CARVÃO E COQUE

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1 INTRODUÇÃO
 Carvão é um combustível fóssil sólido
 Alta disponibilidade e distribuição geográfica mundial homogênea
 Principal uso na geração de energia elétrica
 Tendência de maior importância futura na produção de combustíveis líquidos
 Grande utilização na indústria siderúrgica empregado na forma de coque
 Possibilita vasta gama de derivados
 Alternativa ao petróleo
2 CARVÃO VEGETAL
 É produzido pelo homem através da carbonização da lenha
 A carbonização é um tipo de pirólise (lenta)
 Pirólise é a degradação térmica de um material sob atmosfera deficiente/ausente 
de oxigênio
 O resíduo sólido da pirólise é chamado coque
 O processo também produz gases e líquidos
2 CARVÃO VEGETAL
 O carvão vegetal tem densidade energética maior que a lenha
 Seu maior uso é industrial como combustível e como agente redutor na siderurgia
 Fabricação de cimento também consome quantidades razoáveis deste insumo
 Se empregado sistema de coleta, é possível aproveitar os gases e líquidos (gases 
condensáveis)
 Os gases condensáveis (líquidos) são chamados de alcatrão.
 Óleos encontrados no alcatrão podem ser utilizados na indústria química e 
alimentícia
2 CARVÃO VEGETAL
 O Brasil é o maior produtor de carvão vegetal do mundo
 Maior parte é utilizada nas indústrias siderúrgicas como substituto do coque
 Carvão vegetal tem vantagens socioambientais e econômicas. Porém a avaliação 
completa destas vantagens não é simples. 
 Como substituto do carvão mineral parece ser melhor sob o ponto de vista 
ambiental. É fonte renovável e aprisiona CO2.
 Balanço justo de vantagens entre carvão vegetal e mineral não é fácil de ser 
realizado. Deve-se avaliar toda a cadeia produtiva do carvão mineral e do carvão 
vegetal.
2 CARVÃO VEGETAL
Problemática do carvão vegetal:
 Condições desumanas dos trabalhadores;
 Gera desmatamento;
 Tecnologias de aproveitamento não otimizadas (baixo rendimento e desperdício de 
produtos)
2 CARVÃO VEGETAL
 Todos os processos de carbonização se baseiam na utilização de calor e atmosfera 
pobre em oxigênio
 Classificação dos sistemas de produção: fonte interna e externa de calor
 Em sistemas ideais de produção há a recuperação dos produtos líquidos e gasosos
 Seria bom para o país substituir o coque por carvão mineral. 
 Porém, tem-se limitações técnicas para siderúrgicas de grande porte. Também 
gastos significativos de investimento. Alteração da escala de produtividade.
3 CARVÃO MINERAL
 Carvão mineral é um agregado de substancias heterogêneas compostas de 
materiais orgânicos e inorgânicos, utilizado como combustível sólido
 Diferencia-se do petróleo por apresentar relação H/C menor e pelo estado sólido.
 Origem mais provável a partir de vegetação soterrada submetendo esta a pressões, 
temperaturas e ausência de oxigênio
 Evolução do carvão: turfa, linhito, sub-betuminoso, betuminoso (hulha) e antracito
 Quanto maior a evolução mais o teor de carbono fixo e menor a umidade 
3 CARVÃO MINERAL
 Apresenta estrutura molecular complexa e pouco conhecida
 Cogita-se apenas modelos de estrutura molecular
 Seus constituinte são na maior parte unidades aromática policíclicas
 Esta carência de conhecimento da estrutura molecular do carvão faz difícil o 
desenvolvimento e otimização da maioria dos processos que empregam o carvão, 
visto que as previsões cinéticas são muito simplificadas.
3 CARVÃO MINERAL
Principais usos:
 Maior parte destinada a produção de energia elétrica e na produção de ferro e aço
 No Brasil, o minério representa pouco mais de 1,5% da matriz de energia elétrica 
nacional. Isto se deve a vocação do país para hidrelétricas e baixa qualidade dos 
carvões nacionais.
3 CARVÃO MINERAL
Disponibilidade e distribuição geográfica
 É a maior fonte de carbono no planeta
 Bem distribuído geograficamente entre diversos países, ao contrario do petróleo
3 CARVÃO MINERAL
Aspectos ambientais:
 Uma das formas de produção de energia mais impactante
 Provoca degradação de áreas das áreas de mineração e drenagem ácida de minas
 Sua combustão emite CO2, CO, SOx, Nox - Compostos poluentes
 Sua posição vem se mantendo em alta apesar dos seus impactos negativos
 Isto se deve a otimização dos processos de utilização e às dificuldades tecnológicas 
dos recursos limpos e aumentarem sua participação na matriz energética
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
Quatro são as principais técnicas de aproveitamento do carvão:
 Combustão
 Pirólise
 Gaseificação
 Liquefação
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
COMBUSTÃO
 Reações de combustão visam a produção de calor (energia térmica)
 C, H, N, S e outros elementos são os principais constituintes dos combustíveis
 Portanto sua queima (combustão) gera:
C + O2  CO2
2C + O2  2CO
2H2 + O2  2H2O 
S + O2  SO2 
2S + 3O2  2SO3 
 Produtos ambientalmente indesejáveis
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
COMBUSTÃO
 Os reagentes da combustão são o combustível e o gás comburente
 Reações de combustão são reações de oxi-redução
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
COMBUSTÃO DO CARVÃO
 Visa na maior parte dos casos a produção de energia térmica (calor)
 Este calor é empregado principalmente nas indústrias
 Sociedade atual demanda produtos que são processados a base de calor
 Grande utilização em usinas termelétricas
 Para adequação do carvão ao processo são realizadas diversas análises do carvão. 
As principais são análise elementar e análise imediata.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
COMBUSTÃO DO CARVÃO
 Os tipos de combustão de carvão diferem-se entre si principalmente devido a 
diferenças nos reatores.
 Os principais tipos de retores de combustão são:
- Leito fluidizado
- Leito fixo ou de grelhas
- Pulverizado 
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
PIRÓLISE DO CARVÃO
 Definição vulgar é a “queima de um material na ausência de ar”.
 Definição científica é o aquecimento de um material em atmosfera controlado na 
qual não há oxigênio suficiente para iniciar uma chama de combustão.
 Neste caminho, o material é quebrado em substâncias que podem ser utilizadas 
como combustível e matéria-prima para produtos químicos. 
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
PIRÓLISE DO CARVÃO
 As maiores aplicações da pirólise são a produção de coque do carvão vegetal e o 
coque a partir do carvão mineral
 O coque é insumo necessário para a produção de ferro metálico
 Como produtos da pirólise sempre se incluem produtos sólidos (char), líquidos (tar) 
e gases
 As proporções relativas destes produtos depende do método de pirólise e dos 
parâmetros da reação tal como a temperatura e pressão
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
PIRÓLISE DO CARVÃO
 Pirólise lenta (carbonização) requer reação lenta em baixas temperaturas para 
maximizar o rendimento de resíduo sólido (char e alguns casos coque)
 Pirólise rápida visa a produção máxima de produtos gasosos e líquidos.
 Líquidos são frequentemente chamados de alcatrão.
 Alcatrão é um mistura complexa de hidrocarbonetos que podem ser processados 
para convertê-los em produtos químicos ou calor.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
PIRÓLISE DO CARVÃO
Há algumas variações da pirólise, e as vezes semelhantes ao processo de 
liquefação:
 pirólise (atmosfera inerte, N2, He etc.)
 hidropirólise (atmosfera de H2)
 A liquefação é um hidropirólise porém utilizando solvente líquido.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
PIRÓLISE DO CARVÃO - Mecanismos
 Os mecanismos reacionais da pirólise são extremamente complexos e 
ainda incertos
 A maioria dos pesquisadores propõem reações por radicaislivres.
 O carvão quando aquecido em atmosfera inerte em torno de 350-400⁰C 
quebra as suas ligações carbono-carbono por meio de cisão homolítica 
formando assim radicais livres altamente reativos (instáveis)
 Na pirólise há uma recombinação das estrutura molecular de forma 
estabilizar estes radicais. O que forma compostos de peso molecular 
elevado, maior parte sólido chamado char.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
 O objetivo da gaseificação do carvão é converter o carvão sólido em gás de 
síntese
 O gás de síntese é uma mistura gasosa composto principalmente por H2, 
CO e CH4.
 O gás de síntese pode ter diversos usos como por exemplo, geração de 
energia elétrica e síntese de produtos químicos.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
 A gaseificação é definida como a reação de um combustível sólido com um 
ou mais agentes gaseificantes, em temperaturas acima de 700⁰C para 
render um produto adequado para fonte de energia ou como matéria-
prima para síntese de produtos químicos, combustíveis e outros.
 Agentes gaseificantes comuns são: vapor d’água, ar, oxigênio ou uma 
misturas destes. 
 Sendo assim, a gaseificação é uma combustão incompleta utilizando 
atmosferas de agentes gaseificantes, sob condições bem controladas.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
A composição química e o uso futuro do gás produzido (syngas) variam 
dependendo dos seguintes parâmetros:
 Composição do carvão e rank
 Preparação do carvão (tamanho de partícula)
 Agentes gaseificantes empregados
 Condições de gaseificação: temperatura, pressão, taxa de aquecimento e 
tempo de residência no gaseificador
 Configurações da planta: sistema de alimentação, tipo de contato dos reagentes, 
modo de remoção das cinzas, tipo de aquecimento, método de limpeza do gás.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
A tecnologia de gaseificação de carvão pode ser utilizada em quatro 
sistemas de potencial importância:
 Produção de combustível gasoso para geração de eletricidade.
 Produção de substituto ao gás natural.
 Produção de gás de síntese para subseqüente produção de alcoóis, 
gasolina, plásticos, etc.
 Geração de combustível gasoso (de baixo ou médio poder calorífico) para 
usos industriais.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
 Produtos químicos que podem ser processados do gás de síntese bem 
como outras utilizações são ilustrados na figura que segue. Esta figura 
inclui processos que já têm sido comercializados ou estão atualmente sob 
desenvolvimento.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
 Produtos da gaseificação do carvão:
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
A gaseificação do carvão envolve duas etapas primários: 
 1) pirólise do carvão transformando-o em char 
 2) subsequente gaseificação do char produzido. 
 A primeira etapa ocorre entre 300 e 500⁰C. 
 Normalmente apresenta rendimento de 55% a 70% do carvão inicial. 
 Em temperaturas usuais de gaseificação, o estagio inicial se completa em segundos. 
 A gaseificação subseqüente do char é muito mais lenta, necessitando muito mais 
tempo para obter conversões sob condições praticáveis. 
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
 As propriedades do char variam conforme as condições da pirólise 
realizada. Diferentes condições de pirólise geram char com diferentes 
reatividades. Isto tem sido objeto de estudo de muitos pesquisadores, já 
que influenciará diretamente no processo de gaseificação.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
Principais reações no processo de gaseificação:
 C + O2  CO2 (exotérmica; predomina em baixas temperaturas)
 C + ½ O2  CO (exotérmica; predomina em altas temperaturas)
 C + H2O  CO + H2 (endotérmica; mais lenta que a reação acima)
 C + CO2  2CO (endotérmica; mais lenta que a reação acima)
 CO + ½ O2  CO2 (exotérmica)
 H2O + CO  H2 + CO2 (exotérmica, rápida)
 CO + 3H2  CH4 + H2O (metanação exotérmica)
 C + 2H2  CH4 (metanação exotérmica)
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DO CARVÃO
 Liquefação de carvão significa a conversão do carvão sólido em 
combustíveis líquidos. 
 Estes combustíveis líquidos podem ser refinados para produzir “transport 
fuels” (combustíveis para meios de transporte) e produtos químicos, tais 
como plásticos e solventes.
 A liquefação de carvão também é conhecida como coal-to-liquid ou CTL, e 
seu principal objetivo é quebrar as estruturas moleculares do carvão e 
adicionar hidrogênio nelas.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DO CARVÃO
 A composição dos produtos da liquefação é variável. 
 Esta variação depende do tipo utilizado de carvão, reator, solvente, 
contudo constitui-se principalmente de uma mistura de hidrocarbonetos 
numa faixa (range) bastante próxima do petróleo bruto. 
 Portanto, esta mistura necessita refino – operações de separação. A 
liquefação de carvão também produz gases ainda que em pequenas 
quantidades.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DO CARVÃO
 Dentre as técnicas de liquefação de carvão, as duas principais são a 
hidrogenação direta do carvão, comumente chamada de liquefação direta, 
e a outra é a liquefação indireta. Ambas requerem elevadas temperaturas 
e pressões na presença de catalisadores ou não.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DO CARVÃO
Liquefação indireta:
 Na liquefação indireta, o carvão é transformado primeiramente em gás de 
síntese.
 Este gás, composto majoritariamente de H2 e CO, é então convertido em 
produtos líquidos (gas-to-liquid).
 Este processo de conversão gas-to-liquid é conhecido também como 
síntese de Fischer-Tropsch. 
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DO CARVÃO
Liquefação indireta:
 A tecnologia de liquefação indireta é comercializada na África do Sul e 
produz cerca de um terço da gasolina e diesel do país. O gás natural 
também pode ser liquefeito dando origem a derivados similares aos do 
petróleo.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DO CARVÃO
Liquefação direta:
 O processo de liquefação direta consiste em converter o carvão sólido 
diretamente em líquido (coal-to-liquid) sem antes ter de gaseificá-lo.
 Para liquefação direta, o carvão é disperso em um solvente e aquecido sob 
altas pressões de hidrogênio para produzir petróleo sintético que pode ser 
refinado para dar combustíveis líquidos específicos
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DO CARVÃO
*Nesta apresentação, o tópico de liquefação de carvão será direcionado 
para a liquefação direta do carvão
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO
 Mecanismos reacionais complexos e indefinidos
 Geração de radicais livres através do aquecimento (assim como na pirólise)
 Estes radicais agora são estabilizados pelo hidrogênio fornecido ao sistema 
formando assim compostos de cadeias menores, mais próximos da fração 
leve do petróleo.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO
 Liquefação direta submete o carvão a pressões de hidrogênio (>100bar) e 
temperaturas relativamente elevadas (>400⁰C) utilizando um meio líquido 
(solvente) com habilidade de doar hidrogênio.
 Isto realizará a quebra das moléculas grandes do carvão em moléculas 
menores, com menor conteúdo aromático. 
 E por isto é um processo bastante visado, visto que seus produtos são 
muito próximos ao do petróleo leve.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃOReações de transferência de hidrogênio:
 As reações de transferência de hidrogênio que ocorrem durante as reações de 
liquefação de carvão são essenciais para a conversão das moléculas do carvão 
sólido para produtos líquidos.
 As reações de conversão requerem não somente a adição de hidrogênio, mas 
também a redistribuição dos átomos de hidrogênio já presentes nas moléculas 
do carvão.
 Com muita freqüência, solventes que são bom doadores de hidrogênio são 
utilizados em reações de liquefação para fornecer um meio fluido para os 
produtos, assim como fornecer uma conveniente fonte móvel de hidrogênio 
para a decomposição das moléculas do carvão.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO – Hidrogenação dos radicais livres
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO – Hidrogenação dos radicais livres
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO – Hidrogenação dos radicais livres
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO – Catalisadores
 Segundo Hirano e Kanda (2001), com a utilização de catalisador o hidrogênio pode 
ser transferido rapidamente para os radicais formados estabilizando-os, e assim 
formando produtos com alta relação H/C. Isto sob condições de reação 
relativamente brandas.
 Alguns pesquisadores sugerem que a função do catalisador é promover a 
transferência direta do hidrogênio da fase gasosa para os radicais livres do carvão. 
 Contudo a função exata do catalisador permanece ainda incerta.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO – Catalisadores
 O maior problema dos catalisadores para conversão de carvão é a dificuldade de 
recuperá-los para seu reuso, devido a difícil separação e/ou severa desativação 
devido aos minerais e/ou produtos carbonáceos. 
 Também, a dificuldade e o custo com a moagem dos catalisadores a base de ferro-
enxofre restringe o desempenho da liquefação de carvão. 
 O material catalítico mais convencional é o sulfeto de ferro nas suas várias formas. 
Catalisadores de ferro-enxofre têm sido empregados com sucesso na hidrogenação 
direta durante a liquefação do carvão em escala comercial. Hoje em dia eles são 
preferidos devido ao seu uso simples e também por razões econômicas.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO – Comercialização do processo
 Processo bastante utilizado durante a segunda guerra mundial para 
produção de combustíveis. 
 atualmente somente uma planta de liquefação direta está em operação 
em escala comercial. Esta planta está situada na China. 
 Porém, há várias plantas de liquefação indireta em funcionamento de 
escala comercial.
4 TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO DO CARVÃO
LIQUEFAÇÃO DIRETA DO CARVÃO – Comercialização do processo
 Este fato é devido a viabilidade da liquefação do carvão estar diretamente 
relacionada com o preço do petróleo. 
 Liquefação é um processo muito oneroso (alta pressão, temperatura, hidrogênio 
como insumo, equipamentos resistentes as condições necessárias)
 Soma-se ao fato o carência de conhecimento do processo, no quesito mecanismo 
das reações, o que faz limitada a otimização do mesmo. 
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
INTRODUÇÃO
 O ferro está presente na sociedade de forma maciça.
 Para se compreender a importância do coque é preciso ter noção do processo 
produtivo do ferro e aço. 
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
INTRODUÇÃO
Segundo (BARCELLOS, D. C; COUTO, L., p. 1):
 Os minérios de ferro são normalmente óxidos, e para obtenção de ferro metálico o 
oxigênio deve ser removido, em geral, combinando-se com o carbono. Como o 
ferro puro tem ponto de fusão acima de 1500⁰C, a redução do óxido, ou seja, a 
remoção do oxigênio resulta em ferro metálico sólido, quando realizado abaixo 
daquela temperatura. Se as condições químicas no interior do forno forem tais que 
o ferro seja enriquecido em carbono, ocorre um abaixamento do ponto de fusão e 
pode-se obter ferro líquido a 1200⁰C, chamado de ferro gusa ou ferro fundido (com 
cerca de 4% de carbono). Já o ferro com baixo teor de carbono (até 2%) é 
conhecido como aço. 
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
INTRODUÇÃO
 Então, o coque é o agente redutor, que retira o oxigênio do minério de ferro e o 
carvão é a matéria-prima para a produção de coque, que é produzido através da 
carbonização (pirólise) do carvão.
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
SÍNTESE DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE FERRO E AÇO
 O reator onde se produz o ferro-gusa é chamado de alto-forno
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
SÍNTESE DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE FERRO-GUSA
Figura 4 – Alto-forno siderúrgico.
Fonte: ROMEIRO, 1997.
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
SÍNTESE DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE FERRO-GUSA
Informações interessantes:
 O ferro-gusa é duro, quebradiço, com baixa resistência mecânica devido ao 
excesso de carbono.
 Cerca de 630Kg de coque produzem 1000Kg de aço.
 O coque siderúrgico é responsável por mais de 50% do custo da produção do 
ferro gusa e cerca de 20% do custo da fabricação do aço.
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
PRODUÇÃO DE COQUE
A utilização do carvão mineral diretamente como agente redutor não é adequada 
devido algumas desvantagens:
 baixo poder calorífico
 alto teor de impurezas, 
 baixa porosidade e resistência mecânica. 
 Sendo assim, o carvão mineral é submetido ao processo de coqueificação para 
obter um material mais adequado ao processo de produção do ferro gusa.
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
PRODUÇÃO DE COQUE
 Processo conhecido por coqueificação
 É realizado em unidades de coquerias
 Nestas unidades uma mistura de carvões é submetida a uma pirólise. 
 Esta pirólise provoca a liberação dos voláteis do carvão, resultando em resíduo 
sólido, poroso, infusível e rico em carbono chamado coque
 Há coquerias com e sem recuperação de subprodutos. Estes subprodutos pode ser 
empregados na fabricação de corantes, medicamentos, explosivos, borracha 
sintética, solventes etc.
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
O PROCESSO DE COQUEIFICAÇÃO
O carvão submetido ao processo de coqueificação passa pelas seguintes etapas:
 Perda de umidade: liberação de umidade (100-120⁰C);
 Desvolatização primária: primeiro estágio de coqueificação, liberação de hidrocarbonetos 
pesados e alcatrão (350-550⁰C);
 Fluidez: a carga se torna pastosa devido a quebra das pontes de oxigênio (450-600⁰);
 Inchamento: ocorre devido a difusão dos gases presentes na estrutura do material;
 Resolidificação: aqui ocorre a formação do semi-coque. Etapa determinante na qualidade do 
coque, pois conformará a estrutura física do coque (700ºC);
 Desvolatilização secundaria: ultima fase do processo de coqueificação, eliminando sobre 
tudo o hidrogênio. (800-1300ºC)
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
QUALIDADE DO COQUE
O coque deve satisfazer os requisitos exigidos no alto-forno:
 alto teor carbono
 boa combustão
 baixo teor de impurezas
 resistência mecânica 
 granulometria adequadas para suportar a carga e permitir a ascensão dos gases 
gerados no processo. 
 Estas características são obtidas através de um rigoroso controle de qualidade da 
matéria-prima e do processo de carbonização (pirólise).
 A dificuldade de se encontrar um único carvão que atenda estas necessidades, faz 
que na prática, geralmente sejam feitas misturas de diferentes carvões para então 
se produzir o coque. 
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
IMPUREZAS DO COQUE
 60% do enxofre do carvão fica retido no coque
 enxofre e fósforo são indesejáveis no ferro-gusa e no aço
 comprometem a qualidade do ferro e aço
 faz necessária uma maior carga de fundente noalto-forno
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
ESCÓRIA DA PRODUÇÃO DO FERRO-GUSA
 As principais aplicações das escórias produzidas no alto-forno são a produção de 
cimento (e derivados deste) e o uso para base de estradas.
5 PRODUÇÃO DE COQUE PARA SIDERURGIA
COQUE X CARVÃO VEGETAL
 O termo coque remete ao carvão que passou por processo de carbonização 
(pirólise) específico para produção de resíduo sólido com característica redutoras 
para a produção de ferro
 Enquanto o carvão vegetal, ainda que seja usado como agente redutor na 
siderurgia não é normalmente chamado de coque.
 O Brasil foi um dos poucos países no mundo a manter uma siderurgia com base no 
carvão vegetal como redutor. 
 Do ponto de vista ambiental a substituição do coque pelo carvão vegetal nas usinas 
siderúrgicas parece ser melhor, visto que a emissão de CO2 é menor além das 
florestas plantadas absorverem CO2.
 Porém esta migração não simples de se aplicar
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
INTRODUÇÃO
 A sociedade atual utiliza em massa os derivados de petróleo
 O caminho destes derivados até o consumidor é bastante longo, oneroso e 
complexo. 
 Devido a complexidade do assunto, para fins de entendimento do coque verde de 
petróleo a abordagem do assunto será focada na etapa de refino, ainda assim, de 
forma bastante resumida ocultando muitos detalhes existentes.
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
O PETRÓLEO
 O petróleo é uma mistura líquida de compostos orgânicos e inorgânicos predominando os 
orgânicos, tendo composição variável assim como o carvão. 
 Sua maior parte é constituída por hidrocarbonetos variando dos alcanos mais simples até os 
aromáticos complexos.
 Estes hidrocarbonetos podem ocorrer desde poucos carbonos até mais de 60 carbonos na 
estrutura molecular
 Os átomos de carbono podem estar ligados entre si através de ligações simples, duplas e 
triplas, e os arranjos moleculares podem ocorrer de formas diversas, abrangendo estruturas 
lineares, ramificadas, cíclicas, aromáticas e outras.
 A quantidade relativa de cada classe de hidrocarboneto presente varia de petróleo para 
petróleo, e é o que faz a diferença nas suas características.
 Além disso, o petróleo apresenta contaminações variadas de enxofre, nitrogênio, oxigênio e 
metais
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
O REFINO DE PETRÓLEO – Processos de separação 
 O petróleo bruto não tem muitas aplicações caso este não seja refinado. 
 O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos, dessa forma o refino consiste em 
separar esta mistura complexa em diversas frações para então estas serem 
processadas e comercializadas.
 Geralmente a destilação fracionada à pressão atmosférica é a etapa inicial de 
separação.
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
O REFINO DE PETRÓLEO – Processos de separação 
Destilação atmosférica
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
O REFINO DE PETRÓLEO – Processos de separação 
 As frações mais pesadas que não foram vaporizadas na torre de destilação atmosférica são retiradas 
no fundo da coluna, e são conhecidas como resíduo atmosférico ou resíduo de fundo. 
 Este resíduo é novamente destilado, porém agora uma destilação a vácuo, pois desse resíduo ainda 
podem ser retiradas frações importantes.
 A destilação a vácuo é a destilação do resíduo atmosférico (frações pesadas) em pressões sub-
atmosféricas (0,01 a 0,05atm) e reduz a temperatura de ebulição dos compostos
 Isto torna possível a recuperação de frações desejadas do resíduo atmosférico sem que ocorra 
decomposição térmica. 
 Neste processo é obtido o gasóleo leve e pesado. 
 A fração não vaporizada também se concentra no fundo da coluna e é chamada de resíduo de 
vácuo. 
 Este resíduo é constituído de hidrocarbonetos de alto peso molecular juntamente com impurezas 
concentradas, e pode ser vendido como óleo combustível ou asfalto. 
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
O REFINO DE PETRÓLEO – Processos de conversão
 Os processos de separação apresentam natureza física enquanto os processos de 
conversão são de natureza química e utilizam reações de quebra, reagrupamento e 
reestruturação molecular.
 O objetivo dos processos de conversão é transformar as frações de baixo valor 
comercial, obtidas nos processos de separação (gasóleos e resíduos de destilação), 
em outras frações com maior valor de mercado. 
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
O REFINO DE PETRÓLEO – Processos de conversão
Alguns principais processos de conversão segundo Mariano (2001) são:
 Craqueamento térmico
 Craqueamento catalítico
 Visco-redução
 Craqueamento catalítico
 Hidrocraqueamento catalítico
 Hidrotratamento/hidroprocessamento;
 Alquilação;
 Isomerização;
 Polimerização;
 Reforma catalítica;
 Tratamentos químicos;
 Coqueamento.
6 COQUE VERDE DE PETRÓLEO
COQUEAMENTO RETARDADO E O COQUE VERDE DE PETRÓLEO
 O coqueamento retardado é uma variação do processo de conversão de 
coqueamento. 
 É um processo de craqueamento térmico que objetiva o aumento da conversão dos 
resíduos de destilação do petróleo (resíduo de vácuo, resíduo atmosférico, óleos 
pesados), transformando-os em produtos mais leves e de maior valor comercial.
 Os produtos do processo de coqueamento retardado são gases, nafta, diesel, 
gasóleo e principalmente o coque verde de petróleo. 
 O coque verde de petróleo pode ser utilizado como combustível para geração de 
energia e servir como matéria prima para a manufatura de produtos de carbono e 
grafite, anodos para a produção de alumínio e eletrodos para a produção de 
fósforo elementar, dióxido de titânio, carbeto de silício e carbeto de cálcio.
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