توضیحات
مونو اتیلن گلیکول (Monoethylene glycol) یا MEG یک حلال مهم با فرمول شیمیایی C2H6O2، جرم مولکولی 62 گرم و نقطه ذوب 12.9ºC- است. یک ترکیب قطبی به صورت مایع بی رنگ، بدون بو با مزه شیرین و محلول در آب است. مونو اتیلن گلیکول از مهم ترین گلیکول های تجاری است که در ساخت الیاف پلی استر، پارچه، بطری و به عنوان خنک کننده کاربرد دارد و از اجزای اصلی ضد یخ ها است.
این ماده عموما به نام (EG) شناخته شده و مایعی بدون رنگ با مزه شیرین و بدون بو است.
از مهم ترین خواص این ترکیب می توان به خاصیت انتقال حرارت آن اشاره نمود. برخی سیستم ها که نیاز به دمای پایین ، بالا و یا ثابت دارند معمولا از این مواد استفاده می کنند. مواد دارای خاصیت انتقال حرارت مایعات و یا گاز هایی می باشند که به طور کلی به 3 دسته تقسیم می شوند.
1-مایعات درجه حرارت پایین : این مواد به طور معمول در بازه ی دمایی زیر 32 درجه فارنهایت (0 درجه سانتیگراد) و تا حدود -148 درجه فارنهایت (-100 درجه سانتیگراد) استفاده می شوند. مواد شیمیایی که به عنوان مایعات انتقال حرارت در دمای پایین مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از آب نمک ، هیدروکربن ها و روغن های سیلیکون است.
2-درجه حرارت متوسط: از گلیکول هایی مانند پروپیلن گلیکول (PG) ، اتیلن گلیکول (EG) و 1،3 پروپانیدول (بیوگلیکول) برای محافظت در برابر یخ زدگی سیستم در دمای زیر 32 درجه فارنهایت استفاده می شود و با افزودن افزودنی های مناسب تا 350 درجه فارنهایت نیز قابل استفاده است.
3- مایعات با درجه حرارت بالا: این مواد معمولاً از دمای 350 درجه فارنهایت تا 662 درجه فارنهایت (350 درجه سانتیگراد) مورد استفاده قرار می گیرند.
تاریخچه
برای اولین بار شیمیدان فرانسوی چارلز ورتز در سال 1859 توسط فرآیند صابونی کردن اتیلن گلایکول موفق به تولید مونو اتیلن گلیکول شد. پس از آن آمریکا در سال 1917 با استفاده از کلروهیدراسیون اتیلن، این ماده را به صورت نیمه تجاری تولید کرد و اولین واحد بزرگ تجاری برای تولید EG در سال 1925 در چارلستون آمریکا برپا شد. تا سال 1929 این ترکیب به صورت گسترده توسط تقریبا تمام تولید کنندگان دینامیت استفاده می شد که منجر به صدور مجوز برای محصول آن در سال 1953 شد.
تولید
مونو اتیلن گلایکول از اتیلن به وسیله واسطه ای به نام اتیلن اکساید تولید می شود. در این فرآیند EO و آب با هم واکنش داده و اتیلن گلیکولها شامل MEG، DEG و TEG ( تری اتیلن گلیکول) تولید خواهند شد. یکی از نکات جالب در مورد این واکنش این است که واکنش را در محیط هایی با pH متفاوت می توان انجام داد اما برای دست یابی به بازده های بالاتر انجام واکنش در محیط اسیدی و یا خنثی همراه با مقادیر اضافه آب توصیه شده است.
مراحل تولید:
در مرحله اول ابتدا اتیلن و اکسایدها به داخل یک راکتور چند لوله ای جهت تولید اتیلن اکساید وارد می شوند. این واکنش گرما زا در بسترهای ثابت داخل لوله های راکتور و عموما در فاز گاز اتفاق می افتد ( کاتالیست مورد استفاده نقره بر روی پایه ای از آلومیناست). در طول فرآیند بخار آب بر اثر گرمای واکنش تولید می شود.
بازیابی اتیلن اکساید
محصول به دست آمده از راکتور به واحد جذب اتیلن اکساید (EO) فرستاده می شود. بخشی از بخارات گازی در راکتور بازگردانی شده و مابقی آن به واحد حذف کربن دی اکسید فرستاده می شود که شامل یک جذب کننده و یک استریپر است. در این واحد کربن دی اکسید جهت استفاده در تولید اتیلن کربنات جداسازی می شود.
سپس، بخار رقیق اتیلن اکساید از جاذب خارج شده و وارد EO استریپر می شود. در استریپر EO غلیظ شده و سپس کندانس می شود. در نهایت اتیلن اکساید خالص هیدرولیز شده ( با آب واکنش می دهد) و محصول آن مونو اتیلن گلیکول و کربن دی اکسید خواهد بود. واکنش با کمک یک کاتالیست همگن در فاز مایع انجام میگیرد.
کاربرد ها
این ماده برای ساخت مواد زیر مورد استفاده قرار می گیرد:
- مایعات انتقال حرارت
- چسب های پایه ی آب
- رنگ های لاتکس و امولسیون های آسفالت
- خازن های الکترولیتی
- چرم
- افزودنی ضد انجماد و ضد یخ
- ماده واسطه در واکنش شیمیایی و تولید پلیمر
- حلال برای تولید پلاستیک، لاک، رنگ
- افزودنی به سوخت، مایعات تبادل حرارتی، ترمز و هیدرولیک
- آب زدا
- جوهر های چاپ کوپلینگ
- نرم کننده منسوجات
- حلال برای رنگدانه ها در اتمام رنگرزی نساجی و چرم
- ماده اولیه در فرمولاسیون مواد کشاورزی
- پاک کننده های عمومی
- تولید مواد منفجره
- جزء الکترولیتی
- حفظ کننده رطوبت
- پوشش آبی
- نگهدارنده، برطرف کننده زنگ زدگی و ضد عفونی کننده
خواص این ماده به عنوان ضد یخ
شناخته شده ترین کاربرد مونو اتیلن گلیکول استفاده از آن در ساخت ضدیخ های اتومبیل است . هنگامی که MEG در آب حل می شود باعث شکسته شدن پیوند هیدروژنی می شود، این ماده حدودا در منفی 12 درجه سانتیگراد یخ می زند، اما هنگامی که با آب مخلوط می شود کریستالیزه نشده و نقطه انجماد مخلوط را کاهش می دهد.
برای این منظور مقداری از MEG را با آب و مهار کننده ی خوردگی مناسب مخلوط می نمایند . معمولا مخلوطی با بیش از 70 درصد از این ماده توصیه نمی شود. مخلوط های 50/50 معمولا در اروپا مورد استفاده قرار می گیرند و مقاومت دمایی را تا حدود -40 درجه ی سانتی گراد بهبود می بخشند لازم به ذکر است که این ماده خورنده می باشد در نتیجه برای جلوگیری از خوردگی حتما باید از بازدارنده های خوردگی استفاده نمود.
فواید و محدودیت های استفاده
این ماده به دلیل خواص منحصر به فردی که دارد در بسیاری از صنایع مورد استفاده فراوان قرار می گیرد برخی از این خواص عبارتند از:
- خواصی شبیه به آب دارد که باعث می شود با ترکیبات زیادی قابل امتزاج باشد
- ماده ای در دسترس است و قیمت پایینی دارد
- نقطه انجماد پایین و نقطه جوش بالایی دارد که در بسیاری از مصارف صنعتی کاربردی است
- قابلیت حمل گرمای مناسبی دارد
- ماندگاری بالایی دارد
علی رغم تمام فواید و مزایایی که مونو اتیلن گلایکول دارد، برخی محدودیت ها نیز دارد که عبارتند از:
- بسیار قابل اشتعال است و سریعا آب را جذب می کند
- در صورت نشتی از اتومبیل می تواند خطر احتراق در پی داشته باشد
- دفع نامناسب این ماده خصوصا در فرودگاه ها می تواند به محیط زیست آسیب برساند
- طعم شیرین آن به راحتی کودکان و حیوانات را جذب خود می کند که می تواند به سلامتی آسیب های جدی وارد کند.
موارد استفاده در صنایع نفت و گاز
در این صنعت استفاده از MEG به عنوان یک مهار کننده ی ترمودینامیکی می باشد. MEG به گاز طبیعی اضافه می شود تا از تشکیل و انجماد هیدرات ها در خطوط لوله جلوگیری و مانع از خوردگی سیستم شود.
هیدرات های گاز طبیعی، جامداتی مانند یخ هستند که وقتی مولکول های آب و گاز طبیعی با هم ترکیب می شوند تشکیل می گردند.این پدیده می تواند در چاه های گازی و لوله های فرعی انتقال گاز رخ دهد و سبب انسداد آن ها گردد. آب موجود در گاز طبیعی برای تجهیزات می تواند چندین مشکل ایجاد کند. در دماهای پایین ، آب می تواند در لوله کشی یخ بزند یا همانطور که معمولاً اتفاق می افتد ، هیدرات هایی با CO2 و هیدروکربن ها (به طور عمده هیدرات متان) تشکیل دهد. با این حال بسته به ترکیب این مواد می توانند در دما های بالا نیز تشکیل شوند.
کاربرد اتیلن گلایکول به عنوان عامل خنک کننده و انتقال گرما:
اتیلن گلیکول یک ماده شیمیایی است که معمولاً در بسیاری از برنامه های تجاری و صنعتی از جمله ضد یخ و خنک کننده استفاده می شود. اتیلن گلیکول به شما کمک می کند تا موتور ماشین شما در زمستان یخ نزند و به عنوان یک ماده خنک کننده برای کاهش گرمازدگی در تابستان عمل می کند. از دیگر کاربردهای مهم اتیلن گلیکول می توان به مایعات انتقال گرما که به عنوان خنک کننده های صنعتی کمپرسورهای گاز، سیستم های گرمایشی، تهویه مطبوع و پیست اسکیت روی یخ، اشاره کرد.
بیشترین کاربرد اتیلن گلیکول به عنوان ماده ضد یخ در خنک کننده در اتومبیل ها و سیستم های تهویه مطبوع است. در این شرایط، چیلر یا دستگیره های هوا را در خارج قرار می دهند، یا باید زیر دمای انجماد آب سرد شوند. در سیستم های گرمایش/سرمایش زمین گرمایی، اتیلن گلیکول مایعی است که گرما را با استفاده از پمپ حرارتی زمین گرمایی منتقل می کند. اتیلن گلیکول یا از منبع (دریاچه، اقیانوس، چاه آب) انرژی به دست می آورد، یا بسته به اینکه آیا سیستم برای گرم کردن یا خنک سازی استفاده می شود، گرما را به سینک ظرفشویی می رساند.
اتیلن گلیکول خالص ظرفیت گرمایی خاصی در حدود نیمی از آب دارد. بنابراین، اتیلن گلیکول ضمن ایجاد محافظت در برابر یخ و افزایش نقطه جوش، ظرفیت گرمایی ویژه مخلوط های آب را نسبت به آب خالص کاهش می دهد.
یک مخلوط جرمی 1: 1 دارای ظرفیت حرارتی ویژه حدود سه چهارم آب خالص است، بنابراین نیاز به افزایش دبی در همان مقایسه سیستم با آب دارد. تشکیل حباب های بزرگ در معابر خنک کننده موتورهای احتراق داخلی به شدت جریان گرما (شار) را از منطقه مهار می کند، بنابراین اجازه ایجاد هسته (حباب های ریز) توصیه نمی شود. حباب های بزرگ در معابر خنک کننده با از بین رفتن کامل خنک سازی در منطقه، خود دوام خواهند داشت یا بزرگ تر می شوند. با MEG خالص (مونو اتیلن گلیکول) نقطه داغ به 200 درجه سانتیگراد می رسد. خنک سازی توسط اثرات دیگر مانند کشش هوا از فن ها (که در تجزیه و تحلیل هسته خالص در نظر گرفته نشده است) به جلوگیری از تشکیل حباب بزرگ کمک می کند.
مخلوط اتیلن گلیکول با آب مزایای اضافی برای محلول های خنک کننده و ضد یخ مانند جلوگیری از خوردگی و تخریب اسید و همچنین جلوگیری از رشد اکثر میکروب ها و قارچ ها فراهم می کند.
موارد مصرف دیگر
- اتیلن گلایکول یک حلال بسیار خوب می باشد که کاربرد های متنوعی از جمله حلال نمک های رسانای معلق در خازن های الکتریکی، پلاستیسایزر، الاستومر، واکس های مصنوعی، جدا کننده هیدروکربن های آروماتیک و پارافینی، شوینده برای تمیز کردن تجهیزات و ماشین آلات و پایدار کننده کف حاصل از سورفکتانت تولید شده از دانه سویا موجود در آتش خاموش کن و کپسول های آتش نشانی کاربرد دارد.
- اتیلن گلایکول به عنوان چسباننده شن مذاب در ریخته گری (binder for foundry sand molding) و روان کننده برای تولید شیشه و آسیاب کردن سیمان کاربرد دارد.
.
- نگهداری چوب (wood treatment): اتیلن گلایکول به منظور نگهداری و از بین بردن آفت خوردگی ها در چوب کاربرد دارد. این محصول هنگامی که بخشی از چوب دچار پوسیدگی می شود در موزه ها استفاده می شود.
- جوهر قلم و جوهر معمولی: استفاده از اتیلن گلایکول در جوهر سبب افزایش ویسکوزیته و کاهش فراریت جوهر
می شود.
- ماده منفجره: اتیلن گلایکول دی نیترات (EGDN) در ساخت دینامیت مناسب هوای سرد کاربرد دارد و این کار را با پایین آوردن نقطه انجماد نیتروگلیسیرین انجام می دهد.
- مونو اتیلن گلایکول با خلوص بالا و رسانندگی کم، به عنوان حلال و suspending medium در خازن های الکتریکی استفاده می شود. به جهت فراریت پایین، خواص فوق العاده الکتریکی و عدم خوردگی آلومینیوم، مونو اتیلن گلایکول برای این کاربرد مناسب است.
عوارض و خطرات مونو اتیلن گلایکول
مونو اتیلن گلیکول برای انسان نسبتاً سمی است ( LDLo = 786 mg/kg) و بوی شیرین آن باعث جذب کودکان و حیوانات می شود. پس از مصرف ، اتیلن گلیکول به اسید گلیکولیک اکسیده می شود ، که به نوبه خود ، به اسید اگزالیک اکسیده می شود ، که سمی است.
این ترکیب به دلیل داشتن طعم شیرین اغلب به صورت تصادفی یا عمدی مصرف شده و در بدن به ترکیبات سمی تجزیه می شود . محصولات جانبی سمی آن ابتدا سیستم عصبی مرکزی (CNS) و سپس قلب و در آخر کلیه ها را تحت تأثیر قرار می دهد، مصرف مقادیر بالای این ماده می تواند کشنده باشد.
مونو اتیلن گلیکول بی بو است بنابراین هیچگونه هشداری از قرار گرفتن در معرض استنشاق آن در غلظت های خطرناک ارائه نشده است. به همین دلیل اخیرا محصولات ضد یخ برای مصارف خودروها به جای این ترکیب حاوی پروپیلن گلیکول هستند که ایمن تر محسوب می شوند زیرا در بدن به اسید لاکتیک تبدیل می شود که یک محصول طبیعی متابولیسم و ورزش است.
در حالی که دوزهای پایین این ماده شیمیایی در انسان هیچ اثر سمی نشان نمی دهد ، دوزهای کشنده آن ( حدود ۱۰۰۰ میلی گرم در کیلوگرم بطور روزانه ) به عنوان تراتوژن عمل می کند
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.