Свойства и применение этиленгликоля

Этиленгликоль, относящийся к группе соединений, называемых гликолями, является популярным ингредиентом хладагентов благодаря своим превосходным свойствам теплопередачи. Гликоли используются в широком спектре систем отопления и охлаждения, таких как системы кондиционирования, изготовление пластиковых форм, пищевые и фармацевтические процессы. Из-за широкого применения этиленгликоля во многих областях, стоит лучше познакомиться с этим соединением и его свойствами.

Физико-химические свойства этиленгликоля

Этиленгликоль с формулой CH2OH 2, также известный как 1,2-этандиол, является популярным органическим соединением. Паспорт безопасности для этиленгликоля, а также для других веществ, является основным источником информации об их физических и химических свойствах. Этиленгликоль является основным компонентом антифриза в системах кондиционирования воздуха и автомобильных системах. Формула гликоля четко указывает на то, что он принадлежит 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 превосходной смешиваемости с водой, он также хорошо растворим в альдегидах, кетонах и уксусной кислоте, но совершенно не растворяется в четыреххлористом углероде. Его производство относительно дешево. Его недостатком является кристаллизация при низких температурах и более низкая (по сравнению с пропиленгликолем) способность поглощать тепло (что составляет около 50% теплоемкости воды).

Этиленгликоль имеет высокую температуру кипения (197ᵒC) при низкой молекулярной массе. Это происходит из-за сильной ассоциации молекул в жидкой фазе, вызванной образованием водородных связей. В чистом виде этиленгликоль замерзает при температуре около -13 °C, в то время как смесь этиленгликоль: вода может оставаться жидкой при гораздо более низких температурах. Например, смесь из 40% воды и 60% гликоля может выдерживать температуру до -37 °C. Следует отметить, что этиленгликоль смешивается с водой во всех пропорциях. Это связано с наличием в его структуре двух гидроксильных групп.

Просматривая литературу или предложения производителей, можно встретить термин моноэтиленгликоль (МЭГ). Однако имейте в виду, что моноэтиленгликоль и этиленгликоль — это, по сути, одно и то же вещество.

Этиленгликоль – производство

Этиленгликоль, производимый в промышленных масштабах, получают путем гидролиза окиси этилена, полученной при окислении этилена.

Производство окиси этилена

На первой стадии производства этиленгликоля этилен и кислород вводятся в многоканальный реактор. Реакция протекает в газовой фазе в присутствии серебра в качестве катализатора на основе оксида алюминия. Реакция протекает с высокой экзотермичностью и выделяет большое количество тепла.

Производство и очистка этиленгликоля

Оксид этилена вступает в реакцию с CO2 с образованием карбоната этилена, который затем гидролизуется до этиленгликоля. Обе реакции проводят в жидкой фазе с использованием гомогенных кислотных катализаторов. Поток CO2 с предыдущих стадий реакции рециркулируется в реактор этиленкарбоната. Затем этиленгликоль очищается в двух ректификационных колоннах, в которых из продукта удаляется вода. Катализатор отделяют и возвращают в реакторы с замкнутым контуром.

Этиленгликоль и пропиленгликоль – основные различия

Одним из основных различий между этиленгликолем и пропиленгликолем является уровень токсичности. Этиленгликоль токсичен, а пропиленгликоль — нет. В тех случаях, когда токсичность не имеет значения, этиленгликоль часто является лучшим выбором в качестве теплоносителя. Этиленгликоль не следует использовать, если существует вероятность его попадания в организм или случайного контакта с пищевыми продуктами или питьевой водой. Его также не следует использовать в системах отопления или охлаждения в помещениях, таких как предприятия пищевой промышленности или другие предприятия, где производятся продукты, предназначенные для потребления. Когда требуется низкая токсичность, обычно используется пропиленгликоль из-за его низкой острой токсичности при пероральном введении.

Оба типа гликолей отличаются 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 теплоотдачей и защитой от замерзания. Низкая вязкость гликоля способствует превосходной эффективности теплопередачи, а транспортные свойства превосходят пропиленгликоль при более низких температурах. Однако, поскольку пропиленгликоль имеет более высокую удельную теплоемкость, необходимо циркулировать больше этиленгликоля для передачи того же количества энергии, что и пропиленгликоль. Растворы пропиленгликоля имеют более высокую вязкость и температуру застывания, чем этиленгликоль при тех же условиях. Прежде всего, при более низких температурах пропиленгликоль термически менее эффективен, чем этиленгликоль.

Этиленгликоль – применение

Из-за широкого применения в автомобильной промышленности стоит спросить себя: что такое этиленгликоль и каковы его применение и свойства. Этиленгликоль широко используется во многих промышленных и коммерческих применениях. Этот продукт также входит в состав ряда популярных товаров для дома, таких как моющие средства, косметика, краски и растворители для пластмасс.

Другие области применения гликоля:

  • производство стекловолокна для таких изделий, как водные скутеры, ванны и шары для боулинга.
  • производство чернил для ручек и других видов чернил. Этиленгликоль увеличивает вязкость чернил и снижает вероятность их испарения.
  • жидкие теплоносители, такие как промышленные охлаждающие жидкости для газовых компрессоров, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также 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 от двигателя и рассеивать ее через радиатор в окружающую среду. Таким образом, охлаждающая жидкость предотвращает замерзание двигателя зимой и в то же время действует как охлаждающая жидкость при высоких температурах летом. В дополнение к отводу тепла от двигателя охлаждающая жидкость должна выполнять ряд не менее важных функций, таких как:

  • защита от замерзания – этиленгликоль как компонент антифриза влияет на улучшенные свойства теплопередачи, включая более низкую динамическую вязкость и более высокую теплопроводность
  • защита от кавитации – охлаждающая жидкость создает эффективный защитный слой от замерзания, кипения и кавитации, предотвращая образование кавитационных ям
  • защита от коррозии различных элементов двигателя и всей системы охлаждения – этого можно достичь 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 примесей в системе

Этиленгликоль в качестве компонента антифриза обладает улучшенными свойствами теплопередачи, включая более низкую динамическую вязкость и более высокую теплопроводность. Жидкости на основе этиленгликоля можно успешно использовать в установках, изготовленных из металлов и их сплавов, таких как медь, латунь, сталь, чугун или алюминий. В таких системах охлаждения можно без проблем использовать все распространенные уплотнения.

Будущее охлаждающих жидкостей

Такие факторы, как растущий спрос на высокопроизводительные транспортные средства и более широкое использование высококачественных высокотехнологичных присадок, дополняют развитие мирового рынка автомобильных антифризов. Однако колебания цен на сырье (сырую нефть) и растущий спрос на электромобили, работающие от батарей, несколько сдерживают развитие этого сектора. Доступность новых экологически чистых биотехнологических хладагентов и антифризов, несомненно, дополнит развитие рынка автомобильных антифризов в ближайшем будущем и повысит качество используемых в настоящее время.

Яндекс.Метрика