Спосіб запобігання утворенню пилу із зернистих матеріалів

1. Спосіб запобігання утворенню пилу із зернистих матеріалів, який полягає в тому, що a) беруть зернистий матеріал, б) готують композицію, яка містить гліцериновмісний побічний продукт, одержаний в процесі переробки щонайменше однієї жировмісної речовини, вибраної з групи: рослинні олії та тваринні жири, з одержанням естерів жирних кислот, і в) вносять у цей зернистий матеріал зазначену композицію у кількості, що є ефективною для змо C2 2 (19) 1 3 гліцероловмісні співпродукти процесу обробки тригліцериду. У заявці США 2005/0087720 АІ описано композиційні засоби звільнення від льоду і засоби проти обмерзання, які містять коротколанцюгові поліоли, включаючи гліцерол і різні зволожуючі агенти, антиоксиданти/консерванти, буфери і/або знижувачі точки замерзання. "Звільнення від льоду" тут означає видалення вже сформованих замерзлих осадів з поверхні. "Засоби проти обмерзання" означає тут нанесену на поверхню рідину, що відвертає замерзання, до появи льоду для зниження точки замерзання будь-яких осадів, що контактують з цією поверхнею, для відвертання їх перетворення у лід. Винахід стосується композицій, призначених для контролю пилу і/або контролю замерзання, які містять гліцериновмісні співпродукти процесу виготовлення біодизелю або реакцій трансестерифікаці з участю тригліцеридів. Композиції для контролю пилу і контролю замерзання згідно з винаходом є економічними, сприятливими до довкілля і походять від відновлюваних джерел. В одному з втілень винахід стосується способу відвертання агломерації зернистого матеріалу і його налипання на поверхнях, відкритих для цього матеріалу, до досягнення температури замерзання, який включає: a) наявність неагрегованого матеріалу; b) приготування композиції, що містить гліцериновмісний співпродукт, утворений у процесі виготовлення жирнокислотних естерів з щонайменше одного масла, вибраного з групи, яку складають рослинне масло і тваринні жири; і c) нанесення на неагломерований зернистий матеріал зазначеної композиції у кількості, достатній для відвертання агломерації цього зернистого матеріалу і його налипання на поверхнях після піддання цього зернистого матеріалу дії зазначених температур замерзання. В іншому втіленні винахід стосується способу відвертання утворення пилу з зернистих матеріалів, який включає: a) наявність неагрегованого матеріалу; b) приготування композиції, що містить гліцериновмісний співпродукт, утворений у процесі виготовлення жирнокислотних естерів з щонайменше одного масла, вибраного з групи, яку складають рослинне масло і тваринні жири; і c) нанесення на неагломерований зернистий матеріал зазначеної композиції у кількості, достатній для змочування поверхні цього матеріалу і суттєвого відвертання утворення пилу з цього зернистого матеріалу. В іншому втіленні винахід стосується способу відвертання утворення пилу з ґрунтової дороги, який включає: a) наявність ґрунтової дороги; b) приготування композиції, що містить гліцериновмісний співпродукт, утворений у процесі виготовлення жирнокислотних естерів з щонайменше одного масла, вибраного з групи, яку складають рослинне масло і тваринні жири; і c) нанесення на ґрунтову дорогу зазначеної композиції у кількості, достатній для змочування 95292 4 поверхні цієї цього матеріалу і суттєвого відвертання утворення пилу з цієї ґрунтової дороги, Винахід передбачає використання гліцериновмісних співпродуктів реакцій трансестерифікації з участю тригліцеридів, включаючи процеси виготовлення біодизелю, для відвертання агломерації і налипання зернистих матеріалів на поверхні при температурах нижче точки замерзання і для відвертання утворення пилу з зернистих матеріалів і ґрунтових доріг. Співпродукт гліцерин, отриманий, як описано тут, є економічно вигідним і "сприятливим до довкілля", тобто є нетоксичним, нешкідливим, здатним до біорозкладання і/або походить від відновлюваних джерел. "Реакцією трансестерифікації з участю тригліцеридів" є розщеплення тригліцеридних естерів, отриманих з рослинних олій і/або тваринних жирів у присутності основи і моногідрокси-спирту, наприклад, метанолу або етанолу, для отримання моноестерів жирних кислот, що включають первісні тригліцериди. Тригліцериди, головні компоненти тваринних жирів і рослинних масел, є естерами гліцеролу, тригідроспирту, утвореними з різними жирними кислотами різної молекулярної маси, пов'язаними з конкретним жиром або олією. Найбільш типовими джерелами жирних кислот є природні жири і масла, включаючи пальмітинову, стеаринову і лінолеву кислоти. Типові жири і масла, що використовуються у реакціях трансестерифікації, описаних тут, включають сало, сире талове масло, не очищені рослинні олії, соєве, гірчичне, канольне, кокосове, рапсове, пальмове масла, тельбух птиці, рибні жири, відпрацьовані кулінарні масла і/або продукти жироуловлювача тощо. В одному з втілень гліцериновмісний співпродукт отримують з процесу виробництва біодизелю. Біодизель є заміщуючим паливом з більш чистим згорянням, виготовленим з природних відновлюваних джерел. Наприклад, біодизель може включати алкіл-естери жирної кислоти, які є замісниками дизелю, але з більш чистим згорянням, отримані з відновлюваних джерел, наприклад, нових і відпрацьованих рослинних масел і тваринних жирів. За даними Американського центру даних палива Департаменту Енергії США приблизно 55 % біодизелю виробляють з рециклізованого жиру або масліної сировини, включаючи рецикльований кулінарний жир. Інша половина виробництва припадає на рослинні масла, найдешевшим з яких є соєве. Виробництво сої ініціюючим фактором комерціалізації біодизелю внаслідок надмірної продукції, надлишку продукту і падіння цін. Те ж стосується рецикльованого жиру і виробництва тваринних жирів, причому ця сировина є дешевшою за соєве масло. Ці джерела разом забезпечують сировину, достатню для виробництва 1,9 млрд галонів (6,9 млрд л) біодизелю. Біодизель звичайно отримують за допомогою хімічного процесу, який називають трансестерифікацією, в якому рослинне масло або тваринні жири перетворюються в алкіл-естери жирних кислот і гліцеринові співпродукти. Жирні кислоти і алкілестери жирних кислот можуть бути отримані з ма 5 сел і жирів каталізованою основою трансестерифікацією масла, прямою каталізованою кислотою естерифікацією масла і перетворенням масла у жирні кислоти з подальшою естерифікацією у біодизель. Більшість алкіл-естерів жирних кислот отримують з каталізом основою. Взагалі як каталізатор може бути використана будь-яка основа для трансестерифікації масла у виробництві біодизелю, хоча найчастіше для цього використовують гідроксид натрію або гідроксид калію. У процесі виробництва біодизелю масла і жири можуть бути фільтровані і заздалегідь оброблені для видалення води і забруднювачів. Якщо присутні вільні жирні кислоти, вони можуть бути видалені або перетворені у біодизель з використанням спеціальної процедури попередньої обробки, наприклад, каталізованою кислотою естерифікацією. Попередньо оброблені масла і жири можуть бути змішані з спиртом і каталізатори (наприклад, основою). Як основу для цієї реакції звичайно використовують гідроксид натрію або гідроксид калію, розчинені у спирті (звичайно етанолі або метанолі), для отримання алкоксиду, з стандартним перемішуванням. Слід відзначити, що для цього може бути використана будь-яка основа. Алкоксид після цього може бути завантажений у закритий реакційний резервуар з подальшим доданням масел і жирів. Суміш закривають і витримують при приблизно 71 °C (160 F) протягом приблизно 1-8 год., хоча у деяких випадках рекомендованою є кімнатна температура. Після завершення реакцій молекули масла (наприклад, тригліцериди) гідролізуються з утворенням двох головних продуктів 1) фази сирих алкіл-естерів жирних кислот (тобто фази біодизелю) і 2) фази гліцеринового співпродукту. Звичайно фаза сирих алкіл-естерів жирних кислот утворює шар над більш щільною фазою гліцеринового співпродукту. Оскільки фаза гліцеринового співпродукту є щільнішою за фазу біодизелю, вони можуть бути розділені силою тяжіння. Наприклад, фаза гліцеринового співпродукту може бути просто відведена з відстоювального резервуару. У деяких випадках для прискорення розділення фаз може бути використана центрифуга. Фаза гліцеринового співпродукту звичайно складається з суміші гліцерину, метилових естерів, метанолу, ОРБГ (органічна речовина без глщеролу), неорганічних солей і води ОРБГ звичайно складається з мил, вільних жирних кислот і інших забруднень. Метилові естери і метанол звичайно присутні у кількості від приблизно 0,01 % до приблизно 5 %. Типові неорганічні солі включають, наприклад, солі натрію (наприклад, хлориди і сульфати), калію і/або кальцію. В одному з втілень, співпродукти можуть містити від приблизно 0,01 % до приблизно 15 % (за масою) неорганічних солей. У цьому втіленні неорганічні солі вибирають з хлориду натрію, хлориду калію, хлориду кальцію і їх сумішей. В одному з втілень гліцериновмісний співпродукт містить приблизно 45-90 % (за масою) гліцерину, від приблизно 5 % до приблизно 50 % (за 95292 6 масою) води і від приблизно 0,01 % до приблизно 15 % (за масою) неорганічних солей. Гліцериновмісний співпродукт може бути, як варіант, розріджений належним розріджувачем для зниження вартості обробки кв. метру поверхні. Бажаним розріджувачем є вода. Кількість розріджувача залежить від умов і може бути визначена на місці використання залежно від природи речовини (ґрунтові дороги, вугілля, пісок тощо) і температури у момент внесення. В одному з втілень гліцериновмісний співпродукт розріджують на приблизно 10-400 % (за масою) водою (відносно маси зазначеного співпродукту). Було виявлено, що застосування композицій, що містять гліцериновмісні співпродукти, описані вище, ефективно відвертають агломерацію зернистих матеріалів і налипання зернистих матеріалів на поверхні при температурах нижче точки замерзання. Це явище називають "кондиціонуванням замерзання". Не обмежуючись теорією, можна вважати, що кондиціонування замерзання є наслідком послаблення зв'язків, що забезпечують формування кристалів льоду, і викликається дією гліцерину і інших забруднень, що містяться у співпродукті, відвертаючи цим агломерацію зернистого матеріалу у суцільну масу. Отже, у цьому випадку, хоча вода, що міститься у зернистому матеріалі замерзає, сам зернистий матеріал не змерзається у суцільну масу. Отже, кондиціонування замерзання відрізняється від видалення льоду, при якому сформований лід перетворюється у воду завдяки зниження точки замерзання води, або під дією антифризу, коли на поверхню або матеріал діє агент, який перешкоджає утворенню льоду при контакті з поверхнею або матеріалом внаслідок осадження. Важливим є також те, що доза, потрібна для кондиціонування замерзання, є значно нижчою за дозу, потрібну для видалення льоду або відвертання замерзання. Наприклад, тонна вугілля може містити 8 % (160 фунтів (72 кг) води. Для зниження точки замерзання вод до -25 F (-32 °С) вугілля має бути оброблене приблизно 85 фунтами (38,5 кг) чистого гліцерину. На відміну від цього агломерація вугілля при тій же температурі може бути ефективно відвернута введенням композиції, що містить 2-3 фунти (0,9-1,35 кг) гліцериновмісного співпродукту, до неагломерованого вугілля. Цей приклад показує, що, хоча волога, що міститься у вугіллі, обробленому згідно з винаходом, замерзає, вугілля залишається неагломерованим і придатним для подальшої використання після обробки дозою, що є малою часткою дози, потрібної для усунення льоду. Згідно з винаходом, спосіб відвертання агломерації зернистого матеріалу, наприклад, вугілля, скалок деревини, добрив і агрегатів, і їх налипання на поверхнях при температурах нижче точки замерзанні включає введення у зазначений зернистий матеріал гліцериновмісного співпродукту, поки цей зернистий матеріал знаходиться у неагломерованому стані, у кількості, що ефективно відвер 7 тає агломерацію матеріалу при температурах нижче точки замерзання. Тут "агрегатами" є суміші зернистих мінеральних матеріалів, включаючи шахтні і мінеральні руди, пісок, гравій, фосфат, кальциновану соду, каолін, кварц, цемент, залізо, таконіт, алюмінієвий боксит тощо. При контролі замерзання гліцериновмісний співпродукт розріджують водою для отримання композиції, що містить від приблизно 20 % до приблизно 60 % (за масою) гліцерину. Наприклад, щоб відвернути агломерацію вугілля на тонну вугілля витрачається від приблизно 2 до приблизно 4 пінт (1,2-2,4 л) композиції з гліцериновмісним співпродуктом. Було показано, що така кількість ефективно послабляє кристали льоду і відвертає агломерацію при морозній погоді. Композицію вводять у зернистий матеріал, поки він знаходиться у неагломерованому вільно текучому стані, наприклад, обприскуванням матеріалу під час висипання з бункеру для транспортування на конвеєрі. У деяких втіленнях композицію вводять у зернистий матеріал у кількості від приблизно 200 до приблизно 1400 г гліцерину на тонну зернистого матеріалу. Винахід забезпечує ефективний контроль замерзання, відвертаючи замерзання і агломерацію зернистих матеріалів, наприклад, вугілля. Несподіваною перевагою гліцериновмісного співпродукту є його здатність знижувати його точку замерзання. Винахід дозволяє досягти більшого зниження точки замерзання, ніж очікувалось Наприклад, 50 %-й водний розчин чистого гліцерину замерзає при приблизно -27,2 °C (-17 °F) 50 %-й водний розчин бажаної рецептури згідно з винаходом замерзає при приблизно -40 °C (-40 °F). Таким чином, композиції згідно з винаходом можуть використовуватись навіть в умовах Арктики як агент, що контролює агломерацію/налипання пилу, оскільки така композиція не замерзає при зберіганні або використанні. Тому не виникає необхідності додавати у композицію знижувачів точки замерзання. У деяких втіленнях гліцериновмісний співпродукт має точку замерзання щонайменше приблизно -35 °C. Композиції винаходу також контролюють пил завдяки природним зв'язуючим і зволожувальним властивостям. Відповідно, у деяких втіленнях винахід надає спосіб відвертання пилоутворення з зернистих матеріалів, який включає додання композиції з гліцериновмісним співпродуктом у кількості, здатній ефективно змочувати поверхню зернистого матеріал і відвертати цим пилоутворення. Композицію згідно з винаходом можна застосовувати з будь-якими зернистими матеріалами, здатними створювати пил, при їх порушенні, роботи з ними або обробці. У деяких втіленнях зернисті матеріали належать до групи, яку складають вугілля, деревинні скалки, добрива, ґрунт, багно і агрегати. В інших втіленнях винахід стосується способів відвертання пилоутворення з ґрунтових доріг, які включають додання композиції з гліцериновмісним співпродуктом у кількості, достатній для ефектив 95292 8 ного змочування поверхні дороги і відвертання цим пилоутворення. "Ґрунтовими дорогами" є небруковані поверхні, включаючи шляхи, стежки, коли, місця паркування тощо і бруковані поверхні, описані вище, включаючи пилоутворюючі зернисті матеріали, наприклад, багно, пісок, гравій тощо. При застосуваннях для контролю пилу гліцериновмісний співпродукт звичайно розріджують водою для отримання композиції, що включає від приблизно 20 % до приблизно 80 % (за масою) гліцерину. У втіленнях контролю пилу композицію вносять у зернистий матеріал дозами від приблизно 200 до приблизно 2400 г гліцерину на тону зернистого матеріалу. При використанні на ґрунтових дорогах композицію можна вносити на дорогу дозами від приблизно 200 до приблизно 1000 г гліцерину на кв. фут (0,09 кв. м) поверхні дороги. Винахід ілюструється наведеними далі прикладами, що не обмежують об'єму винаходу. Приклад 1: Контроль пилу Розчин сирого гліцерину, отриманого з процесу синтезу біодизелю, який містить приблизно 80 % (за масою) гліцерину, приблизно 10-11 % (за масою) води, приблизно 7 % (за масою) хлориду натрію і приблизно 1-2 % (за масою) жирних кислот і їх метил-естерів, розріджують доданням 100 % (за масою) води і отримують 40 %-й розчин композиції з сирим гліцериновим співпродукт, який наносять на запилену дорогу у кількості 1 кварта (1,4 л) на кв. ярд (0,82 кв. м). Розріджений сирий гліцерин дуже ефективно знижує пилоутворення від проїзду транспортних засобів. Утворення дорожнього пилу відвертається на 4 тижні перед наступним обслуговуванням. Існуюча практика контролю дорожнього пилу передбачає використання води або солі. Такі способи забезпечують пригнічення пилоутворення лише на період від 1 год. до декількох днів, після чого необхідно проводити наступну процедуру. Спосіб згідно з винаходом забезпечує пригнічення пилоутворення на декілька тижнів. Розріджений продукт має точку замерзання приблизно -28-8 °C (приблизно -20 °F). Точка замерзання 40 %-го розчину чистого гліцерину у вод становить приблизно -17 °C. Отже, у цьому прикладі розріджений продукт показав придатність для пригнічення пилоутворення при температурах нижче 0 і/або для контролю замерзання зернистих продуктів, наприклад, вугілля. Приклад 2: Контроль замерзання Гліцериновмісний співпродукт композиції з Прикладу 1 був застосований для неагломерованого вугілля у відкритих залізничних вагонах розприскуванням композиції через форсунку під час вивантаження вугілля з ремінного конвеєра у залізничний вагон. Доза становила від приблизно двох до приблизно 4 пінт (1,4-2,8 л) матеріалу. Вугілля потім подавали до силової установки при температурі нижче точки замерзання протягом зимових місяців, куди воно потрапляло у неагломерованому стані і могло легко вивантажуватись з вагонів і використовуватись у силовій установці. 9 95292 Винахід був описаний на прикладах репрезентативних ілюстративних втілень, які не вичерпують або обмежують винахід. Винахід включає всі аль Комп’ютерна верстка М. Ломалова 10 тернативи, модифікації і еквіваленти у межах його концепцій і об'єму, визначених Формулою винаходу. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601