專利名稱：包括制造脂肪酸烷基酯和/或生物柴油的副產(chǎn)物的涂布油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂布油組合物(coating oil composition),所述組合物包 括源自制造脂肪酸烷基酯和/或生物柴油的脂肪酸和脂肪酸酯副產(chǎn)物。更具 體地，本發(fā)明涉及用于抑制粉塵的涂布油，其利用了來自可再生來源的綠 色副產(chǎn)物。所述副產(chǎn)物包括CVC24脂肪酸及其鹽和酯。所述涂布油組合物 減少顆粒固體特別是肥料中粉塵的形成和塊狀物(cake)的形成。
背景技術(shù)：
粉塵控制方法在多種進行固體操作的產(chǎn)業(yè)中實行。粉塵控制對于保護 工人的健康和安全、環(huán)境的完整性和減輕貴重產(chǎn)品的損失是必須的。
例如，在生產(chǎn)干粒狀的肥料時，有產(chǎn)生肥料小顆粒的機械傳送步驟， 所述小顆?？杀灰馔獾臍饬鬟\輸?shù)讲黄谕奈恢?。如果顆粒尺寸足夠小， 粉塵可以在較長一段時間內(nèi)在空氣中保持懸浮，這會導致前述的安全、健 康和環(huán)境問題。
塊狀物的形成也呈現(xiàn)了處理大批材料時的問題。在肥料的情況下，所 述材料全年幾乎連續(xù)地被生產(chǎn)，但其消耗卻隨農(nóng)耕周期而斷斷續(xù)續(xù)。同樣 地，生產(chǎn)出來的肥料被儲存在大糧倉中的大堆中。在這些儲存期間內(nèi)，各 種綜合因素(壓力、濕度、殘留水分、溫度循環(huán)等)能促進單個顆粒的粘 著(adhesion)而形成大的、硬的團塊，即被稱為"結(jié)塊"的不期望的情 況。
使用天然或石油油料或蠟涂布顆粒狀的肥料是歷史上已確立的控制 粉塵和結(jié)塊現(xiàn)象的方法。肥料的涂布油組合物包括脂肪酸甲酯和瀝青物質(zhì) 如柏油、柏油焦油、柏油瀝青、煤焦油、煤瀝青及類似物，這些被公開于第6,514,331和6,514,332號的專利中。第6,776,832號的專利公開了一種 涂布油組合物，其包括氧化油與稀釋液的組合，其中稀釋液包括脂肪酸的 曱酯和乙酯、油及其組合，脂肪酸的甘油和聚甘油酯、油及其組合，以及 輕質(zhì)石油。
發(fā)明概述
本發(fā)明涉及一種新穎的和^氐成本的涂布油以及4吏用所述涂布油的方 法。所述涂布油包括來自制造脂肪酸烷基酯和/或生物柴油的副產(chǎn)物。
在一個實施方案中，本發(fā)明是一種涂布油組合物，其包括來自生物柴 油制造工藝或包含甘油三酯的酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)物，其中所述副產(chǎn)物包括
一種或多種CVC24脂肪酸及其鹽，以及一種或多種CVC24脂肪酸酯。
在另一個實施方案中，本發(fā)明是一種控制來自顆粒物質(zhì)產(chǎn)生的粉塵的 方法，所述方法包括將控制粉塵有效量的來自生物柴油制造工藝或包含甘 油三酯的酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)物涂布于所述顆粒物質(zhì)，其中所述副產(chǎn)物包括 一種或多種CVC24脂肪酸及其鹽，以及一種或多種Q-C24脂肪酸酯。
在另一個實施方案中，本發(fā)明是一種涂布的顆粒固體，其包括具有至 少部分地用涂布油組合物涂布的外表面的顆粒，所述涂布油組合物包括來 自生物柴油制造工藝或包含甘油三酯的酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)物，其中所述副 產(chǎn)物包括一種或多種CVC24脂肪酸及其鹽，以及一種或多種CVC24脂肪酸 酯。
本發(fā)明提供一種來自可再生來源的綠色產(chǎn)物，用于控制粉塵和結(jié)塊。 此外，所述涂布油組合物是低成本的，因為它是來自制造生物柴油和/或脂 肪酸烷基酯的副產(chǎn)物。
發(fā)明詳述
本發(fā)明提供一種特有的涂布油組合物，其包括來自生物柴油制造工藝 或包含甘油三酯的酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)物。所述副產(chǎn)物可含有脂肪酸酯，特別是曱酯和乙酯、甘油、游離脂肪酸及其鹽、甘油酯和無機鹽。本發(fā)明是 綠色化學，其意味著它是無危險的、無毒的、生物可降解的、環(huán)境友好地 和/或來自可再生來源的?？稍偕鷣碓纯砂ǔ跽ブ参镉?大豆、玉米、芥 菜、油菜、椰子、油菜籽、椋櫚、葵花及類似物)、回收的植物油、禽類
廢物、魚油、用過的烹調(diào)油和/或集油器(trap)的油脂及類似物。
在一個實施方案中，所述涂布油組合物是從生物柴油的制造中產(chǎn)生 的。生物柴油是一種產(chǎn)自天然可再生來源的燃燒更清潔的柴油替代燃料。 例如，生物柴油可包括用作燃燒更清潔的柴油替代燃料的脂肪酸烷基酯， 其產(chǎn)自諸如新的和用過的植物油和動物脂肪來源。
根據(jù)美國能源部的美國燃料數(shù)據(jù)中心(American Fuel Data Center)， 目前大約55%的生物柴油產(chǎn)自回收的脂肪或油原料，包括回收的烹調(diào)油脂。 該產(chǎn)業(yè)的另一半限制于植物油，其中最便宜的是豆油。大豆產(chǎn)業(yè)是生物柴 油商業(yè)化背后的驅(qū)動力，因為其過剩的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品過剩和下降的價格。 類似問題也適用于回收的油脂和動物脂肪產(chǎn)業(yè)，即使這些原料比豆油便 宜?；趦煞N產(chǎn)業(yè)聯(lián)合的資源，有足夠的原料以供應(yīng)19億加侖的生物柴 油。
生物柴油通常是通過叫做酯交換的化學工藝制造，在所述酯交換中植 物油或動物脂肪被轉(zhuǎn)換成脂肪酸烷基酯和甘油副產(chǎn)物。脂肪酸和脂肪酸烷 基酯可以從油和脂肪生產(chǎn)，通過油的堿催化的酯交換、油的直接酸催化的 酯化以及將油轉(zhuǎn)換成脂肪酸并接著酯化成生物柴油。
大多數(shù)脂肪酸烷基酯是由堿催化方法生產(chǎn)的。通常，任何堿都可被用 作油的酯交換催化劑而生產(chǎn)生物柴油，但是氫氧化鈉或氫氧化鉀^f皮用于大 多數(shù)商業(yè)流程。
在生物柴油的制造工藝中，油和脂肪可被過濾和預(yù)處理以除去水和雜 質(zhì)。如果存在游離脂肪酸，可使用特殊預(yù)處理技術(shù)例如酸催化的酯化將其 去除或轉(zhuǎn)換成生物柴油。經(jīng)過預(yù)處理的油和脂肪然后可與醇和催化劑(例 如堿)混合。反應(yīng)所用的堿通常是氫氧化鈉或氬氧化鉀，經(jīng)過標準的攪拌 或混合溶解于用來形成相應(yīng)醇鹽的醇(通常為乙醇或甲醇)。應(yīng)該意識到， 任何適合的堿都可以被使用。所述醇鹽然后可被裝入封閉的反應(yīng)容器并加入油和脂肪。然后可以封閉所述系統(tǒng)，并在約71°C (160T)下保持約1 至8小時的時段，盡管一些系統(tǒng)是在室溫下運轉(zhuǎn)的。
一旦反應(yīng)完成，油分子(例如甘油三酯)被水解并生成兩種主要產(chǎn)物 1 )粗脂肪酸烷基酯相(即生物柴油相)和2 )甘油副產(chǎn)物相。通常地，粗 脂肪酸烷基酯相形成在更稠密的甘油副產(chǎn)物相上方的一層。因為甘油副產(chǎn) 物相比生物柴油相更稠密，所以可以通過重力分離這兩相。例如，所述甘 油副產(chǎn)物相可以被簡單地從沉降器底部抽取出來。在某些情況下，可以使 用離心機加速兩相的分離。
本發(fā)明的副產(chǎn)物可源于在生物柴油制造工藝中對粗脂肪酸烷基酯相 和/或粗甘油相的精煉。例如，粗脂肪酸烷基酯相通常包含脂肪酸烷基酯、 水和脂肪酸鹽組分的混合物。這些脂肪酸鹽組分通常和水相形成溶液(例 如肥皂水)，在所述水相中它們可以進一步與脂肪酸烷基酯組分分離。一 旦與脂肪酸烷基酯組分分離，任何適合的酸諸如例如鹽酸都可以加入含有 脂肪酸鹽組分的水相以生成本發(fā)明的副產(chǎn)物。
類似地，粗甘油相通常包含甘油、水和脂肪酸鹽組分的混合物。這種 脂肪酸鹽組分與水相形成溶液或懸浮液，在水相中它可以進一步通過加入 任何適合的酸而與甘油組分分離，從而回收本發(fā)明的副產(chǎn)物。
應(yīng)該意識到，本發(fā)明可源自對含有脂肪酸鹽組分(例如肥皂水)的任 何生物柴油制造工藝流/階段物(stages)的酸化，包括例如洗滌水。
在一個實施方案中，所述副產(chǎn)物包括約20%至約95%重量的C6-C2Jg 肪酸酯。所述脂肪酸酯可以是飽和的或不飽和的。代表性的脂肪酸酯包括 以下酸的甲酯和乙酯肉豆蔻酸、肉豆蔻腦酸、十五烷酸、棕櫚酸、棕櫚 油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、山崳酸、二 十碳烯酸、二十四烷酸、二十四碳烯酸及其組合。
在一個實施方案中，所述副產(chǎn)物包括約5%至約80%重量的Q-C24脂 肪酸及其鹽。所述脂肪酸可以是飽和的或不飽和的。代表性的脂肪酸包括 肉豆蔻酸、肉豆蔻腦酸、十五烷酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、十七烷酸、硬脂 酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、山崳酸、二十碳烯酸、二十四烷酸、二十四碳烯酸及其組合。
"鹽"指的是本文所述脂肪酸的無機堿加成鹽。代表性的鹽包括鈉、 鋰、鉀、釣和鎂鹽。
所述副產(chǎn)物可進一步包括曱醇、乙醇和/或甘油。在一個實施方案中，
所述副產(chǎn)物可含有約0.01%至約15%重量的所述曱醇、乙醇和/或甘油。
所述副產(chǎn)物可進一步包含一種或多種無機鹽諸如例如鈉、鉀和/或4丐鹽 (例如氯化物和^琉酸鹽)。在一個實施方案中，所述副產(chǎn)物可含有約0.05% 至約15%重量的無機鹽。
其他組分可包括水分(例如水)和不鬼化的物質(zhì)(unsaponifiable matter)。
在一個實施方案中，所述副產(chǎn)物包括約20%至約95%重量的脂肪酸甲 酯、約5%至約80%重量的脂肪酸及其鹽和約5%至約20%重量的一種或多 種選自如下的組分無機鹽、甲醇、乙醇、甘油、甘油酯、不皂化的物質(zhì) (unsaponifiable material)及其組合。
涂布組合物(coating composition)可以適當?shù)赝坎加谌魏斡胁艓谆驘o機 的顆粒固體，所述顆粒固體在^皮攪動、操作或處理時能夠結(jié)塊或產(chǎn)生粉塵。
在一些實施方案中，所述顆粒物質(zhì)選自煤、木屑、肥料、土壤、污物 (dirt)和聚集物。
在其他實施方案中，所述顆粒物質(zhì)選自肥料。
典型的肥料包括磷酸二氬銨("MAP")、磷酸氬二銨("DAP")、三元 過磷酸4丐("TSP")、磷酸鉤、硝酸銨、硝酸鐘、氯化鉀、硫酸鉀和類似物， 及其混合物。所述肥料可以是顆粒狀的、碼垛堆積的(palletized)、碾碎的、 夯實的、晶狀的或球粒狀的形式。
所述涂布油組合物以足夠的量涂布于顆粒固體，以1更至少部分地涂布 顆粒物質(zhì)并減少顆粒固體的粉塵形成和/或結(jié)塊。
在一個實施方案中，約0.3加侖至約0.9加侖的副產(chǎn)物被涂布于每噸 的顆粒物質(zhì)或化肥，其中所迷副產(chǎn)物包括約20%至約95%重量的所述脂肪 酸酯和約5%至約80%重量的所述脂肪酸。在一個實施方案中，涂布油組合物被配制為水乳濁液。所述乳濁液可 以通過混合副產(chǎn)物、水和苛性堿或一種或多種表面活性劑產(chǎn)生。在一個實 施方案中，所述苛性堿是氫氧化鈉。在一個實施方案中，所述氷乳濁液包
括約40%至約60%重量的所迷副產(chǎn)物。在一個實施方案中，根據(jù)乳濁液的 總重，所述乳濁液通過混合大致等重量部分的副產(chǎn)物和水以及多達約10%
重量的氫氧化鈉產(chǎn)生。
所述涂布油組合物可以通過任何已知的將 一 種液體涂布于顆粒固體
基質(zhì)的方法而被涂布于顆粒物質(zhì)，所述方法包括噴涂、薄膜滾涂(film rolling)、將組合物噴涂在轉(zhuǎn)鼓上(顆粒固體會落在轉(zhuǎn)鼓上)及類似方法。
參照下面的實施例，上述情況可能會被更好地理解，提出所述實施例 的目的是為了說明，而不是旨在限制本發(fā)明的范圍。
實施例
實驗室測試通過使用三個3600克的碼垛堆積的肥料樣品而進行。樣 品1未被涂布。樣品2被4.3克Dustrol 3182 ( —種商業(yè)上可得的基于石油 的涂布油)涂布。樣品3被3.7克一艮據(jù)本發(fā)明的涂布油涂布，所述涂布油 包括約40%的脂肪酸曱酯和/或乙酯。涂布的樣品通過向肥料樣品噴涂涂布 油并〉'昆合而制備。
每個樣品被放在直徑為4英寸、長度為20英寸的圓筒內(nèi)，所述圓筒 以約60rpm旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的任何粉塵被收集在濾器上并稱重。
在測量的第一周，從樣品1收集的粉塵在重量上是從被涂布的兩個樣 品收集的粉塵的約3倍。樣品2和3都收集有大致等量的粉塵。4周后， 再次測量樣品粉塵的生成。從樣品l收集的粉塵最重。樣品2和3再次有 少于樣品1的大致相等的粉塵生成，這表明本發(fā)明經(jīng)濟的、環(huán)境友好地粉 塵控制組合物與目前可用的基于石油的涂布組合物表現(xiàn)相當。
可以對本文所述的本發(fā)明的組合物、搡作和方法安排進行改變，而不 背離權(quán)利要求書中所界定的本發(fā)明的概念和范圍。
權(quán)利要求
1.一種涂布油組合物，其包括來自生物柴油制造工藝或包含甘油三酯的酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)物，其中所述副產(chǎn)物包括一種或多種C6-C24脂肪酸及其鹽，以及一種或多種C6-C24脂肪酸酯。
2. 如權(quán)利要求1所述的涂布油組合物，其中所述副產(chǎn)物包括約20%至約95%重量的所述脂肪酸酯。
3. 如權(quán)利要求2所述的涂布油組合物，其中所述副產(chǎn)物包括約5%至約80%重量的所述脂肪酸及其鹽。
4. 如權(quán)利要求3所述的涂布油組合物，其中所述CVC24脂肪酸和C6-C24脂肪酸酯選自由以下物質(zhì)組成的組肉豆蔻酸、肉豆蔻腦酸、十五烷酸、棕櫚酸、椋櫚油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、山崳酸、二十碳烯酸、二十四烷酸、二十四碳烯酸及其甲酯和乙酯。
5. 如權(quán)利要求4所述的涂布油組合物，其進一步包括一種或多種選自由甘油、甘油酯、不皂化的物質(zhì)、曱醇、乙醇和無機鹽組成的組的組分。
6. 如權(quán)利要求1所述的涂布油組合物，其以水乳濁液的形式存在。
7. 如權(quán)利要求6所述的涂布油組合物，其中所述水乳濁液包括約40%至約60%重量的所述副產(chǎn)物。
8. —種控制來自顆粒物質(zhì)產(chǎn)生的粉塵的方法，其包括將控制粉塵有效量的來自生物柴油制造工藝或包含甘油三酯的酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)物涂布于所述顆粒物質(zhì)，其中所述副產(chǎn)物包括一種或多種C6-C24脂肪酸及其鹽，以及一種或多種CVC24脂肪酸酯。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述副產(chǎn)物包括約20%至約95%重量的所述脂肪酸酯。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述副產(chǎn)物包括約5%至約80%重量的所述脂肪酸及其鹽。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述CVC24脂肪酸和C6-C2Jg肪酸酯選自由以下物質(zhì)組成的組肉豆蔻酸、肉豆蔻腦酸、十五烷酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、山崳酸、二十碳烯酸、二十四烷酸、二十四^5友烯酸及其曱酯和乙酯。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述副產(chǎn)物進一步包括一種或多種選自由甘油、甘油酯、不皂化的物質(zhì)、曱醇、乙醇和無機鹽組成的組的組分。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述副產(chǎn)物以水乳濁液的形式存在。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述水乳濁液包括約40%至約60%重量的所述副產(chǎn)物。
15. 如權(quán)利要求8所述的方法，其包括以每噸所述顆粒物質(zhì)約0.3加侖至約0.9加侖的所述副產(chǎn)物來涂布于所述顆粒物質(zhì)，其中所述副產(chǎn)物包括約20%至約95%重量的所述脂肪酸酯和約5%至約80%重量的所述脂肪酸。
16. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述顆粒物質(zhì)包括肥料。
17. —種涂布的顆粒固體，其包括具有至少部分地用涂布油組合物涂布的外表面的顆粒，所述涂布油組合物包括來自生物柴油制造工藝或包含甘油三酯的酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)物，其中所述副產(chǎn)物包括一種或多種C6-C24脂肪酸和一種或多種(VC24脂肪酸酯。
18. 如權(quán)利要求17所述的涂布的顆粒固體，其中所述顆粒包括肥料。
全文摘要
提供了一種涂布油組合物和使用所述組合物進行粉塵控制的方法。所述涂布油包括利用來自制造生物柴油和/或脂肪酸烷基酯的副產(chǎn)物，其中所述副產(chǎn)物包括C₆-C₂₄飽和及不飽和脂肪酸、C₆-C₂₄飽和及不飽和脂肪酸鹽、甲酯、乙酯及其組合。
文檔編號C09K3/22GK101641420SQ200880008230
公開日2010年2月3日 申請日期2008年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者帕特里克·C·米勒, 波·L·特朗, 狄美特·L·庫茲涅索夫, 西奧多·C·阿恩斯特 申請人:納爾科公司