Etilenoglicol - Ethylene glycol


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Etilenoglicol
modelo de estrutura de arame de etileno glicol
Spacefill modelo de etileno glicol
Modelo de esfera e da vara de etileno glicol
Amostra de etileno glicol
nomes
nome IUPAC preferido
Etano-1,2-diol
Outros nomes
Etileno glicol
1,2-etanodiol
álcool etileno
Hypodicarbonous ácido
monoetileno glicol
1,2-dihidroxietano
identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
3DMet B00278
abreviaturas MEG
505945
Chebi
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.003.159
Número da CE 203-473-3
943
KEGG
Malha Etileno glicol +
número RTECS KW2975000
UNII
número ONU 3082
propriedades
C 2 H 6 O 2
Massa molar 62,07 g · mol -1
Aparência Líquido claro, incolor
Odor Inodoro
Densidade 1,1132 g / cm 3
Ponto de fusão -12,9 ° C (8,8 ° F; 260,2 K)
Ponto de ebulição 197,3 ° C (387,1 ° F; 470,4 K)
Miscível
Solubilidade Solúveis na maioria dos solventes orgânicos
log P -1,69
Pressão de vapor 0,06 mm Hg (20 ° C)
Viscosidade 1,61 × 10 -2 Pa.s
Riscos
principais riscos Prejudicial
Ficha de segurança Ver: página de dados
MSDS External
pictogramas GHS O pictograma exclamação-marca no sistema harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)O pictograma perigo para a saúde no Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)
palavra sinal de GHS Aviso
H302 , H373
P260 , P264 , P270 , P301 + 312 , P314 , P330 , P501
NFPA 704
Flammability code 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g., canola oil Health code 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g., chloroform Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogen Special hazards (white): no codeNFPA 704 diamante de quatro cores
1
2
0
Ponto de inflamação 111 ° C (232 ° F; 384 K) fechado copo
410 ° C (770 ° F; 683 K)
limites de explosividade 3,2-15,2%
Limites de exposição de saúde dos EUA ( NIOSH ):
PEL (permitida)
Nenhum
REL (recomendado)
Nenhum estabelecido
IPVS (perigo imediato)
Nenhum
Os compostos relacionados
relacionadas diois
Propileno glicol
dietileno glicol
trietileno glicol
Polietileno glicol
página de dados suplementares
Índice de refracção ( n ),
constante dielétricar ), etc.
termodinâmicos
dados
Comportamento de fase
de líquido-gás sólido
UV , IV , RMN , MS
Excepto quando indicado de outra maneira, os dados são dados para materiais no seu estado normal (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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referências de Infobox

Etileno glicol ( nome IUPAC : etano-1,2-diol) é um composto orgânico com a fórmula (CH 2 OH) 2 . É principalmente utilizado para dois propósitos, como matéria-prima no fabrico de fibras de poliéster e para anticongelantes formulações. É um incolor, com sabor doce, líquido inodoro, viscoso. O etileno glicol é altamente tóxico. Domésticos de estimação são especialmente susceptíveis ao envenenamento de etileno glicol a partir de vazamentos anticongelantes veículo.

Produção

rotas industriais

O etileno glicol é produzido a partir de etileno (etileno), através do intermediário de óxido de etileno . O óxido de etileno reage com água para produzir etileno glicol de acordo com a equação química :

C 2 H 4 O + H 2 O → HO-CH 2 CH 2 -OH

Esta reacção pode ser catalisada quer por ácidos ou bases , ou pode ocorrer a neutra de pH sob temperaturas elevadas. Os rendimentos mais elevados de etileno glicol ocorrer a um pH ácido ou neutro com um grande excesso de água. Sob estas condições, os rendimentos de etileno glicol de 90% pode ser conseguido. Os principais subprodutos são os oligómeros de dietileno glicol , trietileno glicol , e tetraetileno glicol . A separação destes oligómeros e água é de energia intensiva. Cerca de 6,7 milhões de toneladas são produzidas anualmente.

A selectividade mais elevada é obtida através da utilização de Shell do processo OMEGA . No processo OMEGA, o óxido de etileno é convertido primeiro com dióxido de carbono (CO 2 ) para o carbonato de etileno . Este anel é em seguida hidrolisado com um catalisador básico, num segundo passo para a produção de mono-etileno-glicol, 98% de selectividade. O dióxido de carbono é libertado neste passo novo e pode ser alimentado de volta para o circuito de processo. O dióxido de carbono vem, em parte, a partir da produção de óxido de etileno, em que uma parte do etileno é completamente oxidado .

O etileno glicol é produzido a partir de monóxido de carbono em países com grandes reservas de carvão e regulamentos ambientais menos rigorosas. A carbonilação oxidativa de metanol para se oxalato de dimetilo proporciona uma abordagem promissora para a produção de C 1 com base de etileno glicol. Oxalato de dimetilo pode ser convertido em etileno glicol, em rendimentos elevados (94,7%) por hidrogenação com um catalisador de cobre:

MEG ex CO.svg

O metanol é reciclado. Portanto, apenas o monóxido de carbono, hidrogénio, e oxigénio são consumidos. Uma planta com capacidade de produção de 200 000 toneladas de etileno glicol por ano está em Inner Mongolia , uma segunda fábrica na China , com uma capacidade de 250 000 toneladas por ano foi programada para 2012 na província de Henan . A partir de 2015, quatro fábricas na China, com uma capacidade de 200 000 t / a cada estavam operando com pelo menos 17 mais a seguir.

rotas biológicas

A lagarta da traça da cera Maior, Galleria mellonella , tem bactérias do intestino com a capacidade de degradar o polietileno (PE) em etileno-glicol.

rotas históricas

De acordo com a maioria das fontes, químico francês Charles-Adolphe Wurtz (1817-1884) primeiro preparada de etileno glicol em 1856. Ele primeiro tratado "iodeto de etileno" (C 2 H 4 I 2 ) com acetato de prata e, em seguida, hidrolisado a resultante "diacetato de etileno" com hidróxido de potássio . Wurtz chamado seu novo composto "glicol" porque partilhada qualidades tanto com álcool etílico (com um grupo hidroxilo) e glicerina (com três grupos hidroxilo). Em 1859, Wurtz preparada de etileno glicol por meio da hidratação de óxido de etileno . Parece não ter havido nenhuma fabrico comercial ou aplicação de etileno glicol antes da Primeira Guerra Mundial , quando foi sintetizado a partir de dicloreto de etileno na Alemanha e utilizado como um substituto para a glicerol no explosivos indústria.

Nos Estados Unidos, a produção semi-comerciais de etileno-glicol através de cloridrina de etileno iniciado em 1917. A primeira fábrica glicol comercial em larga escala foi erguida em 1925 em South Charleston, West Virginia , por Carbide e carbono Chemicals Co. (agora Union Carbide Corp.) . Por volta de 1929, etileno glicol estava a ser utilizado por quase todos os dinamite fabricantes. Em 1937, Carbide começou-se a primeira planta com base no processo de Lefort para a oxidação em fase de vapor de etileno para óxido de etileno. Carbide manteve um monopólio sobre o processo de oxidação direta até 1953, quando o processo de concepção científica foi comercializado e oferecido para licenças.

usos

O etileno glicol é utilizado principalmente em formulações anticongelantes (50%) e como uma matéria prima no fabrico de poliésteres tais como tereftalato de polietileno (PET) (40%).

Refrigerante e de transferência de calor agente

A principal utilização de etileno glicol é como um meio para a transferência de calor por convecção em, por exemplo, automóveis e computadores com refrigeração líquida. O etileno glicol é também vulgarmente utilizado em-água refrigerada de ar condicionado sistemas que lugar quer o arrefecedor de ar ou manipuladores de fora, ou sistemas que deve arrefecer abaixo da temperatura de congelação da água. No aquecimento geotérmicas / sistemas de arrefecimento, etileno glicol é o fluido que transporta o calor através da utilização de uma bomba de calor geotérmica . O etileno glicol quer ganha energia a partir da fonte (lago, o mar, água de poço ) ou dissipa o calor para o dissipador, dependendo se o sistema está a ser utilizado para o aquecimento ou arrefecimento.

Puro de etileno glicol tem uma específica capacidade de calor sobre uma metade da água. Assim, ao fornecer protecção contra a congelação e um aumento do ponto de ebulição, etileno glicol reduz a capacidade de calor específica de misturas de água em relação à água pura. Um 1: mistura 1, em massa, tem uma capacidade de calor específica de cerca de 3140 J / (kg · ° C) (0,75 BTU / (lb · ° F)), três quartos da água pura, exigindo, portanto, as taxas de fluxo aumentados no mesmo sistema comparações com água. A formação de grandes bolhas em passagens de motores de combustão interna irá inibir seriamente o fluxo de calor (fluxo) do que a área de arrefecimento, deste modo permitindo a transferência de nucleação (pequenas bolhas) de calor que ocorrem não é aconselhável. Grandes bolhas em passagens de arrefecimento vai ser auto-sustentada ou crescer mais, com praticamente a perda completa de arrefecimento em que local. Com puro MEG ponto quente que tem de chegar a 200 ° C (392 ° F). Arrefecimento devido a outros efeitos, tais como correntes de ar de ventilação, etc. (não considerado na análise nucleação puro) irá assistir na prevenção da formação de grande bolha.

Anticongelante

Puro de etileno-glicol congela a cerca de -12 ° C (10,4 ° F) mas, quando misturado com água, a mistura congela a uma temperatura inferior. Por exemplo, uma mistura de 60% de etileno glicol e 40% água congela a -45 ° C (-49 ° F). Dietileno glicol comporta-se de forma semelhante. A depressão do ponto de congelamento de algumas misturas pode ser explicada como uma propriedade de ligação de soluções, mas, em misturas altamente concentradas, tais como o exemplo, espera-se que os desvios de comportamento solução ideal, devido à influência de forças intermoleculares .

Devido às temperaturas de congelamento deprimidos, etileno-glicol é utilizado como um anti-gelo fluido para pára-brisas e aeronaves, como um anti-congelante em motores de automóvel, e como um componente de vitrificação (anticrystallization) misturas para a conservação a baixa temperatura de tecidos e órgãos biológicos. Mistura de etileno glicol e a água também pode ser quimicamente denominado como concentrado de glicol / composto / mistura / solução.

A utilização de etileno-glicol não só deprime o ponto de congelamento de misturas aquosas, mas também eleva a sua temperatura de ebulição. Isto resulta na gama de temperaturas de operação para fluidos de transferência de calor a ser ampliado em ambas as extremidades da escala de temperatura. O aumento da temperatura de ebulição é devido a glicol etileno puro tendo um ponto de ebulição muito mais elevado e mais baixo de pressão de vapor de água pura, como é típico com a maioria das misturas binárias dos líquidos voláteis .

Precursor de polímeros

Na indústria de plástico , etileno glicol é um precursor importante de poliéster fibras e resinas . O tereftalato de polietileno , usado para fazer garrafas de plástico para bebidas suaves , é preparada a partir de etileno glicol.

O etileno glicol é um precursor para o tereftalato de polietileno , que é produzido na escala tonelada de vários milhões anualmente.

Outros usos

agente de desidratação

O etileno glicol é utilizado na indústria do gás natural para remover vapor de água a partir do gás natural, antes de processamento adicional, em muito da mesma maneira como trietileno glicol (TEG).

inibição hidrato

Devido ao seu ponto de ebulição elevado e de afinidade para a água, etileno glicol é útil um dessecante . O etileno glicol é amplamente utilizado para inibir a formação de hidratos de gás natural (hidratos), em condutas multifásicos longos que transmitem o gás natural a partir de campos de gás remoto para uma instalação de processamento de gás. Etileno-glicol pode ser recuperado a partir do gás natural e reutilizados como um inibidor após o tratamento de purificação que remove a água e sais inorgânicos.

O gás natural é desidratada por etileno glicol. Neste pedido de patente, o etileno glicol flui para baixo a partir do topo de uma torre e corresponda a uma mistura crescente de vapor de água e hidrocarbonetos gases. Gás seco sai do topo da torre. O glicol e água são separadas, e o glicol reciclado. Em vez de remover a água, etileno glicol também pode ser usada para deprimir a temperatura em que os hidratos são formados. A pureza de glicol utilizado para a supressão de hidrato (monoetileno glicol) é tipicamente cerca de 80%, enquanto que a pureza de glicol utilizado para a desidratação de (trietilenoglicol) é tipicamente 95 a mais do que 99%. Além disso, a taxa de injecção para a supressão de hidrato é muito mais baixa do que a taxa de circulação de uma torre glicol desidratação.

aplicações de nicho

Utilizações menores de etileno glicol incluem o fabrico de condensadores, como um intermediário químico na preparação de 1,4-dioxano , como um aditivo para prevenir a corrosão em sistemas de arrefecimento líquido para computadores pessoais , e no interior dos dispositivos de lentes de tipo de tubo de raios catódicos de televisões de projecção traseiras. O etileno glicol é também utilizado no fabrico de algumas vacinas , mas ele próprio não está presente nestas preparações injectáveis. É usado como um ingrediente menor (1-2%) em sapato polonês e também em algumas tintas e corantes. Etileno glicol tem visto alguma utilização como podridão e tratamento de fungos à madeira, tanto como um preventivo e um tratamento após o fato. Tem sido usada em alguns casos para o tratamento de objectos de madeira parcialmente apodrecida para ser exibidos em museus. É um dos poucos tratamentos que são bem sucedidos em lidar com a podridão em barcos de madeira, e é relativamente barato. Etileno glicol pode também ser um dos ingredientes menores em soluções de limpeza de tela, juntamente com o ingrediente principal álcool isopropílico . O etileno glicol é comumente utilizado como um conservante para os espécimes biológicos, especialmente em escolas secundárias durante a dissecção como uma alternativa mais segura para formaldeído . É também usado como parte do fluido hidráulico à base de água utilizado para controlar o equipamento de produção submarina de petróleo e gás.

O etileno glicol é utilizado como um grupo de protecção em síntese orgânica para proteger os compostos de carbonilo tais como cetonas e aldeídos.

O dióxido de silício reage em aquecida refluxo sob diazoto com etileno-glicol e um de metal alcalino de base para produzir altamente reactivos, pentacoordinate silicatos que fornecem o acesso a uma grande variedade de novos compostos de silício. Os silicatos são essencialmente insolúveis em todo o solvente polar, excepto metanol.

Reações químicas

O etileno glicol é utilizado como um grupo protector de grupos carbonilo em síntese orgânica . Tratamento de uma cetona ou aldeído com etileno glicol na presença de um catalisador ácido (por exemplo, ácido p-toluenossulfónico ; BF 3 · Et 2 O ) dá a um correspondente 1,3- dioxolano , o qual é resistente às bases e outros nucleófilos. O grupo protector de 1,3-dioxolano pode ser subsequentemente removido por mais ácido hidrólise . Neste exemplo, isoforona foi protegido usando etileno glicol com ácido p-toluenossulfónico, com um rendimento moderado. A água foi removida por destilação azeotrópica para deslocar o equilíbrio para a direita.

Etileno glicol protector group.png

toxicidade

O etileno glicol é altamente tóxico, com um veículo oral LD Lo = 786 mg / kg para os seres humanos. O grande perigo é devido ao seu sabor doce, que pode atrair crianças e animais. Após a ingestão, o etileno glicol é oxidado para o ácido glicólico , o qual é, por sua vez, oxidado para o ácido oxálico , que é tóxico. Ele e os seus subprodutos tóxicos primeiro afectar o sistema nervoso central , em seguida, o coração, e, finalmente, os rins. A ingestão de quantidades suficientes é fatal se não for tratada. Várias mortes são registradas anualmente nos EUA sozinhos.

Produtos de refrigeração para a indústria automóvel, contendo propileno glicol em vez de etileno-glicol estão disponíveis. Eles são geralmente considerados mais seguros de usar, como o propileno glicol não tão bom gosto e é convertido no corpo de ácido láctico , um produto normal do metabolismo e exercício.

Austrália, Reino Unido, e dezessete estados dos EUA (a partir de 2012) requerem a adição de um aroma amargo ( benzoato de denatónio ) para anticongelante. Em dezembro de 2012, os fabricantes de anticongelantes dos EUA concordou voluntariamente para adicionar um aroma amargo para todos anticongelante que é vendido no mercado consumidor dos EUA.

No ambiente

O etileno glicol é um produto químico de alta produção de volumes ; se decompõe no ar em cerca de 10 dias e em água ou do solo em poucas semanas. Ele entra no ambiente através da dispersão de etileno-glicol contendo produtos, especialmente em aeroportos, onde ele é usado na deicing agentes para pistas e aviões. Embora doses baixas prolongados de etileno glicol mostra nenhuma toxicidade, em doses próximas do nível letal (≥ 1000 mg / kg por dia) atos de etileno-glicol como um agente teratogénico . "Com base numa base de dados bastante grande, induz variações do esqueleto [e] malformações em ratos e ratinhos por todas as vias de exposição." Esta molécula tem sido observada no espaço exterior.

Notas

Referências

links externos