace poco, la mayoría de estas aplicaciones industriales se abastecían de alquitrán de hulla (generado en las coquerías de las acerías, a partir de carbón mineral). 

Sin embargo, este material es extremadamente tóxico y altamente contaminante. Por este motivo, en la última década se ha iniciado un movimiento para fomentar la sustitución de la brea por alquitrán de petróleo. La brea mesofásica puede obtenerse tanto de la brea de alquitrán como de la brea de petróleo. La brea de petróleo se produce a partir de petróleo decantado, que consiste en el residuo aromático resultante del craqueo catalítico del petróleo pesado. La brea de alquitrán presenta ventajas con respecto a la preparación de breas mesofásicas porque es más rica en hidrocarburos aromáticos, que facilitan la formación de mesofases. Por otra parte, la brea de petróleo no contiene insolubles primarios de quinoleína, que no favorecen la formación de mesofases.