Етилен гликол (име според МСЧПХ: етан-1,2-диол) е органско соединение (вицинален диол) со формулата . Главно се користи за две намени, како суровина во производството на полиестерски влакна и за формулации против замрзнување. Тоа е без мирис, безбојна, запалива, вискозна течност. Етилен гликолот има сладок вкус, но е токсичен во високи концентрации.Ethylene glycol poisoning

Производство

Индустриски правци Етилен гликолот се произведува од етилен (етен), преку етилен оксид. Етилен оксид реагира со вода за да произведе етилен гликол според хемиската равенка:

Оваа реакција може да се катализира или со киселини или бази, или може да се случи на неутрална pH вредност при покачени температури. Највисоките приноси на етилен гликол се јавуваат при кисела или неутрална pH вредност со голем вишок на вода. Под овие услови, може да се постигнат приноси на етилен гликол од 90 %. Главните нуспроизводи се олигомерите диетилен гликол, триетилен гликол и тетраетилен гликол. Одвојувањето на овие олигомери и водата е енергетски интензивно. Годишно се произведуваат околу 6,7 милиони тони.

Поголема селективност се постигнува со користење на OMEGA процесот на Shell. Во процесот OMEGA, етилен оксидот прво се претвора со јаглерод диоксид () во етилен карбонат. Овој прстен потоа се хидролизира со основен катализатор во вториот чекор за да се произведе моно-етилен гликол со 98 % селективност.Scott D. Barnicki "Synthetic Organic Chemicals" in Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology edited by James A. Kent, New York : Springer, 2012. 12th ed. . Јаглерод диоксидот повторно се ослободува во овој чекор и може да се внесе назад во колото на процесот. Јаглеродниот диоксид делумно доаѓа од производството на етилен оксид, каде што дел од етиленот целосно се оксидира.

Етилен гликол се произведува од јаглерод моноксид во земји со големи резерви на јаглен и помалку строги еколошки регулативи. Оксидативната карбонилација на метанол во диметил оксалат обезбедува ветувачки пристап за производство на C1-базиран етилен гликол.Nexant/Chemsystems, (PDF; 5,4 MB), 2011 Prospectus. Диметил оксалат може да се претвори во етилен гликол со високи приноси (94,7 %) and H. T. Teunissen and C. J. Elsevier, Ruthenium catalyzed hydrogenation of dimethyl oxalate to ethylene glycol, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1997, 667–668), DOI:10.1039/A700862G. со хидрогенизација со бакарен катализатор:S. Zhang et al., Highly-Dispersed Copper-Based Catalysts from Cu–Zn–Al Layered Double Hydroxide Precursor for Gas-Phase Hydrogenation of Dimethyl Oxalate to Ethylene Glycol, Catalysis Letters, Sept. 2012, 142 (9), 1121–1127, DOI:10.1007/s10562-012-0871-8.

центар

Бидејќи метанолот се рециклира, се трошат само јаглерод моноксид, водород и кислород. Една фабрика со производствен капацитет од 200.000 тони етилен гликол годишно е во Внатрешна Монголија, а втората фабрика во кинеската провинција Хенан со капацитет од 250.000 тони годишно беше планирана за 2012 година. Почнувајќи од 2015 година, четири фабрики во Кина со капацитет од 200.000 t/a секоја работеа со уште најмалку 17 што следуваа.

Биолошки патишта Гасеницата на Големиот восочен молец, Galleria mellonella, има цревни бактерии со способност да го разградува полиетиленот (PE) во етилен гликол.

Историски правци Според повеќето извори, францускиот хемичар Чарлс-Адолф Вурц (1817-1884) прв го подготвил етилен гликолот во 1856 година. Тој прво го третирал „етилен јодид“ () со сребро ацетат, а потоа го хидролизирал добиениот „етилен диацетат“ со калиум хидроксид. Вурц го нарекол своето ново соединение „гликол“ затоа што делел квалитети и со етил алкохол (со една хидроксилна група) и со глицерин (со три хидроксилни групи).Wurtz (1856), page 200: "… je propose de le nommer glycol, parce qu'il se rapproche à la fois, par ses propriétés, de l'alcool proprement dit et de la glycérin, entre lesquels il se trouve placé." ( … I propose to call it glycol because, by its properties, it is simultaneously close to [ethyl] alcohol properly called and glycerin, between which it is placed.) Во 1859 година, Вурц подготвил етилен гликол преку хидратација на етилен оксид.Ad. Wurtz (1859) "Synthèse du glycol avec l'oxyde d'éthylène et l'eau" (Synthesis of glycol from ethylene oxide and water), Comptes rendus, 49 : 813–815. Се чини дека немало комерцијално производство или примена на етилен гликол пред Првата светска војна, кога тој бил синтетизиран од етилен дихлорид во Германија и користен како замена за глицерол во индустријата за експлозиви.

Во Соединетите Држави, полукомерцијалното производство на етилен гликол преку етилен хлорохидрин започна во 1917 година. Првата голема комерцијална фабрика за гликол беше подигната во 1925 година во Јужен Чарлстон, Западна Вирџинија, од страна на Carbide and Carbon Chemicals Co. (сега Union Carbide Corp.) . До 1929 година, етилен гликолот го користеа речиси сите производители на динамит. Во 1937 година, Карбид ја започна првата фабрика заснована на процесот на Лефорт за оксидација на етилен во етилен оксид во фаза на пареа. Карбидот го задржа монополот на процесот на директна оксидација до 1953 година кога процесот на научен дизајн беше комерцијализиран и понуден за лиценцирање.

Употреба

Течност за ладење и средство за пренос на топлина Главната употреба на етилен гликол е како средство против замрзнување во течноста за ладење, на пример, во автомобилите и системите за климатизација кои или го поставуваат хладњакот или управувачите за воздух надвор или мора да се изладат под температурата на замрзнување на водата. Во геотермалните системи за греење/ладење, етилен гликолот е течност што ја транспортира топлината преку употреба на геотермална топлинска пумпа. Етилен гликолот или добива енергија од изворот (езеро, океан, бунар за вода) или ја расфрла топлината до мијалникот, во зависност од тоа дали системот се користи за греење или ладење.

Чистиот етилен гликол има специфичен топлински капацитет околу половина од оној на водата. Така, додека обезбедува заштита од замрзнување и зголемена точка на вриење, етилен гликолот го намалува специфичниот топлински капацитет на водните мешавини во однос на чистата вода. Мешавина 1:1 по маса има специфичен топлински капацитет од околу 3140 J/(kg·°C) (0,75 BTU/(lb·°F)), три четвртини од чистата вода, што бара зголемени стапки на проток во истиот споредби на системот со вода.

Мешавината на етилен гликол со вода обезбедува дополнителни придобивки за растворите за течноста за ладење и антифриз, како што се спречување на корозија и деградација на киселината, како и инхибиција на растот на повеќето микроби и габи. Мешавините на етилен гликол и вода понекогаш неформално се нарекуваат во индустријата како концентрати, соединенија, мешавини или раствори на гликол.

Табела на топлински и физички својства на заситениот течен етилен гликол: Температура (°C)Густина (kg/m^3)Специфична топлина (kJ/kg K)Кинетичка вискозност (m^2/s)Спроводливост (W/m K)Топлинска дифузија (m^2/s)Prandtl БројМасовен модул (K^-1)01130.752.2947.53E-060.2429.34E-086156.50E-04201116.652.3821.92E-050.2499.39E-082046.50E-04401101.432.4748.69E-060.2569.39E-08936.50E-04601087.662.5624.75E-060.269.32E-08516.50E-04801077.562.652.98E-060.2619.21E-0832.46.50E-041001058.52.7422.03E-060.2639.08E-0822.46.50E-04

Анти-фриз Чистиот етилен гликол се замрзнува на околу -12 °C (10,4 °F), но кога се меша со вода, смесата се замрзнува на пониска температура. На пример, мешавина од 60 % етилен гликол и 40 % вода замрзнува на -45 °C (−49 °F). Диетилен гликолот се однесува слично. Депресијата на точката на замрзнување на некои мешавини може да се објасни како колагативно својство на растворите, но, во високо концентрирани мешавини како што е примерот, се очекуваат отстапувања од однесувањето на идеалниот раствор поради влијанието на меѓумолекуларните сили. Важно е да се напомене дека иако чистата и дестилирана вода ќе има поголем специфичен топлински капацитет од која било мешавина од антифриз и вода, комерцијалните антифризови, исто така, обично содржат антикорозивен додаток за да се спречи чистата вода да ги кородира премините на течноста за ладење во блокот на моторот, главата на цилиндерот и пумпа за вода и радијатор.

Има разлика во односот на мешање, во зависност од тоа дали се работи за етилен гликол или пропилен гликол. За етилен гликол, односот на мешање е типично 30/70 и 35/65, додека односот на мешање на пропилен гликол е типично 35/65 и 40/60. Важно е смесата да биде отпорна на мраз на најниска работна температура.

Поради намалените температури на замрзнување, етилен гликолот се користи како течност за одмрзнување за шофершајбната на авионите, како антифриз кај автомобилските мотори и како компонента на смесите за витрификација (антикристализација) за зачувување на биолошките ткива и органи на ниски температури.

Употребата на етилен гликол не само што ја намалува точката на замрзнување на водените мешавини, туку и ја зголемува нивната точка на вриење. Ова резултира со проширување на работниот температурен опсег за течности за пренос на топлина на двата краја на температурната скала. Зголемувањето на температурата на вриење се должи на чистиот етилен гликол кој има многу повисока точка на вриење и помал парен притисок од чистата вода, како што е типично за повеќето бинарни мешавини на испарливи течности.

Прекурсор на полимерите мини|Етилен гликолот е еден прекурсор на полиетилентерефталат, кој се произведува на скала од повеќе милиони тони годишно. Во пластичната индустрија, етилен гликолот е важен прекурсор на полиестерските влакна и смоли. Полиетилен терефталат, кој се користи за производство на пластични шишиња за безалкохолни пијалаци, се подготвува од етилен гликол.

Друга употреба

Средство за дехидрација Етилен гликолот се користи во индустријата за природен гас за отстранување на водената пареа од природниот гас пред понатамошна обработка, на речиси ист начин како и триетилен гликолот (TEG).

Инхибиција на хидрат Поради високата точка на вриење и афинитетот за вода, етилен гликолот е корисен десикант. Етилен гликолот е широко користен за да го инхибира формирањето на природните гасовити клатрати (хидрати) во долгите повеќефазни цевководи кои пренесуваат природен гас од оддалечените полиња на гас до капацитет за преработка на гас. Етилен гликолот може да се извлече од природниот гас и повторно да се користи како инхибитор по третман за прочистување кој ја отстранува водата и неорганските соли.

Природниот гас се дехидрира со етилен гликол. Во оваа апликација, етилен гликолот тече надолу од врвот на кулата и се среќава со растечка мешавина од водена пареа и јаглеводородни гасови. Сув гас излегува од врвот на кулата. Гликолот и водата се одвојуваат, а гликолот се рециклира. Наместо да ја отстранува водата, етилен гликолот може да се користи и за намалување на температурата на која се формираат хидратите. Чистотата на гликолот што се користи за супресија на хидрати (моноетилен гликол) е типично околу 80 %, додека чистотата на гликолот што се користи за дехидрација (триетилен гликол) е типично од 95 до повеќе од 99 %. Покрај тоа, стапката на инјектирање за супресија на хидрат е многу помала од стапката на циркулација во кулата за дехидрација на гликол.

Апликации