Выбираем теплоноситель этилен/пропиленгликоль

4. Окисление этиленгликоля

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO₄, K₂Cr₂O₇, кислород в присутствии катализатора.

4.1. Окисление оксидом меди (II)

Этиленгликоль можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества.

Этиленгликоль можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.).

4.3. Жесткое окисление

При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) этиленгликоль окисляется до щавелевой кислоты.

Например, при взаимодействии этиленгликоля с перманганатом калия в серной кислоте образуется щавелевая кислота

Лечение отравления в стационаре

После госпитализации больному человеку проводят курс интенсивной терапии. Если пострадавшему не был дан антидот бригадой скорой помощи, то по прибытии в стационар его вводят сразу же.

Дальше лечение заключается в применении симптоматических препаратов для коррекции работы жизненно важных органов и систем.

1. При отравлении этиленгликолем пострадавшему обеспечивают физический покой, доступ кислорода.
2. Назначают витамины группы B и C, АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).
3. При необходимости вводят преднизолон.
4. При отравлении этиленгликолем назначают в большом количестве фолиевую кислоту, чтобы связать продукты распада этого двухатомного спирта.
5. Вводят солевые растворы.

Применение этиленгликоля

Этиленгликоль широко применяется в химической и фармацевтической, в текстильной и электротехнической, в автомобильной и авиационной промышленностях.

Водный раствор этиленгликоля при одной и той же концентрации имеет более низкую температуру кристаллизации (замерзания) по сравнению с водными растворами на основе пропиленгликоля. Также раствор этиленгликоля по сравнению с растворами пропиленгликоля имеет более низкую вязкость, что существенно снижает потери при циркуляции раствора этиленгликоля в системе отопления (охлаждения, кондиционирования). Раствор этиленгликоля обладает и более высокими значеними теплоемкости и теплопроводности, поэтому ему и отдается предпочтение как теплоносителю (антифризу,хладагенту) в закрытых инженерных системах.

Нелинейный характер зависимости температуры кристаллизации водного раствора этиленгликоля

от его концентрации представлены в табл. №1 в виде двух функциональных зависимостей: 1) значения величины плотностиводного раствора в зависимости от его концентрации при температуре 20°C и 2) зависимость температуры кристаллизации водного раствора от концентрациии этиленгликоля.

Табл. №1. Влияние концентрации этиленгликоля на температуру кристаллизацию водного раствора этиленгликоля. Значения (величины) плотности раствора при температуре 20°C.

Концентрация этиленгликоля, %	Температура замерзания, °C	Плотность при 20 °C
30%	-15 °C	1,038
35%	-20 °C	1,045
40%	-25 °C	1,052
45%	-30 °C	1,058
50%	-35 °C	1,064
54%	-40 °C	1,071
60%	-50 °C	1,077
65%	-65 °C	1,083
70%	-60 °C	1,088

Химические свойства

Свойства класса многоатомных спиртов во многом сходны с одноатомными. К ним относятся реакции со щелочными металлами. В результате них образуются соли многоатомных спиртов. Если взаимодействие происходит с глицерином, то образуются глицераты:

2С3Н8О3 (глицерин) + 6Na = 2C3H5Na3O3 (глицерат натрия) + 3H2

Если с этиленом, то образуются гликоляты: С2Н6О2 + 2Na = C2H4Na2O2 + H2

Реакции со щелочами

Одноатомные спирты не реагируют с водными растворами щелочей, но для многоатомных спиртов такие реакции вполне возможны: С2Н6О2 + NaOH = C2H5NaO2 + H2O

Здесь необходимо обратить внимание на два нюанса. Главное — это то, что реакция идёт только по первой ступени

Спирт выступает как кислота, то есть, по сути, это аналог реакции нейтрализации. Такое свойство демонстрирует, что многоатомные спирты более сильные кислоты, чем вода. Однако их кислотных свойств недостаточно, чтобы изменять окраску индикатора.

Образование сложных эфиров

Это свойство по-другому ещё называется этерификацией. Возможно воздействие как с органическими кислотами, так и с неорганическими:

С3Н8О3 + (стеариновая кислота) 3С17Н35СООН (t, H+) = (тристеарат глицерина) C3H5 — O3 — C3O3 — C17H35 + 3H2O

Здесь глицерин при нагревании вступает в реакцию со стеариновой кислотой с образованием сложного эфира (тристеарата глицерина). Сложные эфиры глицерина с карбоновыми кислотами называются жирами. Как правило, в состав жиров входят остатки высших карбоновых кислот с числом атомов углерода больше 15 (С15Н31СООН — пальмитиновая, С17Н35СООН — стеариновая).

Реакция с минеральной кислотой

Тут реакция будет идти в присутствии концентрированной соляной кислоты.

С3Н8О3 + 3НNO3 (HCl) = C3H5 — O3 — 3NO6 + H2O

В результате получается тринитрат глицерина, более известный под своим тривиальным названием нитроглицерин или тринитроглицерин (взрывчатое вещество). Оно является основным компонентом взрывчатки — динамита.

Нитроглицерин не является нитросоединением, несмотря на то, что исходя из названия можно прийти к такому выводу. Нитроглицерин относится к классу сложных эфиров, т. е. это сложный эфир азотной кислоты.

Взаимодействие с гидроксидом меди

Качественная реакция на спирты выявляет их слабые кислотные свойства. Это реакция с гидроксидом двухвалентной меди. Приготавливается водный раствор глицерина. Он очень хорошо растворяется в воде. После это происходит получение гидроксида меди. Для этого необходимо налить в пробирку гидроксид натрия и добавить раствор медного купороса (CuSO4). В результате этого гидроксид меди должен выпасть в осадок.

Чтобы убедиться в том, что глицерин обладает кислотными свойствами, в него добавляется часть осадка гидроксида меди.

Строение и структура соединения

В основе молекулы лежит непредельный углеводородный скелет этилена, состоящий из двух атомов карбона, в котором произошёл разрыв двойной связи. На освободившиеся валентные места у атомов углерода присоединились две гидроксильные группы. Формула этилена – С₂Н₄, после разрыва кранной связи и присоединения гидроксильных групп (через несколько стадий) она выглядит как С₂Н₄(ОН)₂. Это и есть этиленгликоль.

Молекуле этилена присуща линейная структура, в то время как двухатомный спирт имеет некое подобие транс-конфигурции в размещении гидроксильных групп по отношению к углеродному остову и друг к другу (в полной мере этот термин применим к положению относительно кратной связи). Такая дислокация соответствует самому удаленному расположению водородов из функциональных групп, меньшей энергии, а значит – максимальной устойчивости системы. Попросту говоря, одна ОН-группа «смотрит» вверх, а другая — вниз. В то же время неустойчивыми являются соединения с двумя гидроксилами: при одном атоме карбона, образуясь в реакционной смеси, они тут же дегидратируются, переходя в альдегиды.

Физические свойства этилена (этена):

Наименование параметра:	Значение:
Цвет	без цвета
Запах	со слабым запахом
Вкус	без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)	газ
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	1,178
Плотность (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	1,26
Температура плавления, °C	-169,2
Температура кипения, °C	-103,7
Температура вспышки, °C	136,1
Температура самовоспламенения, °C	475,6
Критическая температура*, °C	9,6
Критическое давление, МПа	5,033
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных	от 2,75 до 36,35
Удельная теплота сгорания, МДж/кг	46,988
Коэффициент теплопроводности (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К)	0,0163
Коэффициент теплопроводности (при 50 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К)	0,0209
Молярная масса, г/моль	28,05

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Строение этиленгликоля

В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.

Электроотрицательность кислорода (ЭО = 3,5) больше электроотрицательности водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4).

Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

Атом кислорода в спиртах находится в состоянии sp 3 -гибридизации.

В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp 3 -гибридные орбитали, а еще две 2sp 3 -гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.

Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108 о .

Водородные связи и физические свойства спиртов

Спирты образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:

Поэтому этиленгликоль – жидкость с относительно высокой температурой кипения.

Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому спирты очень хорошо растворимы в воде. Молекулы спиртов в воде гидратируются:

Чем больше углеводородный радикал, тем меньше растворимость спирта в воде. Чем больше ОН-групп в спирте, тем больше растворимость в воде.

Реализация и изготовление теплоносителя

Теплоноситель выпускается следующих марок:

• На основе этиленгликоля:до — 40 градусов Цельсия;
• На основе пропиленгликоля:Теплоноситель ЭКО до — 40 градусов Цельсия;

Теплоносители на основе этиленгликоля применяются в качестве рабочей жидкости в системах отопления и кондиционирования крупных промышленных объектов, а также индивидуальных домов и дач (в одноконтурных газовых, тэновых и твердотопливных котлах).

Теплоносители на основе пропиленгликоля также используются в любых системах в качестве рабочей жидкости, но в первую очередь на объектах с повышенными требованиями к экологической безопасности (в двухконтурных котлах, тепловых насосах).

Особенности:

• Диапазоны рабочих температур от -40oС до +104oС.
• Специально подобранный пакет присадок в теплоносителе надежно защищает оборудование от накипи, пенообразования и коррозии.
• Теплоносители не оказывают агрессивного воздействия на пластик и металлопластик, резину, поранит и лен, что исключает возможность протечек. Однако следует знать, что все теплоносители обладают несколько большей текучестью, чем вода, поэтому необходимо тщательнее осуществлять сборку всех стыковочных узлов и обязательно проводить предварительную опрессовку системы. При необходимости, места соединений в системах можно обрабатывать герметиками, стойкими к гликолевым смесям (Гермесил, ABRO, LOCTITE), а также использовать шелковистый лен без подмазки масляной краской.
• Теплоносители при нагреве имеют высокий коэффициент объемного расширения и, как следствие этого, расширительный бак в системах должен быть не менее 15% их объема.
• Для информации: теплоноситель, разбавленный даже до -15oС, гарантированно защитит систему от разрушения в случае аварийной остановки и при более низких (до -60oС) показателях температуры, так как гликолевые растворы при охлаждении не расширяются в объеме.
• Примечание: так как в канистры теплоноситель фасуется в килограммах, необходимо это учитывать при расчетах- плотность теплоносителя 1,05кг/л.

Стоимость:

Наименование	Вес, кг	Цена за кг, руб./кг с НДС 18%	Стоимость канистры(бочки) с НДС 18%, руб.
Теплоноситель на основе этиленгликоля: — наливом в тару покупателя		72,00
— бочка 200л	210 кг	80,00	16 800,00
— канистра 50л	52,5кг	80,00	4 200,00
-канистра 30л	31,5кг	82,00	2 583,00
-канистра 20л	21 кг	83,00	1 743,00
Теплоноситель на основе пропиленгликоля ЭКО: — наливом в тару покупателя		104,00
— бочка 200л	210 кг	112,00	23 520,00
— канистра 50л	52,5кг	112,00	5 880,00
-канистра 30л	31,5кг	114,00	3 528,00
-канистра 20л	21 кг	115,00	2 415,00

По теме: 

История открытий и производства [ править | править код ]

Этиленгликоль впервые был получен в 1859 году французским химиком Вюрцем из диацетата этиленгликоля омылением гидроксидом калия и в 1860-м гидратацией этиленоксида. Он не находил широкого применения до Первой мировой войны, когда в Германии его стали получать из дихлорэтана для использования в качестве замены глицерина при производстве взрывчатых веществ. В США полупромышленное производство начато в 1917 году через этиленхлоргидрин. Первое крупномасштабное производство начато с возведением завода в 1925 году около Саут Чарлстона (Западная Вирджиния, США) компанией «Carbide and Carbon Chemicals Co.» (англ.). К 1929 году этиленгликоль использовался практически всеми производителями динамита.

В 1937 компания Carbide начала первое крупномасштабное производство, основанное на газофазном окислении этилена до этиленоксида. Монополия компании Carbide на данный процесс продолжалась до 1953 года.

Характеристика общих химических свойств

Химические свойства этиленгликоля определяются его функциональными группами. В реакциях может принимать участие один гидроксильный заместитель или оба, в зависимости от условий процесса. Главное отличие в реакционной способности заключается в том, что за счёт наличия у многоатомного спирта нескольких гидроксилов и их взаимного влияния проявляются более сильные кислотные свойства, чем у одноатомных «собратьев». Поэтому в реакциях со щелочами продуктами являются соли (для гликоля – гликоляты, для глицерина – глицераты).

В химические свойства этиленгликоля, равно как и глицерина, входят все реакции спиртов из категории одноатомных. Гликоль даёт полные и неполные эфиры в реакциях с одноосновными кислотами, гликоляты, соответственно, образуются с щелочными металлами, а при химическом процессе с сильными кислотами или их солями выделяется альдегид уксусной кислоты — за счёт отщепления от молекулы атома водорода.

Первое «знакомство» с этиленгликолем и глицерином: история получения

В 1859 году, посредством двухстадийного процесса взаимодействия дибромэтана с ацетатом серебра и последующей обработки едким кали полученного в первой реакции этиленгликольдиацетата, Шарль Вюрц впервые синтезировал этиленгликоль. Некоторое время спустя был разработан метод прямого гидролиза дибромэтана, но в промышленных масштабах в начале двадцатого века двухатомный спирт 1,2-диоксиэтан, он же – моноэтиленгликоль, или просто гликоль, в США получали посредством гидролиза этиленхлоргидрина.

На сегодняшний день и в промышленности, и в лаборатории применяют ряд других методов, новых, более экономичных с сырьевой и энергетической точек зрения, и экологичных, так как применение реагентов, содержащих или выделяющих хлор, токсины, канцерогены и другие опасные для окружающей среды и человека вещества, сокращается по мере развития «зелёной» химии.

Аптекарем Карлом Вильгельмом Шееле в 1779 году был открыт глицерин, а особенности состава соединения изучил в 1836 году Теофиль Жуль Пелуз. Двумя десятилетиями позже было установлено и обосновано строение молекулы данного трёхатомного спирта в трудах Пьера Эжена Марселея Вертело и Шарля Вюрца. Наконец, ещё двадцать лет спустя Шарль Фридель провёл полный синтез глицерина. В настоящее время промышленность использует два метода его получения: через хлористый аллил из пропилена, а также через акролеин. Химические свойства этиленгиликоля, как и глицерина, широко используют в различных сферах химического производства.

Антифриз – охлаждающая жидкость на основе гликоля

Антифриз на основе простейшего многотомного спирта применяется в современных транспортных средствах с целью охлаждения их двигателя. Его основным компонентом является этиленгликоль (есть составы с пропиленгликолем в качестве основного компонента). Добавками служит дистиллированная вода и специальные присадки, которые придают антифризу флуоресцентные, антикавитационные, антикоррозионные, антипенные свойства.

Главная характеристика антифризов – малая температура замерзания. Кроме того, они имеют низкий показатель расширения при замерзании (по сравнению с обычной водой на 1,5–3 процента меньше). При этом такая специальная охлаждающая жидкость на основе гликоля характеризуется высокой температурой кипения, что улучшает процесс эксплуатации транспортного средства в жаркую пору года.

В целом жидкость для охлаждения автодвигателей на основе гликоля и воды обладает следующими достоинствами:

• отсутствие вредных добавок (аминов, разнообразных нитритов, неблагоприятно влияющих на природу фосфатов);
• возможность выбора необходимой концентрации антифриза для качественного предохранения двигателя автомобиля от замерзания;
• стабильные параметры и свойства в течение всего срока службы;
• совместимость с теми деталями охлаждающей системы авто, которые сделаны из пластмассы или резины;
• высокие антипенные показатели.

Кроме всего прочего, современные антифризы обеспечивают антикоррозионную защиту металлических сплавов и металлов, имеющихся в двигателе внутреннего сгорания за счет наличия в них особых ингибирующих добавок.

Что такое этиленгликоль, какая у него формула и физические свойства? Как его получают и где применяют? Чем опасен для организма человека этот спирт? В каких случаях происходит отравление им и что за симптомы беспокоят при этом? Как нужно действовать, чтобы помочь пострадавшему?

Опасность пропиленгликоля

Данное вещество не влияет отрицательно на организм человека. ПГ официально признан соединением, не оказывающим вредного воздействия на здоровье. Это оправдывает его широкое распространение в пищевой промышленности, а также при изготовлении электронных сигарет. При этом воздействие вещества может принести вред человеку только в случае его поступления в организм в повышенной концентрации.

Если вдыхать пропиленгликоль в процессе парения вейпа, то это не вызовет у человека серьезного отравления. После поступления вещества в организм происходит его разложение на безопасные компоненты. Сначала оно преобразуется в молочную, а затем в пировиноградную кислоту. Последняя распадается на углекислый газ с водой.

Пропиленгликоль отличается быстрым выведением из организма. Большая его часть выходит из него уже спустя 4 часа. Только при высокой дозе (от 6 г/кг веса) ПГ может негативно воздействовать на почки.

Возможен вред для организма пропиленгликоля при его вдыхании. При курении вейпа вещество может спровоцировать аллергическую реакцию вплоть до удушья. Это касается людей, имеющих заболевания легких.

Если сравнивать ПГ и моноэтиленгликоль, то второе вещество при сходном названии отличается более опасным действием на человека. После попадания в организм идет распад соединения, в результате чего образуется щавелевая кислота. Она токсична для человека.

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.

Воздействие на окружающую среду

Этиленгликоль — это химикат, производимый в больших объемах ; он распадается на воздухе примерно через 10 дней, а в воде или почве — через несколько недель. Он попадает в окружающую среду за счет рассеивания продуктов, содержащих этиленгликоль, особенно в аэропортах, где он используется в противообледенительных средствах для взлетно-посадочных полос и самолетов. В то время как пролонгированные низкие дозы этиленгликоля не проявляют токсичности, в дозах, близких к летальным (≥ 1000 мг / кг в день), этиленгликоль действует как тератоген . «Основываясь на довольно обширной базе данных, он вызывает изменения скелета и пороки развития у крыс и мышей при всех путях воздействия». Эта молекула наблюдалась в космосе.

Химические свойства этиленгликоля

Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды.

1.1. Взаимодействие с раствором щелочей

При взаимодействии этиленгликоля с растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующийся алкоголят почти полностью гидролизуется водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому этиленгликоль не взаимодействует с растворами щелочей.

1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Этиленгликоль взаимодействует с активными металлами (щелочными и щелочноземельными).

Например, этиленгликоль взаимодействует с калием с образованием гликолята калия и водорода .

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.

Строение этиленгликоля

В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.

Электроотрицательность кислорода (ЭО = 3,5) больше электроотрицательности водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4).

Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

Атом кислорода в спиртах находится в состоянии sp 3 -гибридизации.

В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp 3 -гибридные орбитали, а еще две 2sp 3 -гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.

Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108 о .

Водородные связи и физические свойства спиртов

Спирты образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:

Поэтому этиленгликоль – жидкость с относительно высокой температурой кипения.

Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому спирты очень хорошо растворимы в воде. Молекулы спиртов в воде гидратируются:

Чем больше углеводородный радикал, тем меньше растворимость спирта в воде. Чем больше ОН-групп в спирте, тем больше растворимость в воде.

Сфера применения

По статистике почти половина пропандиола применяется как сырье для получения ненасыщенных полиэфирных смол. Это возможно благодаря свойству гликоля вступать в химическую реакцию с ненасыщенными малеиновыми ангидридами и изофталевой кислотой. Продуктом реакции становится частично ненасыщенный сополимер, который в дальнейшем сшивается и образует термореактивную пластмассу. В результате реакции пропиленгликоля и оксида пропилена получают полимеры для производства полиуретана, олигомеры и другие органические соединения.

Пищевой пропиленгликоль (по международной классификации – Е1520) применяется как растворитель и консервант продуктов. Корма для животных, производство табачных изделий и жидкостей для парогенераторов, производство средств косметики и личной гигиены – еще несколько областей использования 1,2-пропандиола.

Одно из ключевых свойств гликоля – повышение и понижение температуры жидкостей – нашло применение при производстве противообледенительных жидкостей для самолетов, автомобильных антифризов, теплоносителей для инженерных систем и климатического оборудования. Низкая токсичность вещества позволяет использовать его в отопительных системах с открытым контуром, на объектах с повышенными требованиями к экологической безопасности.

Некоторые особенности применения теплоносителя на основе пропиленгликоля в холодильном оборудовании

Канд.техн. наук Л.С.ГЕНЕЛЬ, М.Л.ГАЛКИН, 000 «Спектропласт» канд.техн. наук С.С.СОРОКИН, ОАО «Альфа Лаваль Поток»

Проблемы, которые возникают у потребителей при использовании теплоносителей (хладоносителей) в холодильном оборудовании, обусловлены в основном взаимодействием их с металлическими поверхностями. К числу таких проблем относятся:

• коррозия металла под воздействием теплоносителя;
• образование накипи на стенках оборудования;
• изменение состава теплоносителя в процессе эксплуатации и соответственно его теплофизических свойств.

Эти проблемы, если не обращать на них должного внимания, приводят к сокращению сроков службы холодильного оборудования, увеличению затрат на проведение профилактических и ремонтных работ, требующих в отдельных случаях его остановки, что, в свою очередь, может вызвать ухудшение качества или порчу охлаждаемой продукции.

В настоящее время в пищевых производствах наиболее широкое применение в качестве теплоносителя получили растворы CaCI2, MgCI2, K2CO3, которые очень экономичны по прямым затратам. Однако из-за высокой агрессивности этих растворов косвенные затраты, связанные с ухудшением качества продуктов, могут многократно превысить прямые затраты. Поэтому наблюдается тенденция их замены теплоносителями, обеспечивающими большую надежность работы холодильного оборудования. К их числу в первую очередь относятся водные растворы многоатомных спиртов, в том числе пропиленгликоля (ПГ), этиленгликоля, глицерина.

Водные растворы пропиленгликоля выгодно отличаются по токсикологическим свойствам от традиционных теплоносителей технического назначения на основе этиленгликоля. Этиленгликоль ядовит (ГОСТ 19710-83), и поэтому его применение в пищевой промышленности крайне затруднительно, в то время как пропиленгликоль является пищевой добавкой (Е1520).

При использовании в качестве теплоносителей водных растворов глицерина усиливаются требования к прокладкам (уплотнениям) и деталям оборудования из неполярных резин и пластмасс некоторых марок. При температурах до -20 °С глицериновые растворы имеют большие значения вязкости, чем пропиленгликолевые. Кроме того, сложнее решаются коррозионные проблемы.

Температурный диапазон применения теплоносителя на основе пропиленгликоля от -50 до +107 °С, однако в пищевых производствах этот теплоноситель оказался наиболее конкурентоспособным по комплексу параметров в диапазоне температур от — 20 до -1°С.

Пропиленгликоль (1,2-пропиленгликоль, пропандиол) — бесцветная густая жидкость со слабым характерным запахом, смешивается с водой и спиртом, обладает гигроскопическими свойствами. Его температура кипения при атмосферном давлении 187,4 °С, температура плавления -60 °С, плотность при 20 °С 1,037 г/см3.

Некоторые основные свойства водных растворов пропиленгликоля при различных концентрации и температуре приведены в табл. 1.

Для проведения коррозионных испытаний растворы ПГ готовили на дистиллированной и водопроводной воде. Скорость коррозии образцов стали СтЗ в теплоносителях на основе водных растворов CaCl2 и ПГ при введении 3% концентрата противокоррозионных добавок марок КПК1 и КПК2 приведена в табл. 2

Содержание растворенных компонентов

1. Испытания проведены в сопоставимых условиях для всех образцов весовым методом по ГОСТ 9.908—85. Для проведения испытаний использовали нестандартные образцы в виде отрезков трубы диаметром 20 мм, лучше имитирующих, по мнению авторов, условия эксплуатации оборудования. Поэтому приведенные значения скорости коррозии могут рассматриваться только как относительные.
2. В водопроводной воде (составы 2, 4 и 5) обнаружены ионы железа 0,3 мг/л, меди 1,0 и хлора 25 мг/л.
3. Содержание некоторых коррозионно-активных компонентов в коррозионной среде (состав 5) — катионы (определены атомно-абсорбционным методом): железо — 86,53 мг/л, медь — 14,21 мг/л; анионы (определены химическим анализом): хлор — 577,8 мг/л.

Применение [ править | править код ]

Благодаря своей дешевизне этиленгликоль нашёл широкое применение в технике.

• Как компонент автомобильных антифризов и тормозных жидкостей, что составляет 60% его потребления. Смесь 60% этиленгликоля и 40% воды замерзает при −49 °С. Коррозионно активен, поэтому применяется с ингибиторами коррозии;
• Используется как теплоноситель с содержанием не более 50% в системах отопления (частные дома в основном)
• В качестве теплоносителя в виде раствора в автомобилях, в системах жидкостного охлаждения компьютеров;
• В производстве целлофана, полиуретанов и ряда других полимеров. Это второе основное применение;
• Как растворитель красящих веществ;
• В органическом синтезе:

• в качестве высокотемпературного растворителя.
• для защиты карбонильной группы путём получения 1,3-диоксолана. Обработкой вещества с карбонильной группой в бензоле или толуоле этиленгликолем в присутствии кислого катализатора (толуолсульфоновой кислоты, BF₃•Et₂O и др.) и азеотропной отгонкой на насадке Дина-Старка образующейся воды. Например, защита карбонильной группы изофорона

1,3-диоксоланы могут быть получены также при реакции этиленгликоля с карбонильными соединениями в присутствии триметилхлорсилана или комплекса диметилсульфат-ДМФА 1,3-диоксалана устойчивы к действию нуклеофилов и оснований. Легко регенерируют исходное карбонильное соединение в присутствии кислоты и воды.

• Как компонент противоводокристаллизационной жидкости «И».
• В качестве криопротектора.
• Для поглощения воды, для предотвращения образования гидрата метана (ингибитор гидратообразования), который забивает трубопроводы при добыче газа в открытом море. На наземных станциях его регенерируют путём осушения и удаления солей.
• Этиленгликоль является исходным сырьём для производства взрывчатого веществанитрогликоля.

Этиленгликоль также применяется:

• при производстве конденсаторов
• при производстве 1,4-диоксана
• как теплоноситель в системах чиллер-фанкойл
• в качестве компонента крема для обуви (1‒2 %)
• в составе для мытья стёкол вместе с изопропиловым спиртом
• при криоконсервировании биологических объектов (в крионике) в качестве криопротектора.
• при производстве полиэтилентерефталата, пластика популярных ПЭТ-бутылок.

Физические и химические свойства этиленгликоля и область применения

Этиленгликоль — прозрачная жидкость без запаха

Вещество представляет собой бесцветную сладковатую жидкость без запаха, прекрасно растворяется в этаноле (из которого «умельцы» пытаются его с разным успехом извлекать). Этиленгликоль легко образует эфиры с различными кислотами, т.е. поражающий эффект этого вещества включает себя воздействие летучих соединений. При реакции, устраняющей водную основу, формирует уксусный альдегид.

Применяется в следующих сферах:

• В изготовлении незамерзающего динамита;
• В химическом производстве различных видов жидкостей для охлаждения радиаторов (антифриз);

Фотогалерея: где можно столкнуться с веществом

Печальный факт – далеко не в каждом антифризе вообще содержится именно этиловый спирт. В этом случае к отравлению этиленгликолем добавляется слепота и другие грустные последствия.

• Этиленгликоль используется в качестве электролита для конденсаторов;
• Активно применяется в изготовлении целлофана, различных синтетических углеводородных сред;
• Является компонентом растворителей красок, чернил;
• Используется в текстильной, парфюмерной и фармацевтической промышленности.