Характеристики и применение этиленгликоля

Физико-химические свойства этиленгликоля

Этиленгликоль с формулой CH₂OH₂, также известный как 1,2-этандиол, является популярным органическим соединением. Паспорт безопасности этиленгликоля, а также других веществ является основным источником информации об их физических и химических свойствах. Этиленгликоль — основной компонент антифризов в ОВиК и автомобильных системах. Формула гликоля четко указывает на его принадлежность к химической группе дигидроксиспиртов, также известных как диолы. Таким образом, гликоль в виде спирта представляет собой бесцветную жидкость с высокой вязкостью и сладким вкусом. Помимо отличной смешиваемости с водой, он также хорошо растворяется в альдегидах, кетонах и уксусной кислоте, но совсем не растворяется в четыреххлористом углероде. Относительно дешевый в производстве. К его недостаткам можно отнести кристаллизацию при низких температурах и более низкую (по сравнению с пропиленгликолем) теплоемкость (около 50% от теплоемкости воды).

Этиленгликоль имеет высокую температуру кипения (197°C) при низкой молекулярной массе. Это связано с сильной ассоциацией молекул в жидкой фазе, вызванной образованием водородных связей. В чистом виде этиленгликоль замерзает примерно при температуре -13°С, но смесь этиленгликоль: вода может оставаться жидкой при гораздо более низких температурах. Например, смесь 40% воды и 60% гликоля может выдерживать температуры до -37°C. Следует отметить, что этиленгликоль смешивается с водой в неограниченной пропорции. Это связано с наличием в структуре двух гидроксильных групп.

Изучая справочные материалы или предложения производителей, вы можете встретить термин моноэтиленгликоль, сокращенно МЭГ. Однако стоит иметь в виду, что моноэтиленгликоль и этиленгликоль — это одно и то же вещество.

Этиленгликоль — получение

Этиленгликоль в промышленных масштабах получают путем гидролиза оксида этилена, полученного при окислении этилена.

Производство окиси этилена

На первой стадии производства этиленгликоля в многоканальный реактор вводят этилен и кислород. Реакция протекает в газовой фазе в присутствии серебра в качестве алюмооксидного катализатора. Реакция является сильно экзотермической, во время нее выделяется большое количество тепла.

Производство и очистка этиленгликоля

Оксид этилена реагирует с CO₂ с образованием этиленкарбоната, который затем гидролизуется до этиленгликоля. Обе реакции проводят в жидкой фазе с использованием гомогенных кислотных катализаторов. Поток CO₂ c более ранних стадий реакции возвращается в реактор этиленкарбоната. Затем этиленгликоль очищают в двух дистилляционных колоннах, которые удаляют воду из продукта. Катализатор отделяется и возвращается в реакторы по замкнутому контуру.

Этиленгликоль и пропиленгликоль — основные отличия

Одним из основных различий между этиленгликолем и пропиленгликолем является уровень токсичности. Этиленгликоль токсичен, а пропиленгликоль — нет. При тех применениях, где токсичность не имеет значения, этиленгликоль часто является лучшим выбором в качестве теплоносителя. Этиленгликоль не следует использовать, если есть вероятность его проглатывания или случайного контакта с пищей или питьевой водой. Он также не рекомендуется в системах отопления или охлаждения в таких помещениях, как предприятия пищевой промышленности или другие предприятия, где производятся продукты, предназначенные для потребления. Когда требуется низкая токсичность, предпочтение, как правило, отдается пропиленгликолю — из-за его низкой острой токсичности при пероральном введении.

Оба типа гликолей различаются по своим физическим свойствам. Их химические свойства также различны. Этиленгликоль широко используется там, где важна производительность и нет прямого контакта с людьми или животными. Этиленгликоль обладает отличной теплопроводностью и защитой от замерзания. Низкая вязкость гликоля способствует превосходной эффективности теплообмена, а транспортные свойства превосходят пропиленгликоль при более низких температурах. Однако, поскольку пропиленгликоль имеет более высокую удельную теплоемкость, необходимо циркулировать большее количества этиленгликоля, чем пропиленгликоля для передачи того же количества энергии. Растворы пропиленгликоля имеют более высокую вязкость и температуру застывания, чем этиленгликоль в тех же условиях. При более низких температурах пропиленгликоль, прежде всего, термически менее эффективен, чем этиленгликоль.

Этиленгликоль — применение

В связи с широким использованием в автомобильной промышленности стоит задаться вопросом: что такое этиленгликоль и каковы его области применения и свойства. Этиленгликоль широко используется во многих промышленных и коммерческих целях. Этот продукт также содержится в ряде обычных бытовых продуктов, таких как моющие средства, косметика, краски и растворители для пластиков.

Другие области применения, в которых встречается гликоль:

• производство стекловолокна для таких изделий, как водные скутеры, ванны и шары для боулинга.
• производство чернил для ручек и других видов чернил. Этиленгликоль повышает вязкость чернил и снижает вероятность их испарения.
• жидкие теплоносители, такие как промышленные охлаждающие жидкости для газовых компрессоров, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, ледовых катков. Этиленгликоль придает промышленным охлаждающим жидкостям свойства, которые помогают им проходить через системы охлаждения и выдерживать экстремальные температуры.

Этиленгликоль в охлаждающих жидкостях

Благодаря своим свойствам этиленгликоль (помимо пропиленгликоля) является популярным компонентом охлаждающих жидкостей для двигателей внутреннего сгорания. Основная задача охлаждающей жидкости — эффективно собирать тепловую энергию двигателя и рассеивать ее через радиатор в окружающую среду. Таким образом, охлаждающая жидкость предотвращает замерзание двигателя зимой и в то же время действует как хладагент при высоких температурах летом. Помимо отвода тепла от двигателя, охлаждающая жидкость должна выполнять ряд не менее важных функций, таких как:

• защита от замерзания — этиленгликоль в составе антифризов влияет на улучшение теплопередающих свойств, в том числе на более низкую динамическую вязкость и более высокую теплопроводность
• защита от кавитации — охлаждающая жидкость создает эффективный защитный слой от замерзания, закипания и кавитации, препятствуя образованию кавитационной эрозии
• защита от коррозии различных элементов двигателя и всей системы охлаждения — этого можно добиться благодаря содержанию синергетических ингибиторов коррозии, защищающих металлы, которые обычно используются в системах такого типа. Это помогает обеспечить длительный срок службы и высокую тепловую эффективность.
• защита от образования и отложения загрязнений в системе

В составе антифризов этиленгликоль обладает улучшенными теплообменными свойствами, в том числе более низкой динамической вязкостью и более высокой теплопроводностью. Жидкости на основе этиленгликоля могут успешно использоваться в установках из металлов и их сплавов, таких как: медь, латунь, сталь, чугун или алюминий. В таких системах охлаждения можно без проблем использовать все популярные уплотнения.

Будущее охлаждающих жидкостей

Такие факторы, как растущий спрос на высокопроизводительные автомобили и более широкое использование высококачественных присадок, поддерживают развитие мирового рынка автомобильных антифризов. Однако колебания цен на сырьевые товары (нефть) и растущий спрос на аккумуляторные электромобили несколько сдерживают развитие данного сектора. Доступность новых экологически безопасных биотехнологических хладагентов и антифризов, несомненно, расширит спектр автомобильных антифризов в ближайшем будущем и повысит качество уже используемых в настоящее время.

Группа РСС имеет в своем предложении этиленгликоль (CAS 9005-07-6). Доступный этиленгликоль выполняет функцию эмульгатора и смазочного масла, особенно в автомобильной промышленности. Отлично подходит для производства охлаждающих жидкостей с особыми требованиями.

Вред этиленгликоля

Этиленгликоль токсичен для человека и вызывает ряд физиологических проблем, включая летальный исход (по оценкам Центра по контролю заболеваний, смертельная доза составляет от 1400 до 1600 мг/кг). В организме человека всасывается через кожу, дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт. Следовательно, этиленгликоль не следует использовать там, где возможно загрязнение питьевой воды. Его также не следует использовать в системах отопления или охлаждения в таких помещениях, как предприятия пищевой промышленности или другие предприятия, где производятся продукты, предназначенные для потребления.

В виде пара этиленгликоль может привести к потере сознания, а в небольших концентрациях вызывает раздражение носоглотки. Гораздо более серьезными являются последствия приема этиленгликоля внутрь. Его токсичность в основном обусловлена накоплением токсичных метаболитов. Этиленгликоль оказывает сильное воздействие на центральную нервную систему (ЦНС). Оказывает резкое действие, сходное с действием этанола. Воздействие на центральную нервную систему преобладает в первые часы после контакта. Недиагностированное или нелеченное отравление этиленгликолем может привести к тяжелым последствиям и даже смерти.

Этиленгликоль — Часто задаваемые вопросы

1. Можно ли смешивать этиленгликоль с пропиленгликолем?

Ответ на этот вопрос ищет каждый автовладелец, который интересуется, можно ли смешивать охлаждающие жидкости на основе разных гликолей. Не следует этого делать. В случае этиленгликоля и пропиленгликоля основное различие заключается в плотности этих веществ. На практике трудно измерить стойкость жидкости к замерзанию, и это может привести к проблемам в зимнее время года.

2. Как отличить этиленгликоль от пропиленгликоля?

Существует метод различения этих двух гликолей, при котором выявляются различия физических свойств, удельной плотности и показателя преломления между этиленгликолем и пропиленгликолем. Показатель преломления является очень полезным параметром для определения того, с каким соединением мы имеем дело. Несколько капель вещества помещают на призму специального прибора, так называемого рефрактометра, и считывают показатель преломления для идентификации.

3. Чем этиленгликоль отличается от глицерина?

Оба соединения относятся к одной химической группе, т. е. к спиртам. Они отличаются количеством гидроксильных групп -ОН в молекуле. Глицерин является производным пропана (пропантриола), а этиленгликоль — производным этана (этандиола). В водных растворах они понижают температуру замерзания, а также повышают температуру кипения. При выборе между глицерином и этиленгликолем стоит остановиться на первом, так как он более безопасен в использовании. Более того, он также оказывает меньшее негативное воздействие на окружающую среду.

4. Где можно приобрести этиленгликоль?

Этиленгликоль можно купить в химических магазинах или у оптовиков. Цена данного вещества сильно колеблется. Стоит отдать предпочтение продукту наивысшего качества. В ассортимент реагентов Группы PCC также входит этиленгликоль (номер CAS 9005-07-6).

5. Какими могут быть симптомы отравления этиленгликолем?

Отравление этиленгликолем очень часто напоминает состояние алкогольного опьянения. Отмечается заметная бессвязность движений, сонливость, учащенное дыхание, повышение артериального давления и, в некоторых случаях, судороги. Нельзя преуменьшать опасность отравления этиленгликолем. Через 24 часа появляются первые симптомы почечной недостаточности. Отравление вызывает нарушение кровообращения и даже глубокое поражение центральной нервной системы.

6. Как отличить этиленгликоль от глюкозы?

Различить эти два соединения можно при помощи популярной реакции Троммера. Глюкоза относится к так называемым альдозам, которые, в свою очередь, классифицируются как альдегиды. Известно, что альдегиды поддаются пробе Троммера, в отличие от диолов (например, этиленгликоля), которые не поддаются. Весь эксперимент основан на редукции (испытуемым веществом) синего гидроксида меди (II) CuOH₂ до кирпично-красного оксида меди (I) Cu₂O в щелочной среде.