Éthylène glycol

L'éthylène glycol est un composé organique de formule (CH2OH) 2. Il est principalement utilisé à deux fins, comme matière première dans la fabrication de fibres de polyester et pour les formulations antigel. C'est un liquide visqueux inodore, incolore, au goût sucré.

L'éthylène glycol est principalement utilisé dans les formulations antigel (50%) et comme matière première dans la fabrication de polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET) (40%).

Fluide frigorigène et fluide caloporteur

L'éthylène glycol est principalement utilisé comme moyen de transfert de chaleur par convection dans les voitures et les ordinateurs refroidis par liquide, par exemple. L'éthylène glycol est également souvent utilisé dans les systèmes de climatisation à eau glacée qui placent le refroidisseur ou les unités de traitement d'air à l'extérieur, ou les systèmes qui doivent refroidir en dessous de la température de congélation de l'eau. Dans les systèmes de chauffage / refroidissement géothermiques, l'éthylène glycol est le fluide qui transporte la chaleur au moyen d'une pompe à chaleur géothermique. L'éthylène glycol tire son énergie de la source (lac, océan, puits) ou dissipe la chaleur vers le puits, selon que le système est utilisé pour le chauffage ou le refroidissement.

L'éthylène glycol pur a une capacité thermique spécifique d'environ la moitié de celle de l'eau. Ainsi, alors que l'éthylène glycol protège contre le gel et augmente le point d'ébullition, il abaisse la capacité thermique spécifique des mélanges d'eau par rapport à l'eau pure. Un mélange massique 1: 1 a une capacité thermique spécifique d'environ 3140 J / (kg ° C) (0,75 BTU / (lb ° F)), trois quarts de celle de l'eau pure, ce qui signifie qu'un débit plus élevé dans le même système est nécessaire est des comparaisons avec l'eau. La formation de grosses bulles dans les passages de refroidissement des moteurs à combustion entravera sérieusement le flux de chaleur (flux) de cette zone, décourageant ainsi le transfert de nucléation (petites bulles) au transfert de chaleur. Les grosses bulles dans les passages de refroidissement s'auto-entretiendront ou se dilateront, avec une perte presque complète de refroidissement à cet endroit. Avec du MEG pur (mono-éthylène glycol), ce point chaud devrait atteindre 200 ° C (392 ° F). Le refroidissement par d'autres effets tels que le flux d'air du ventilateur, etc. (non pris en compte dans l'analyse de nucléation pure) aidera à empêcher la formation de grosses bulles.

Le mélange d'éthylène glycol avec de l'eau offre des avantages supplémentaires pour les solutions de refroidissement et antigel, comme la prévention de la corrosion et de la dégradation de l'acide, ainsi que l'inhibition de la croissance de la plupart des microbes et des champignons.

Antigel

L'éthylène glycol pur gèle à environ -12 ° C (10,4 ° F), mais lorsqu'il est mélangé avec de l'eau, le mélange gèle à une température plus basse. Par exemple, un mélange de 60% d'éthylène glycol et de 40% d'eau gèle à -45 ° C (-49 ° F). Le diéthylène glycol se comporte de la même manière. L'abaissement du point de congélation de certains mélanges peut être expliqué comme une propriété colligative des solutions, mais dans des mélanges hautement concentrés comme l'exemple, des écarts par rapport au comportement idéal de la solution sont attendus en raison de l'influence des forces intermoléculaires.

Il existe une différence dans le rapport de mélange selon qu'il s'agit d'éthylène glycol ou de propylène glycol. Pour l'éthylène glycol, les rapports de mélange sont typiquement de 30/70 et 35/65, tandis que les rapports de mélange de propylène glycol sont typiquement de 35/65 et 40/60. Il est important que le mélange résiste au gel à la température de fonctionnement la plus basse.

En raison des basses températures de congélation, l'éthylène glycol est utilisé comme liquide de dégivrage pour les pare-brise et les avions, comme antigel dans les moteurs de voiture et dans le cadre de mélanges de vitrage (anti-cristallisation) pour la conservation des tissus et organes biologiques à basse température. Le mélange d'éthylène glycol et d'eau peut également être appelé chimiquement concentré / composé / mélange / solution de glycol.

L'utilisation de l'éthylène glycol abaisse non seulement le point de congélation des mélanges aqueux, mais augmente également leur point d'ébullition. Ceci a pour effet d'élargir la plage de température de fonctionnement des fluides caloporteurs aux deux extrémités de l'échelle de température. L'élévation de la température d'ébullition est due à l'éthylène glycol pur avec un point d'ébullition beaucoup plus élevé et une pression de vapeur plus faible que l'eau pure, comme cela est typique pour la plupart des mélanges binaires de liquides volatils.

Précurseur de polymères

Dans l'industrie des plastiques, l'éthylène glycol est un précurseur important des fibres et résines de polyester. Le polyéthylène téréphtalate, utilisé dans la fabrication de bouteilles de boissons gazeuses en plastique, est préparé à partir d'éthylène glycol.

Autres utilisations

L'éthylène glycol est utilisé dans l'industrie du gaz naturel pour éliminer la vapeur d'eau du gaz naturel pour un traitement ultérieur, de la même manière que le triéthylène glycol (TEG).

En raison de son point d'ébullition élevé et de son affinité pour l'eau, l'éthylène glycol est un agent desséchant utile. L'éthylène glycol est largement utilisé pour inhiber la formation de clathrates de gaz naturel (hydrates) dans de longs pipelines multiphases qui transportent le gaz naturel des champs de gaz éloignés vers une usine de traitement de gaz. L'éthylène glycol peut être extrait du gaz naturel et réutilisé comme inhibiteur après un traitement de purification qui élimine l'eau et les sels inorganiques.

Le gaz naturel est déshydraté par l'éthylène glycol. Dans cette application, l'éthylène glycol s'écoule du haut d'une tour et rencontre un mélange ascendant de vapeur d'eau et de gaz d'hydrocarbures. Le gaz sec quitte le sommet de la tour. Le glycol et l'eau sont séparés et le glycol est recyclé. Au lieu d'éliminer l'eau, l'éthylène glycol peut également être utilisé pour abaisser la température à laquelle les hydrates se forment. La pureté du glycol utilisée pour la suppression des hydrates (monoéthylène glycol) est typiquement d'environ 80%, tandis que la pureté du glycol utilisée pour la déshydratation (triéthylène glycol) est typiquement de 95 à plus de 99%. De plus, la vitesse d'injection de suppression d'hydrates est beaucoup plus lente que la vitesse de circulation dans une tour de déshydratation de glycol.

Applications

Les utilisations mineures de l'éthylène glycol comprennent la fabrication de condensateurs, comme intermédiaire chimique dans la fabrication du 1,4-dioxane, comme additif pour prévenir la corrosion dans les systèmes de refroidissement liquide pour ordinateurs personnels et dans les lentilles des téléviseurs à tube cathodique arrière. L'éthylène glycol est également utilisé dans la fabrication de certains vaccins, mais il n'est pas présent dans ces injections proprement dites. Il est utilisé comme ingrédient mineur (1 à 2%) dans le cirage des chaussures et également dans certaines encres et colorants. L'éthylène glycol a été utilisé comme traitement contre la pourriture et les champignons du bois, à la fois à titre préventif et post-traitement. Dans certains cas, il est utilisé pour traiter des objets en bois partiellement pourris destinés à être exposés dans les musées. C'est l'un des rares traitements qui réussit à lutter contre la pourriture des bateaux en bois et qui est relativement peu coûteux. L'éthylène glycol peut également être l'un des ingrédients mineurs du liquide lave-glace, avec l'ingrédient principal, l'alcool isopropylique. L'éthylène glycol est souvent utilisé comme conservateur pour les échantillons biologiques, en particulier dans les lycées lors de la dissection comme alternative plus sûre au formaldéhyde. Il est également utilisé dans le cadre du fluide hydraulique à base d'eau utilisé pour contrôler les équipements de production de pétrole et de gaz sous-marins.

L'éthylène glycol est utilisé comme groupe protecteur en synthèse organique pour protéger les composés carbonylés tels que les cétones et les aldéhydes.

Le dioxyde de silicium réagit sous reflux chauffé sous azote avec de l'éthylène glycol et une base de métal alcalin pour produire des silicates pentacoordonnés hautement réactifs qui donnent accès à une grande variété de nouveaux composés de silicium. Les silicates sont essentiellement insolubles dans tous les solvants polaires à l'exception du méthanol.