MX2008012079A

MX2008012079A - Subproductos de glicerina y metodos para utilizar los mismos.

Info

Publication number: MX2008012079A
Application number: MX2008012079A
Authority: MX
Inventors: Bo L Tran; Sankar Bhattarcharja
Original assignee: Nalco Co
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-11-18
Also published as: US7887630B2; RU2438786C2; CA2677340A1; US7892353B2; RU2008139998A; CA2677340C; US20070221764A1; WO2007109328A2; US20100210182A1; WO2007109328A3; BRPI0709339A2

Abstract

Se proporcionan métodos y composiciones para triturar materiales. En una modalidad, la presente invención proporciona un método para triturar materiales sólidos. Por ejemplo, el método puede comprender mezclar el material sólido con el auxiliar de trituración y utilizar medios de trituración tales como bolas de acero para triturar los sólidos. La composición auxiliar de trituración puede comprender uno o más subproductos de glicerina derivados de un proceso de fabricación de biodiesel. La composición auxiliar de trituración también puede comprender uno o más subproductos de glicerina de reacciones de transesterificación que incluyen triglicéridos. El auxiliar de trituración puede agregarse al proceso de trituración como una solución.

Description

SUBPRODUCTOS DE GLICERINA Y MÉTODOS PARA UTILIZAR LOS MISMOS ANTECEDENTES La presente invención se refiere en general a tecnologías auxiliares de la trituración. Más específicamente, la presente invención se refiere a composiciones auxiliares de la trituración y a métodos para utilizar las mismas. La operación de la trituración consume cantidades sustanciales de energía. A medida que las partículas se hacen más finas, la trituración se vuelve progresivamente más intensiva en energía. Por lo tanto, es una práctica común emplear auxiliares de la trituración que aumentan la eficiencia de la operación de trituración y mediante esto el rendimiento del molino de trituración. Los auxiliares de la trituración son materiales que facilitan la trituración en molinos de bolas, de varillas de acero, y de muelas horizontales, al compensar las cargas sobre las superficies recientemente rotas.- A través de la absorción de las moléculas de los auxiliares de la trituración en las superficies de las partículas molidas, se satisfacen los requerimientos de la energía de superficie. Esto minimiza la aglomeración de partículas y evita la aglomeración de la pared interior del molino y el recubrimiento de los medios de trituración. Como resultado, la eficiencia y el rendimiento del molino se incrementan. Muchas formulaciones auxiliares de la trituración se basan en glicoles. Es deseable proporcionar y utilizar auxiliares de la trituración de costo efectivo que sean ambientalmente favorables y que preferentemente se deriven de fuentes renovables. SUMARIO La presente invención se · refiere en general a tecnologías auxiliares de la trituración. Más específicamente, la presente invención se refiere a composiciones auxiliares de la trituración y a métodos para utilizar las mismas. En una modalidad, la presente invención proporciona un método para triturar de manera eficiente materiales sólidos. Por ejemplo, el método puede comprender mezclar el material sólido con el auxiliar de la trituración, y utilizar un medio de trituración tal como bolas de acero para triturar los sólidos. El auxiliar de la trituración puede también introducirse durante - la operación de trituración. La composición auxiliar de la trituración puede comprender uno o más subproductos de glicerina derivados de un proceso de fabricación de biodiesel. La composición auxiliar de la trituración puede también comprender uno o más subproductos de glicerina de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos . El auxiliar de la trituración - - puede agregarse al proceso de trituración como una solución. En una modalidad, el subproducto de glicerina puede generarse durante la fabricación de biodiesel. El biodiesel puede fabricarse mediante un proceso de transesterificación en el que los aceites vegetales y/o las grasas animales se convierten en alquil ésteres de ácidos grasos y subproductos que contienen glicerina. En una modalidad, el subproducto de glicerina comprende de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 95 por ciento por peso de glicerina. En una modalidad, el subproducto de glicerina comprende además uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste de metil ésteres, material orgánico sin glicerol, colectivamente llamados "MONG", sales, metanol, agua y combinaciones de los mismos. En una modalidad, el subproducto de glicerina comprende además una o más sales inorgánicas. En otra modalidad, la presente invención proporciona un método para triturar de manera eficiente material sólido. Por ejemplo, el método puede comprender agregar una composición auxiliar de la trituración al material sólido para reducir el requerimiento de energía para triturar el material sólido. La composición auxiliar de la trituración puede comprender uno o más subproductos de glicerina derivados de un proceso de fabricación de - - biodiesel. El auxiliar de la trituración facilita la trituración en molinos de bolas, de varillas de acero, y de muelas horizontales, al eliminar el recubrimiento de las bolas y la aglomeración al dispersar el material sólido triturado. El auxiliar de la trituración puede agregarse en solución al alimentador del molino o directamente al molino en si. El auxiliar de la trituración evita el recubrimiento de las bolas y consecuentemente la eficiencia del molino se incrementa. Reduciendo asi el costo de energía. En otra modalidad, la presente invención proporciona una composición auxiliar de la trituración que comprende subproductos de glicerina de las reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos. Una ventaja de la presente invención es proporcionar un método rentable para triturar materiales sólidos. La presente invención ofrece ventajas adicionales en que es ambientalmente benéfica y se deriva de fuentes renovables . Se describen características y ventajas adicionales en la presente, y serán aparentes a partir de la siguiente Descripción Detallada. DESCRIPCIÓN DETALLADA La presente invención se refiere en general a tecnologías auxiliares de la trituración. Más específicamente, la presente invención se refiere a - - composiciones auxiliares de la trituración que comprenden subproductos que contienen glicerina de procesos de fabricación de biodiesel, y/o de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos y a métodos para utilizar las mismas. En la presente especificación, el término "auxiliar de la trituración" debe entenderse que se refiere a composiciones que facilitan la trituración. Los procesos adecuados para llevar a cabo esto incluyen, pero no se limitan a, trituración de escoria de cemento portland, piedra caliza calcinada y no calcinada, y tecnologías similares. En la presente especificación, el término "subproductos" debe entenderse para referirse a los subproductos derivados de procesos de fabricación de biodiesel, y/o de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos. Ambientalmente favorable significa, no dañino, no tóxico, biodegradable, y derivado de fuentes renovables. En una modalidad, la presente invención proporciona composiciones auxiliares de la trituración que comprenden subproductos que contienen glicerina de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos. En una modalidad, la presente invención proporciona composiciones auxiliares de la trituración que comprenden subproductos que contienen glicerina de procesos de - - fabricación de biodiesel. Los subproductos de glicerina de fabricación de biodiesel de la presente invención pueden ser auxiliares de la trituración económicos y efectivos, por ejemplo, para triturar escoria de cemento portland. Además, los subproductos de glicerina son ambientalmente favorables y se derivan de fuentes renovables. Los subproductos de glicerina son también no inflamables y pueden proporcionar beneficios en aplicaciones en las que el requerimiento de temperatura de inflamabilidad es "alto o no existe". Por ejemplo, la escoria de cemento portland se tritura frecuentemente cuando se encuentra más caliente a 50°C. Los subproductos de glicerina pueden utilizarse para complementar o reemplazar auxiliares de la trituración, convencionales peligrosos, tales como mezclas de glicol que incluyen etilenglicol , un material tóxico. La presente invención ofrece el beneficio agregado de no poseer ningún peligro para el medioambiente y/o la salud humana si se libera accidentalmente hacia el medioambiente y/o si entra en contacto con humanos y/o animales . El biodiesel es un combustible que reemplaza al diesel de combustión más limpia fabricado proveniente de fuentes renovables, naturales. Por ejemplo, el biodiesel puede incluir alquil ésteres de ácidos grasos utilizados como un combustible que reemplaza al diesel de combustión más - - limpia fabricado a partir de fuentes tales como aceites vegetales y grasas animales nuevas y utilizadas. De acuerdo con el American Fuel Data Center of the U.S. Department of Energy (Centro Norteamericano de Datos de Combustibles del Departamento de Energía de E.U), aproximadamente el 55% del biodiesel se produce actualmente a partir de grasa reciclada o materia prima de aceite, incluyendo grasa de cocina reciclada. La otra mitad de la industria se limita a aceites vegetales, siendo el menos costoso el aceite de soya. La industria de la soya ha sido la fuerza motriz detrás de la comercialización del biodiesel debido al exceso en la capacidad de producción, excedentes del producto, y declinación de los precios. Cuestiones similares se aplican a la industria de la grasa reciclada y la grasa animal, aunque estas materias primas son menos costosas que los aceites de soya. En base a los recursos combinados de ambas industrias, existe suficiente materia prima para suministrar 1.9 miles de millones de galones de biodiesel . El biodiesel puede producirse a través de un proceso químico llamado transesterificación en el cual el aceite vegetal o las grasas animales se convierten en alquil ésteres de ácidos grasos y subproductos de glicerina. Tales aceites y grasas incluyen, por ejemplo, sebo, aceite de sebo crudo, aceite de coco, aceite de colza, aceite de cañóla, - - aceite de nuez de palma y aceite de semilla de soya. Los triglicéridos , los componentes principales de grasas animales y de aceites vegetales, son ésteres de glicerol, un alcohol trihidrico, con ácidos grasos de peso molecular variable. Pueden utilizarse tres vías sintéticas para producir alquil ésteres de ácidos grasos a partir de aceites y grasas: transesterificación del aceite catalizada con base; esterificación directa del aceite catalizada con ácido; y conversión del aceite en ácidos grasos y subsecuente esterificación a biodiesel. La mayoría de los alquil ésteres de ácidos grasos se producen mediante el método de catalización con base. En general, el catalizador utilizado para la transesterificación del aceite para producir biodiesel comercialmente puede ser típicamente cualquier base, más preferentemente hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. En el proceso de fabricación del biodiesel, los aceites y grasas pueden filtrarse y preprocesarse para retirar el agua y los contaminantes. Si se encuentran presentes ácidos grasos libres, pueden retirarse o transformarse en biodiesel utilizando tecnologías de pretratamiento especiales, tales como la esterificación catalizada con ácido. Los aceites y grasas pretratados pueden después mezclarse con un alcohol y un catalizador - - (e.g. base) . La base utilizada para la reacción es típicamente hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, disolviéndose en el alcohol utilizado (típicamente etanol o metanol) para formar el correspondiente alcóxido, con agitación o mezclado estándar. Debe apreciarse que puede utilizarse cualquier base adecuada. El alcóxido puede entonces cargarse en un recipiente de reacción cerrado, y se agregan los aceites y grasas. El sistema puede entonces cerrarse, y mantenerse a aproximadamente 71°C (160°F) durante un periodo de aproximadamente 1 a 8 horas, aunque algunos sistemas recomiendan que las reacciones tengan lugar a temperatura ambiente. Una vez completadas las reacciones las moléculas de aceite (e.g. triglicéridos) se rompen y se producen dos productos principales: 1) una fase cruda de alquil ésteres de ácidos grasos (i.e. fase de biodiesel) y 2) una fase de subproducto de glicerina. Típicamente, la fase cruda de alquil ésteres de ácidos grasos forma una capa sobre la parte superior de la fase más densa del subproducto de glicerina. Debido a que la fase del subproducto de glicerina es más densa que la fase de biodiesel, las dos pueden separarse mediante gravedad. Por ejemplo, la fase del subproducto de glicerina puede simplemente extraerse del fondo de un recipiente de sedimentación. En algunos casos, puede emplearse una centrífuga para acelerar la separación de las dos fases. La fase del subproducto de glicerina consiste típicamente de una mezcla de glicerina, metil ésteres, metanol, mong, sales inorgánicas y agua. Mong es "materia orgánica sin glicerol". La mong consiste normalmente de jabones, ácidos grasos libres, y otras impurezas. Típicamente las sales orgánicas incluyen, por ejemplo, sales (e.g. cloruros y sulfatos) de sodio, potasio y/o calcio. En una modalidad, los subproductos pueden contener de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 7 por ciento por peso de las sales inorgánicas. En una modalidad, las sales inorgánicas se seleccionan de cloruro de sodio y potasio . En una modalidad, la fase del subproducto de glicerina comprende una mezcla de aproximadamente 50 a aproximadamente 95 por ciento por peso de glicerina, de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 5 por ciento por peso de metil ésteres y metanol, de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 3 por ciento por peso de mong, de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 7 por ciento por peso de sales inorgánicas y de aproximadamente 4 a aproximadamente 49 por ciento por peso de agua. Los subproductos de glicerina de la fabricación de biodiesel son de precio reducido y su uso puede ser económico y efectivo para una variedad de tecnologías auxiliares de la - - trituración. Por ejemplo, esta invención ofrece una alternativa a las formulaciones auxiliares de la trituración existentes tales como las descritas en la Patente No. 4, 204, 877 que describe el uso de di-, tri-, y tetraglicerol , y mezclas de los mismos. La presente invención ofrece una alternativa que es económica y derivada de fuentes renovables . En una modalidad, la presente invención proporciona métodos para triturar materiales sólidos. Por ejemplo, las composiciones auxiliares de la trituración que comprenden los subproductos de glicerina pueden ser útiles en la trituración de los siguientes materiales que incluyen, pero no se limitan a, escoria de cemento portland, piedra caliza calcinada y no calcinada, minerales, cerámicas de óxido y sin óxido, o materia fabricada por el hombre. Las composiciones auxiliares de la trituración pueden utilizarse también en conjunto con otras formulaciones auxiliares de la trituración adecuadas y/o aditivos de cemento o concreto. Estos aditivos pueden mezclarse con el auxiliar de la trituración de subproducto de glicerina y utilizarse para controlar el comportamiento de fraguado del cemento portland y evitar reacciones dañinas en el concreto que comprometen la durabilidad. En una modalidad, el sólido es escoria de cemento portland.

- - En una modalidad, la escoria de cemento portland se forma al piroprocesar una mezcla intima de piedra caliza finamente triturada, arcilla, y una fuente adecuada de óxido de hierro. En el caso del cemento portland, la escoria se tritura con la adición de aproximadamente 3 a aproximadamente 5 por ciento de yeso para controlar las propiedades de fraguado del cemento terminado. Pueden agregarse pequeñas cantidades de otras sustancias durante la trituración para impartir propiedades especiales al producto. El cemento portland se tritura comúnmente a 90% (por masa) más fino que 44 µp? (325~mallas) . Los auxiliares de la trituración son materiales que facilitan la trituración al eliminar la aglomeración y el recubrimiento de las bolas al dispersar el material que se tritura. Los auxiliares de la trituración pueden agregarse en forma concentrada o pueden diluirse con hasta aproximadamente 50 por ciento por peso de agua u otros diluyentes adecuados, o una mezcla de los mismos. Los auxiliares de la trituración pueden agregarse a la alimentación del molino o directamente en el molino en si. Los auxiliares de la trituración utilizados en la trituración de escoria de cemento se agregan desde 0.006% a 0.08% del peso de la escoria. La mayoría de los auxiliares de la trituración son sustancias que funcionan mediante la adsorción a las partículas trituradas, de tal forma que los requerimientos de carga de superficie se satisfacen, lo cual reduce el número de uniones no satisfactorias que atraen otras partículas y ocasionan la aglomeración. Los auxiliares de la trituración mejoran la eficiencia del molino aumentando su rendimiento, reduciendo la demanda de energía, y uniformando las operaciones. Los auxiliares de la trituración también aumentan la eficiencia de los separadores de aire dispersando los sólidos de tal forma que los sólidos más pequeños no sean arrastrados por los más grandes. Esto mejora el proceso de clasificación y ayuda a cumplir los requerimientos de calidad. Mediante la eliminación de las fuerzas de energía de superficie que normalmente ocasionan la atracción inter-partículas , los auxiliares de la trituración mejoran la fluidez después de la trituración y evitan demoras en los silos de almacenamiento. Aunque la presente invención se describe en lo anterior en relación con las modalidades representativas o ilustrativas, estas modalidades no pretenden ser exhaustivas o limitantes de la invención. Más bien, la invención pretende cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes incluidos dentro de su espíritu y alcance, como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para triturar sólidos que comprende triturar los sólidos en presencia de una composición auxiliar de la trituración, en donde la composición auxiliar de la trituración es un subproducto que contiene glicerina proveniente de un proceso de fabricación de biodiesel o de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos o una mezcla de los mismos.
2. El método de la reivindicación 1, en donde el subproducto comprende de aproximadamente 50 a aproximadamente 95 por ciento por peso de glicerina.
3. El método de la reivindicación 2, en donde el subproducto se deriva de un proceso de fabricación de biodiesel.
4. El método de la reivindicación 2, en donde el subproducto se deriva de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos.
5. El método de la reivindicación 3, en donde el subproducto comprende además uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste de mong, metil ésteres, metanol, sales inorgánicas y agua.
6. El método de la reivindicación 5, en donde el subproducto comprende de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 7 por ciento por peso de una o más sales inorgánicas .
7. El método de la reivindicación 1, en donde el subproducto se diluye con hasta aproximadamente 50 por ciento por peso de agua.
8. El método de la reivindicación 1, en donde la trituración se lleva a cabo en presencia de los medios de trituración .
9. El método de la reivindicación 1, en donde la trituración se lleva a cabo en un molino de bolas, de varillas de acero o muelas horizontales.
10. El método de la reivindicación 1, en donde el sólido es escoria de cemento portland.
11. Una composición auxiliar de la trituración que comprende al menos un subproducto que contiene glicerina derivado de un proceso de fabricación de biodiesel o al menos un subproducto que contiene glicerina de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos o una mezcla de los mismos.
12. La composición auxiliar de la trituración de la reivindicación 11, que comprende de aproximadamente 50 a aproximadamente 90 por ciento por peso de glicerina.
13. La composición auxiliar de la trituración de la reivindicación 12, que comprende al menos un subproducto que contiene glicerina de reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos.
14. La composición auxiliar de la trituración de la reivindicación 12, que comprende al menos un subproducto que contiene glicerina proveniente de un proceso de fabricación de biodiesel. 15 La composición auxiliar de la trituración de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el subproducto comprende glicerina, mong, metil ésteres, metanol, sales inorgánicas y agua. 16. El agente de trituración de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el subproducto comprende de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 7 por ciento por peso de una o más sales inorgánicas. 17. La composición de agentes de trituración de la reivindicación 11, diluida con hasta aproximadamente 50 por ciento por peso de agua. 18. La composición de agentes de trituración de la reivindicación 11, que comprende además medios de trituración .