Этиленгликоль, его характеристики и область применения

История и современное производство

Этиленгликоль впервые синтезировал французский химик Вюрц в середине XIX века. Сырьем для получения гликоля стал сначала диацетат, а затем – этиленоксид. Первоначально синтезированное вещество не получило практического применения. Спустя 50 лет этиленгликоль активно использовали при производстве взрывчатых веществ. Низкая себестоимость производства, высокая плотность, подходящие физические характеристики позволили вытеснить глицерин, служивший для изготовления взрывчатки.

В промышленных масштабах двухатомный спирт начали производить в 20-ых годах прошлого столетия в США. Американские специалисты спроектировали и построили завод в Западной Вирджинии и наладили массовое изготовления гликоля. На протяжении долгих лет его закупали практически все крупные компании, специализирующиеся на изготовлении динамита.

Сегодня этиленгликоль в промышленных масштабах синтезируется в ходе гидратации этилена двумя способами:

• С применением низкоконцентрированной серной или ортофосфорной кислот при давлении в 1 атмосферу и температуре 50-100 градусов;
• Под давлением в 10 атмосфер и температуре в 200 градусов.

На выходе получается смесь, содержащая до 90 процентов чистого высококонцентрированного этиленгликоля. Побочные продукты реакции – полимергомологи и триэтиленгликоль, нашли широкое применение в промышленности. Системы охлаждения воздуха, производство пластификаторов и препаратов для дезинфекции – наиболее популярные сферы использования.

Теплоноситель для системы отопления

Современный теплоноситель имеет сложный набор составных химических элементов. Известные незамерзающие жидкости используемые в отопительных системах, основываются на трех фундаментальных составляющих. Соответственно каждая жидкость наделена разными свойствами и характеристиками. Основное различие технических характеристик представленных марок, определяют наполнители, на основе которых замешан теплоноситель:

— этиленгликоль; — пропиленгликоль; — глицерин.

Выпускается теплоноситель в виде концентрата или часто предлагается немного дороже, готовый к применению, без дополнительного обогащения водой. Производители предлагают качественный антифриз. Благодаря умеренной концентрации и грамотным пропорциям много-атомного спирта, хороший теплоноситель не “разъедает” резиновые прокладки насосного оборудования. Отмечается полное отсутствие негативного воздействия на полипропиленовые или металлопластиковые трубы.

Российский рынок предлагает незамерзающие жидкостис огромным разнообразием марок от различных, как отечественных, так и зарубежных производителей. В простонародье “незамерзайка” встречается под наименованиями: «Теплый Дом», «Диксис», «Thermagent Eco», «Thermos Eco», «ТеплоДом» «Antifrogen N» и множество других. Как правило, антифризы имеют разный цвет, повторяя практически всю гамму радужной палитры: зеленый, синий, желтый, красный и даже розовый.

Меры безопасности [ править | править код ]

Этиленгликоль — горючее вещество. Температура вспышки паров 120 °C. Температура самовоспламенения 380 °C. Температурные пределы воспламенения паров в воздухе, °С: нижний — 112, верхний — 124. Пределы воспламенения паров в воздухе от нижнего до верхнего, 3,8‒6,4% (по объему).

Этиленгликоль умеренно токсичен . По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности.

Летальная доза при однократном пероральном употреблении составляет 100‒300 мл этиленгликоля (1,5‒5 мл/кг массы тела) . Имеет относительно низкую летучесть при нормальной температуре, пары обладают не столь высокой токсичностью и представляют опасность лишь при хроническом вдыхании. Определённую опасность представляют туманы, однако при их вдыхании об опасности сигнализируют раздражение и кашель. Противоядием при отравлении этиленгликолем являются этанол и 4-метилпиразол .

В организме метаболизируется путём окисления до альдегида гликолевой кислоты и далее до гликолевой кислоты, которая затем распадается до муравьиной кислоты и диоксида углерода. Также он частично окисляется до щавелевой кислоты, которая вызывает повреждения почечной ткани. Этиленгликоль и его метаболиты выводятся из организма с мочой .

Самые известные и применяемые в жизни человека и в промышленности вещества, принадлежащие к категории многоатомных спиртов – это этиленгликоль и глицерин. Их исследование и использование началось несколько веков назад, но свойства этих органических соединений во многом неповторимы и уникальны, что делает их незаменимыми и по сей день. Многоатомные спирты используют во многих химических синтезах, отраслях промышленности и сферах человеческой жизнедеятельности.

Теплоноситель – основные требования в системе отопления

Какой же должен быть теплоноситель для системы автономного отопления? Попробуем сформулировать необходимые критерии соответствия «идеального» варианта.

• Начнем с того, что жидкость на отопление нам понадобится с максимально высокой теплоемкостью. Это условие необходимо для качественного аккумулирования и дальнейшей отдачи тепловой энергии посредством радиаторов.
• Нам понадобится теплоноситель, с химическим составом не активизирующим коррозионные процессы в котельном оборудовании, в разводке труб, отопительно-радиаторных, запорно-регулирующих и прочих конструкциях отопительной системы.
• Особые требования следует выдвигать к химической составляющей теплоносителя. Состав проходит через уплотнения насосного оборудования, и другие конструктивные элементы содержащие резиновые уплотнительные кольца и может подвергать их к разрушению.
• Одним из главных показателей, указывающих, что у вас в распоряжении качественный теплоноситель — широкий диапазон температурного использования. Производитель заботящийся о своей репутации предлагает теплоноситель с рабочими характеристиками, начиная от низких температурных значений кристаллизации до высоких пороговых значений закипания.
• Теплоноситель не должен содержать соль, которая так “любит” выпадать в виде накипи в теплообменнике, выводя его из строя, а также разрастаться твердыми отложениями во внутреннем сечении труб.
• Необходимо, чтобы теплоноситель для отопления обладал повышенной стабильностью. Нам потребуется теплоноситель, который не распадается со временем на составные части ни под воздействием высоких температур, ни под воздействием своего химического состава. На протяжении всего срока службы, теплоноситель обязан сохранять заявленные технические характеристики, такие как: плотность, текучесть, теплоемкость, химическая инертность.
• Кроме того, теплоноситель не должен угрожать здоровью жильцов в случае протечек. Не допускаются токсичные испарения. Жидкость применяемая в отоплении должна быть полностью негорючая и не образовывать взрывоопасных газовых смесей при испарении.
• Как правило, система отопления имеет значительные объемы, таким образом одним из немаловажных критериев для рачительного домовладельца становится приемлемая стоимость теплоносителя.

Область применения и цена. Этиленгликоль как антифриз, теплоноситель и охлаждающая жидкость в одном растворе

Чудодейственных двухатомный спирт применяется очень широко, в огромном количестве отраслей и в повседневной жизни встречается куда чаще, чем может показаться – от науки и химической промышленности (органический синтез) до более привычных вещей – жизненно необходимых любому водителю антифриза, тормозных жидкостей, при производстве целлофана, моющих средств и даже обувных кремов. Применение этиленгликоля безусловно удобно и окупает себя.

Производство этиленгликоля дело требует минимальных затрат, а поэтому и себестоимость, и цена оптом (а в других целях, кроме промышленного использования, закупать этиленгликоль в чистом виде не имеет большого смысла) весьма демократична – поставщики запрашивают за килограмм продукта чуть больше пятидесяти рублей и всё будет зависеть от доли воды раствора и количества).

Так, за     двадцать килограмм придётся заплатить полторы тысячи, а за двести сорок – почти шестнадцать тысяч рублей. Для особо бережливых покупателей есть предложения заливке вещества в вашу тару, поэтому и цену можно регулировать исходя из потребности.

Антифризы с этиленгликолем (примерно 5 килограмм) от производителей Sintec или Sibiria встанут автовладельцам в зависимости от состава и веса в суммы от ста до восьмисот рублей.

Что такое этиленгликоль

Этиленгликоль — это представитель спиртов с двумя метильными группами в своём составе. Но в отличие от других он имеет немного маслянистую консистенцию.

Несмотря на то что этиленгликоль был получен ещё в 1859 году, он не сразу занял свою нишу в химии и промышленности. Изначально он использовался во времена Первой мировой войны, как замена глицерина, который широко применялся при производстве взрывчатых веществ.

Химическая формула этиленгликоля — C₂H₆O_2, рациональная — С₂Н₄(ОН)₂. По своим физическим свойствам — это жидкость без запаха, но со сладким вкусом. Он легко соединяется с водой в любой консистенции, что успешно применяется в промышленности, ведь температура замерзания таких жидкостей очень низкая — это улучшает свойства «незамерзаек».

У этиленгликоля есть несколько названий, которые нередко можно встретить в составе продуктов химического производства:

• гликоль;
• этандиол-1,2;
• 1,2-диоксиэтан.

Чаще других употребляется основное название.

К какому классу опасности относится этиленгликоль? — к умеренно токсичное легковоспламеняющееся вещество.

Способы получения

Производством этиленгликоля в промышленных масштабах занялись ещё в тридцатые годы прошлого века. Одним из способов его получения тогда было окисление этилена до его оксида. Около 20 лет такой метод оставался единственным.

Немного позже этиленгликоль стали получать с помощью насыщения оксида этилена водой, в присутствии серной и ортофосфорной кислот. Этот способ оказался выгодней предыдущего, так как на выходе производили более 90% этиленгликоля с минимальным количеством примесей.

Где применяется

В основном этиленгликоль используют в промышленности для обработки техники, что обусловлено его стоимостью — это недорогой и всем доступный продукт.

Он выпускается в химической промышленности для ухода за автомобилями:

• более 50% вещества идёт на создание тормозных жидкостей и антифризов, так как смесь гликоля и воды способна сохранять жидкую консистенцию даже при 40º C ниже нуля;
• этиленгликоль входит в состав охлаждающей жидкости — тосола;
• он может устранять коррозию, поэтому гликоль добавляют в антикоррозийные химические соединения.

Где ещё используется этиленгликоль?

1. Его можно обнаружить в составе антистатиков.
2. Используют для производства средств защиты против обледенения.
3. Служит смазкой в холодильных установках.
4. Находит применение этиленгликоль как наполнитель в гидравлических системах.
5. Гликоль нередко используют для дезинфекции больших помещений.
6. Одно из ключевых применений вещества — это производство бытовых химических продуктов, к числу которых относится целлофан, полиуретан.
7. Он используется не только при охлаждении автомобилей, но и компьютеров.
8. Этиленгликоль или химические соединения в составе с ним применяется, как средство для чистки автомобильных стёкол и зеркал.
9. В небольшом количестве присутствует в креме для обработки обуви.
10. Применяется этиленгликоль и в медицине, как составная часть криопротекторов для тканей и органов. То есть веществ, которые используют для заморозки.
11. Это один из компонентов конденсаторов.
12. Ключевым свойством этиленгликоля является поглощение воды, что успешно используется, чтобы предотвратить обледенение топлива в авиации и синтеза гидрата метана в трубопроводах, которые проходят в море.
13. В органической химии его применяют как высокотемпературный растворитель.
14. Без него не проходит синтез химических соединений.
15. Где ещё используется этиленгликоль? — даже в наше время с его участием создают взрывчатые вещества.

За прошедшие десятилетия для этого двухатомного спирта нашлось множество применений, что, конечно же, обусловлено его свойствами. Но в медицине он известен не только как полезный и нужный продукт в быту, но и как средство, после контакта с которым человек может умереть.

Так что это такое этиленгликоль? — полезное химическое вещество, без которого не обходится производство большинства органических соединений или сильнодействующий яд с мощным отравляющим эффектом? Давайте узнаем, как может повлиять этиленгликоль на человека.

Какой должна быть плотность антифриза

После того как вы получили все необходимые показатели жидкости, их нужно сверить с показателями из таблицы. Если концентрация этиленгликоля составляет 85,4 %, а температура кристаллизации равна -40 градусам, то плотность смеси должна быть не менее 1,104 г/см 3 . По аналогии вы можете определить любую величину, и узнать при какой плотности будет тот или иной порог замерзания состава.

Для удобства представим показатели нормальной плотности для самых популярных антифризов:

• плотность жидкости Liqui Moly KFC составляет 1,113 г/см 3 ;
• для тосола «Тораса» ОЖ40 этот показатель составляет 1,087 г/см 3 ;
• Castrol Radiocool имеет значение плотности 1,122 г/см 3 ;
• плотность Mobil Antifreeze Advanced составляет от 1,122 до 1,125 г/см 3 ;
• для Mannol Longlife AF12+ стандартное значение – 1,085 г/см 3 .

Многие антифризы изготавливают с запасом, то есть их температура замерзания может составлять до -60 градусов. Таких холодных арктических зим у нас не бывает, поэтому такие «охладители» можно без зазрения совести разбавить водой, чтобы добиться порога кристаллизации состава при -35 градусах.

Общие характеристики охлаждающей жидкости

Антифриз предназначен для использования в силовых агрегатах и различных системах двигателя внутреннего сгорания. Он защищает мотор от перегрева и замерзания. Сфера применения антифриза в основном – автомобильная промышленности, но продукт применяется и в других объектах, где существует охладительная или отопительная система.

При правильном разведении антифриза понижается температура кристаллизации вещества, поэтому очень важно соблюдать правила. Вы не только повысите срок эксплуатации жидкости, но и за счёт присутствия присадок улучшите работу всех агрегатов, предотвратите их износ, защитите их от коррозии и повысите износостойкость всех поверхностей

Разбавлять концентрированный антифриз водой следует по нескольким причинам: прежде всего, для полноценного выявления его охлаждающего свойства.

• При применении хладагента в жару, вода станет интенсивнее испаряться, а основные действующие вещества, такие как этиленгликоль, будут негативно отражаться на системных деталях.
• Температура сгорания топлива равна 2100 градусам и выше. Если не охлаждать детали принудительно, тогда они нагреваются и масло, находящееся внутри двигателя, может легко воспламениться, так как превышаются все допустимые пороги. Износ деталей от соприкосновения поверхностей происходит быстрее.
• Не допустимо также и слишком быстрое охлаждение деталей. Тепловой режим должен оставаться на уровне 85-95 градусов. Только в этом случае вы можете быть полностью уверены в полноценной работе всех узлов и систем двигателя.
• Необходимо придерживаться определённых границ и в процессе парообразования. Здесь также имеется уровень, которые превышать нежелательно, он соответствует 95 градусам.

Для водителя важно знать и учитывать такой показатель, как нижняя температура кристаллизации вещества. При правильном разведении концентрированного вещества данные показатели остаются в допустимой норме

Например, при пониженной температуре до – 25-30 градусов, можно развести продукт таким образом, что этиленгликоль при смешивании с водой даст отличный эффект, при котором мороз – 36 градусов будет не страшен.

Однако, необходимо помнить, что при чрезвычайно низких температурах антифриз станет вязким, а это может повредить систему двигателя и радиатора. По этой причине разбавление антифриза должно происходить строго по инструкции.

Антифриз препятствует не только переохлаждению деталей мотора, но ограничивает слишком активное парообразование. Опытные водители знают, что при перегреве системы, дальнейшая её эксплуатация невозможна. Даже после того, как произойдёт полное остывание всех деталей, нет уверенности, что они не будут повреждены.

Ни в коем случае нельзя использовать воду из реки, колодца или водопровода. Для разбавление антифриза подходит только дистиллированная вода. Если использовать случайную жидкость, может образоваться накипь. Бывают случаи, когда под рукой нет воды необходимого качества, тогда можно прибегнуть к следующему варианту: воду из водопровода ставят на огонь и кипятят в течение 30 минут, это действие позволяет убрать лишние взвеси и опасные компоненты.

Концентрат антифриза замерзает при температуре – 65 градусов, такая температура в привычных жизненных условиях исключена, поэтому водителю следует выполнить следующие действия:

• Концентрированное вещество смещать с дистиллятом в пропорции 1Х1, так повысится температура кристаллизации примерно до -40 градусов. Такой расклад подходит для суровых зимних условий.
• При взятии других пропорций: двух литров охлаждёнки и трёх литров воды, температура замерзания будет повышена до предела – 30 градусов.
• Соотношение 1Х2 позволит получить границу кристаллизации уже – 20 градусов. Каждый водитель может определить для себя подходящий вариант, исходя из климатических условий, в которых он поживает.

Обратите внимание на то, что при сильном разбавлении концентрата происходит снижение присадочного влияния и ухудшается качественный состав продукта

О вреде пропиленгликоля

Проблема в том, что влияние на организм человека рассматриваемого вещества не всегда безопасно.

• Самый распространённый пример – с продуктами. Казалось бы, он никак не ухудшает вкус и вполне безопасен. Разве что с ним меньше портятся блюда, имеющие высокую калорийность, типа пирожных. Однако это справедливо, если его содержание в продуктах питания не превышает 1г/литр. В противном случае последствием может стать отравление пропиленгликолем;
• Опасность передозировки существует и в медицине. Пропиленгликоль влияет на химические процессы организма, усиливая кислотность, что может нарушить обмен веществ. А по результатам опытов 1985 года, самки животных, получая с пищей слишком большую дозу пропиленгликоля, рождали детёнышей с отклонениями, а у самцов снижалось количество сперматозоидов;
• Воздействие на кожу содержащей пропиленгликоль косметики тоже не всегда благотворно. У чувствительных людей может возникнуть раздражение или аллергическая реакция. А если соединение попадёт в глаза, последствием станет конъюнктивит. Также ни о каких продуктах косметологии, содержащих полипропиленгликоль, не может быть и речи. Ещё в 1991 году американской Академией дерматологии было доказано, что даже малая его концентрация отрицательно сказывается на состоянии детской кожи. В худшем же случае такое вещество может повредить и нарушить работу печени.
• Опасны для здоровья и содержащие пропиленгликоль ингаляторы. Если постоянно вдыхать содержащий его пар, можно дождаться аллергической реакции, получить мощный удар по горлу и носу, который будет постоянно закладывать, вызвать жжение, высыпание, чесотку или регулярные воспалительные процессы. Также при вдыхании пропиленгликоля возрастает риск распространения респираторных заболеваний дыхательной системы и выбрасываются в атмосферу вызывающие рак альдегиды.
• Токсичность вещества достаточно велика сама по себе, а если наносится на повреждённую кожу, возрастает ещё больше. В пропиленгликоле содержится кобальт, оксид этилена, никель, мышьяк, 1,4 диоксан, свинец, полициклические аромавещества, кадмий, железо. Разумеется, при производстве от примесей избавляются, и процесс этот прост. Но производитель может оказаться недобросовестным.
• Наиболее опасны электронные сигареты, на которые переходят, чтобы избавиться от курения. Теоретически входящая в его состав жижа содержит очищенный от примесей никотин и безопасный глицерин. Однако пропиленгликоль ускоряет попадание никотина в дыхательные пути. И хотя продавцы клятвенно заверяют, что в их сигаретах не содержится ни один канцероген, страдают лёгкие. У некоторых курильщиков, отдающих предпочтение электронной сигарете, наступает своеобразная аллергическая реакция: они чувствуют тяжесть в груди.

Казалось бы, вредность рассматриваемого вещества при прямом его контакте с человеческим организмом для здоровья очевидна. Но и ответ вопрос, для чего нужен полипропиленгликоль, предельно ясен: без содержащей его продукции человеку не обойтись. В связи с этим возникает необходимость в поиске его более качественного аналога.

Где вам встречался пропиленгликоль?

• В промышленности
• В продуктах
• В электронных сигаретах
• В косметике
• В лекарствах

 Загрузка …

Пропиленгликоль или этиленгликоль: сравнение теплоносителей

Пропиленгликоль и этиленгликоль (этандиол-1,2) – это простейшие двухатомные спирты, получившие широкую популярность, наряду с глицерином, в качестве низкозамерзающих жидкостей (антифризов) в системах отопления.

Их отличает от других теплоносителей то, что они прекрасно выдерживают высокие температуры при соединении с водой и начинают закипать только при 105°С-110°С при нормальном атмосферном давлении и при 120°С-150°С – при повышенном. В зависимости от степени разведения, температура их кристаллизации составляет от -40°С до -70°С.

В их составе могут присутствовать антикоррозионные присадки для защиты внутренних элементов системы от коррозии и снижения пенообразования, что позволяет существенно увеличить ее срок эксплуатации.

Отличие этиленгликоля от пропиленгликоля

Тепло- и хладоносители на основе этилен гликоля (этандиола) отличаются более высокими теплоемкостью и теплопроводностью по сравнению с водными растворами монопропиленгликоля, а это позволяет применять в схемах радиаторы и теплообменники меньшего размера. Они также обладают более низкой вязкостью, что обеспечивает лучшую циркуляцию теплоносителя внутри системы и снижение гидродинамических потерь.

Благодаря малой вязкости этандиола на его основе можно создавать растворы различных концентраций с максимально низкой температурой кристаллизации -70°С. При этом есть еще и главное отличие – этиленглико ль стоит почти в 2 раза дешевле своего конкурента.

Существенный недостаток этиленгликолевых растворов – их токсичность. Недопустимо их проникновение в грунтовые воды и в почву, особенно в местах, где используется грунтовая вода и выращиваются сельскохозяйственные культуры.

При неосторожном применении антифриз может попасть внутрь организма, что способно привести к летальному исходу. Материал также обладает сладковатым вкусом и не имеет неприятного запаха, а это создает повышенную опасность для животных и детей в случае протечек

Материал также обладает сладковатым вкусом и не имеет неприятного запаха, а это создает повышенную опасность для животных и детей в случае протечек.

Пропиленгликоль или этиленгликоль в отоплении?

Водные растворы пропилен гликоля не обладают токсичностью и подходят для использования в отопительных системах с высокими требованиями к экологичности: общественные и жилые постройки, фармацевтические, парфюмерные, косметические, пищевые производства и прочее. В таких инженерных схемах необходимо соблюдение экологической безопасности из-за риска проникновения антифриза в производимую продукцию и в производственные помещения.

Монопропиленгликоль предпочтителен для применения в системах отопления частных домов, коттеджных поселков, в местах, где используются грунтовые воды, почва или грунт для садов и огородов, сельскохозяйственных производств при опасности заражения продуктов и воды.

Несмотря на то, что по сравнению с этандиолом пропилен гликоль обладает большей вязкостью, теплоносители на его основе имеют «смазывающее» действие, улучшают функционирование насосов во вторичном контуре и способствуют удалению отложений с внутренних поверхностей теплообменного оборудования.

Этиленгликоль и пропиленгликоль: сравнение и выводы

Обобщив все вышесказанное, можно сделать вывод, что более высокие теплопроводность и теплоемкость этиленгликоля при его меньшей вязкости и доступной цене делают его предпочтительнее растворам на основе монопропиленгликоля. Но! Это правило действует только в тех случаях, где отсутствуют особые требования к экологичности теплоносителя.

Во всех остальных ситуациях необходимо использовать пропиленгликоль. Его отличия по теплофизическим свойствам от конкурента не столь существенны, но стоит он дороже. Хотя в данном случае это вопрос безопасности, на которой непозволительно экономить.

Теплоноситель этиленгликоль и пропиленгликоль: можно ли смешивать?

В связи с такой разницей в степени токсичности и в цене у многих возникает вопрос: можно ли смешать два спирта, чтобы получить не такой дорогой, как монопропиленгликоль, но менее токсичный, чем этандиол, аналог?

Ответ категоричен: жидкости не подлежат смешиванию, так как это, в лучшем случае, может привести к снижению характеристик более технологичного состава – пропилен гликоля, а в худшем вызовет образование осадка, так как растворы могут содержать присадки, несовместимые между собой. Поэтому следует выбрать только один из антифризов в соответствии с требованиями системы, а купить их по выгодным ценам можно у нас.