Vlastnosti a použití etylenglykolu

Fyzikálně chemické vlastnosti ethylenglykolu

Ethylenglykol se vzorcem CH ₂ OH ₂ , také známý jako 1,2-ethandiol, je oblíbená organická sloučenina. Bezpečnostní list pro etylenglykol, stejně jako pro další látky, je primárním zdrojem informací o jejich fyzikálních a chemických vlastnostech. Ethylenglykol je hlavní složkou nemrznoucí směsi v HVAC a automobilových systémech. Vzorec glykolu jasně ukazuje, že patří do chemické skupiny dihydroxyalkoholů, také známých jako dioly . Glykol jako alkohol je tedy bezbarvá kapalina s vysokou viskozitou a sladkou chutí. Kromě vynikající mísitelnosti s vodou je také velmi dobře rozpustný v aldehydech , ketonech a kyselině octové , ale vůbec se nerozpouští v tetrachlormethanu. Jeho výroba je relativně levná. Jeho nevýhodou je krystalizace při nízkých teplotách a nižší (ve srovnání s propylenglykolem) schopnost absorbovat teplo (to je asi 50 %tepelné kapacity vody). Ethylenglykol má vysoký bod varu (197°C), zatímco má nízkou molekulovou hmotnost. To je způsobeno silnou asociací molekul v kapalné fázi, způsobenou tvorbou vodíkových vazeb. Ve své čisté formě ethylenglykol mrzne při přibližně -13 °C, zatímco směs ethylenglykolu a vody může zůstat kapalná při mnohem nižších teplotách. Například směs 40 %vody a 60 %glykolu odolá teplotám až do -37°C. Je třeba poznamenat, že ethylenglykol je mísitelný s vodou ve všech poměrech. To je způsobeno přítomností dvou hydroxylových skupin v jeho struktuře. Při procházení literatury nebo nabídek výrobců se lze setkat s pojmem monoethylenglykol (MEG). Mějte však na paměti, že monoethylenglykol a ethylenglykol jsou ve skutečnosti stejná látka.

Ethylenglykol – výroba

Ethylenglykol vyráběný v průmyslovém měřítku se vyrábí hydrolýzou ethylenoxidu získaného při oxidaci ethylenu. Výroba ethylenoxidu V první fázi výroby ethylenglykolu se ethylen a kyslík zavádějí do vícekanálového reaktoru. Reakce probíhá v plynné fázi za přítomnosti stříbra jako katalyzátoru na bázi oxidu hlinitého. Reakce je vysoce exotermická a uvolňuje velké množství tepla. Výroba a čištění ethylenglykolu Etylenoxid reaguje s CO ₂ za vzniku ethylenkarbonátu, který je následně hydrolyzován na ethylenglykol. Obě reakce se provádějí v kapalné fázi za použití homogenních kyselých katalyzátorů. Proud _C02 z dřívějších reakčních kroků se recykluje do ethylenkarbonátového reaktoru. Ethylenglykol se poté čistí ve dvou destilačních kolonách, ve kterých se z produktu odstraňuje voda. Katalyzátor se oddělí a vrátí do reaktorů s uzavřenou smyčkou.

Ethylenglykol a propylenglykol – základní rozdíly

Jedním z hlavních rozdílů mezi ethylenglykolem a propylenglykolem je úroveň toxicity. Ethylenglykol je toxický a propylenglykol ne. V aplikacích, kde nezáleží na toxicitě, je ethylenglykol často nejlepší volbou pro teplonosnou kapalinu. Ethylenglykol by se neměl používat, pokud je pravděpodobné, že bude požit nebo by mohl náhodně přijít do kontaktu s potravinami nebo pitnou vodou. Neměl by se rovněž používat v systémech vytápění nebo chlazení v prostorách, jako jsou závody na zpracování potravin nebo jiná zařízení, kde se vyrábějí produkty určené ke spotřebě. Je-li požadována nízká toxicita, běžně se používá propylenglykol pro jeho nízkou akutní toxicitu při orálním podání. Oba typy glykolů se liší svými fyzikálními vlastnostmi. Jejich chemické vlastnosti jsou také odlišné. Ethylenglykol je široce používán tam, kde je důležitý výkon a kde nedochází k přímému kontaktu s lidmi nebo zvířaty. Ethylenglykol má vynikající přenos tepla a ochranu proti mrazu. Nízká viskozita glykolu přispívá k vynikající účinnosti přenosu tepla a transportní vlastnosti předčí propylenglykol při nižších teplotách. Protože však propylenglykol má vyšší měrné teplo, je nutné cirkulovat více ethylenglykolu, aby se předalo stejné množství energie jako propylenglykol. Roztoky propylenglykolu mají za stejných podmínek vyšší viskozitu a bod tuhnutí než ethylenglykol. Za prvé, při nižších teplotách je propylenglykol tepelně méně účinný než ethylenglykol.

Ethylenglykol – aplikace

Vzhledem k širokému použití v automobilovém průmyslu stojí za to si položit otázku: co je etylenglykol a jaké jsou jeho použití a vlastnosti. Ethylenglykol je široce používán v mnoha průmyslových a komerčních aplikacích. Tento produkt se také objevuje v řadě oblíbených výrobků pro domácnost, jako jsou prací prostředky , kosmetika , barvy a rozpouštědla na plasty . Další aplikace glykolu jsou:

• výroba skleněných vláken pro výrobky jako jsou vodní skútry, vany a bowlingové koule.
• výroba inkoustu pro pera a jiné druhy inkoustů. Ethylenglykol zvyšuje viskozitu inkoustu a snižuje pravděpodobnost jeho vypařování.
• kapalné nosiče tepla, jako jsou průmyslová chladiva pro plynové kompresory, topné, ventilační a klimatizační systémy a také kluziště. Ethylenglykol dodává průmyslovým chladicím kapalinám vlastnosti, které jim pomáhají proudit chladicími systémy a odolávat extrémním teplotám.

Ethylenglykol v chladicích kapalinách

Pro své vlastnosti je etylenglykol (kromě propylenglykolu) oblíbenou součástí chladicích kapalin pro spalovací motory. Hlavním úkolem chladicí kapaliny je efektivně sbírat tepelnou energii z motoru a odvádět ji přes chladič do okolí. Chladicí kapalina tedy zabraňuje zamrznutí motoru v zimě a zároveň působí jako chladicí kapalina při vysokých teplotách v létě. Kromě odvodu tepla z motoru musí chladicí kapalina plnit řadu neméně důležitých funkcí, jako jsou:

• ochrana proti zamrznutí – etylenglykol jako složka nemrznoucích směsí ovlivňuje zlepšené vlastnosti přenosu tepla včetně nižší dynamické viskozity a vyšší tepelné vodivosti
• ochrana proti kavitaci – chladicí kapalina vytváří účinnou ochrannou vrstvu proti zamrzání, varu a kavitaci, zabraňuje vzniku kavitačních jam
• ochrana proti korozi různých prvků motoru a celého chladicího systému – toho lze dosáhnout díky obsahu synergických inhibitorů koroze , které chrání kovy, které se v tomto typu systému běžně používají. To pomáhá zajistit dlouhou životnost a vysokou tepelnou účinnost
• ochrana před tvorbou a usazováním nečistot v systému

Ethylenglykol jako složka nemrznoucích směsí má zlepšené vlastnosti přenosu tepla, včetně nižší dynamické viskozity a vyšší tepelné vodivosti. Kapaliny na bázi etylenglykolu lze s úspěchem použít v instalacích vyrobených z kovů a jejich slitin, jako je měď, mosaz, ocel, litina nebo hliník . V takových chladicích systémech lze bez problémů použít všechna běžná těsnění. Budoucnost chladicích kapalin Faktory, jako je rostoucí poptávka po vysoce výkonných vozidlech a zvýšené používání vysoce kvalitních high-tech aditiv, doplňují vývoj globálního trhu s nemrznoucí směsí pro automobily. Kolísání cen surovin (ropa) a rostoucí poptávka po elektromobilech poháněných bateriemi však rozvoj tohoto odvětví poněkud brzdí. Dostupnost nových ekologických biotechnologických chladiv a nemrznoucích směsí jistě v blízké budoucnosti doplní vývoj na trhu automobilových nemrznoucích směsí a zvýší kvalitu těch v současnosti používaných. Skupina PCC nabízí ethylenglykol (CAS 9005-07-6) . Dostupný etylenglykol působí jako emulgátory a mazací oleje , zejména v automobilovém průmyslu. Je to vynikající součást pro výrobu chladicích kapalin se speciálními požadavky.

Škodlivost ethylenglykolu

Ethylenglykol je pro člověka toxický a způsobuje řadu fyziologických problémů včetně smrti (Centrum pro kontrolu nemocí odhaduje smrtelnou dávku mezi 1 400 a 1 600 mg/kg). V lidském těle se vstřebává kůží (dermální cestou), dýchacím a gastrointestinálním traktem. V důsledku toho by etylenglykol neměl být používán v aplikacích, kde je možná kontaminace pitné vody. Rovněž by se neměl používat v topných nebo chladicích systémech v prostorách, jako jsou potravinářské závody nebo jiná zařízení, kde se vyrábějí produkty pro spotřebu. Páry etylenglykolu mohou vést k bezvědomí a v nízkých koncentracích způsobují podráždění nosu a krku. Mnohem závažnější jsou účinky požití ethylenglykolu. Jeho toxicita je způsobena především akumulací toxických metabolitů. Ethylenglykol má silný účinek na centrální nervový systém (CNS). Má akutní účinek podobný etanolu. Tento účinek na centrální nervový systém převažuje v prvních hodinách po expozici. Nediagnostikovaný nebo neléčený příjem etylenglykolu může vést k těžkým tělesným zraněním a dokonce ke smrti.

Ethylenglykol – FAQ

1. Lze smíchat etylenglykol s propylenglykolem?

Odpověď na tuto otázku hledá každý majitel vozu, kterého zajímá, zda je možné míchat chladicí kapaliny na bázi různých glykolů. Nemělo by se to dělat. V případě ethylenglykolu a propylenglykolu je hlavním rozdílem hustota těchto látek. V praxi je obtížné měřit mrazuvzdornost kapaliny, což může mít za následek potíže v zimním období.

2. Jak rozlišit ethylenglykol od propylenglykolu?

Existuje metoda, jak tyto dva glykoly odlišit. Využívá rozdíly ve fyzikálních vlastnostech, specifické hustotě a indexu lomu mezi etylenem a propylenglykolem. Ten je velmi užitečným parametrem při určování, kterým vztahem máme co do činění. Několik kapek látky se umístí na hranol speciálního zařízení, tzv. refraktometru a odečte index lomu umožňující identifikaci.

3. Jak se liší ethylenglykol od glycerolu?

Obě sloučeniny patří do stejné chemické skupiny, tj. alkoholy . Liší se množstvím -OH hydroxylových skupin v molekule. Glycerol je derivát propanu (propantriol), zatímco ethylenglykol je derivát etanu (ethandiol). Ve vodných roztocích snižují bod tuhnutí a také zvyšují bod varu. Vzhledem k tomu, že máte na výběr z glycerolu a ethylenglykolu, stojí za to zvážit použití prvního, protože je bezpečnější. Menší je i jeho negativní dopad na životní prostředí.

4. Kde se dá koupit etylenglykol?

Ethylenglykol lze snadno koupit v chemických obchodech nebo velkoobchodech . Cena této látky se pohybuje v poměrně širokém rozmezí. Stojí za to věnovat pozornost nákupu zboží nejvyšší kvality. Ethylenglykol je také zahrnut v řadě činidel nabízených skupinou PCC (číslo CAS 9005-07-6).

5. Otrava etylenglykolem – jaké jsou příznaky?

Otrava etylenglykolem velmi často připomíná stav alkoholové intoxikace. Je patrná nesouvislost pohybů, ospalost, zrychlené dýchání, zvýšený krevní tlak a v některých případech i křeče. Otravu etylenglykolem nelze podceňovat. Po 24 hodinách se objevují první příznaky selhání ledvin. Otrava způsobuje selhání krevního oběhu a dokonce vážné poškození centrálního nervového systému.

6. Jak odlišit ethylenglykol od glukózy?

Tyto dvě sloučeniny můžeme rozlišit provedením populárního Trommerova testu. Glukóza patří mezi tzv. aldózy, které se zase řadí mezi aldehydy. Je známo, že aldehydy projdou Trommerovým testem, zatímco dioly (např. etylenglykol) v něm neprojdou. Celý experiment je založen na redukci (za použití zkoušené látky) modře zbarveného hydroxidu měďnatého CuOH ₂ na cihlově zbarvený oxid měďnatý Cu ₂ O v alkalickém prostředí.