Glicole etilenico

Il glicole etilenico è un composto organico con la formula (CH2OH) 2. Viene utilizzato principalmente per due scopi, come materia prima nella produzione di fibre di poliestere e per formulazioni antigelo. È un liquido viscoso inodore, incolore, dal sapore dolce.

Il glicole etilenico è utilizzato principalmente nelle formulazioni antigelo (50%) e come materia prima nella produzione di poliesteri come il polietilentereftalato (PET) (40%).

Refrigerante e mezzo di trasferimento del calore

Il glicole etilenico viene utilizzato principalmente come mezzo per il trasferimento di calore per convezione nelle automobili e nei computer raffreddati a liquido, ad esempio. Il glicole etilenico viene spesso utilizzato anche nei sistemi di condizionamento ad acqua refrigerata che posizionano il refrigeratore o le unità di trattamento dell'aria all'esterno o nei sistemi che devono raffreddare al di sotto della temperatura di congelamento dell'acqua. Negli impianti geotermici di riscaldamento / raffrescamento, il glicole etilenico è il fluido che trasporta il calore tramite una pompa di calore geotermica. Il glicole etilenico trae energia dalla sorgente (lago, oceano, pozzo) o dissipa il calore al lavandino, a seconda che il sistema venga utilizzato per il riscaldamento o il raffreddamento.

Il glicole etilenico puro ha una capacità termica specifica circa la metà di quella dell'acqua. Quindi, mentre il glicole etilenico protegge dal congelamento e aumenta il punto di ebollizione, abbassa la capacità termica specifica delle miscele di acqua rispetto all'acqua pura. Una miscela di massa 1: 1 ha una capacità termica specifica di circa 3.140 J / (kg ° C) (0,75 BTU / (lb ° F)), tre quarti di quella dell'acqua pura, il che significa che è richiesta una portata maggiore nello stesso sistema è il confronto con l'acqua. La formazione di grandi bolle nei passaggi di raffreddamento del motore a combustione ostacolerà seriamente il flusso di calore (flusso) da quella zona, scoraggiando così il trasferimento della nucleazione (piccole bolle) al trasferimento di calore. Grandi bolle nei passaggi di raffreddamento si auto-sostengono o si espandono, con la quasi completa perdita di raffreddamento in quella posizione. Con MEG puro (glicole monoetilenico), il punto caldo dovrebbe raggiungere i 200 ° C (392 ° F). Il raffreddamento mediante altri effetti come il flusso d'aria della ventola, ecc. (Non considerato nell'analisi di nucleazione pura) aiuterà a prevenire la formazione di bolle di grandi dimensioni.

La miscela di glicole etilenico con acqua fornisce ulteriori vantaggi per le soluzioni di raffreddamento e antigelo, come la prevenzione della corrosione e della decomposizione degli acidi, nonché l'inibizione della crescita della maggior parte dei microbi e dei funghi.

Antigelo

Il glicole etilenico puro congela a circa -12 ° C (10,4 ° F), ma se miscelato con acqua, la miscela si congela a una temperatura inferiore. Ad esempio, una miscela di glicole etilenico al 60% e acqua al 40% congela a -45 ° C (-49 ° F). Il glicole dietilenico si comporta allo stesso modo. La depressione del punto di congelamento di alcune miscele può essere spiegata come una proprietà colligativa delle soluzioni, ma in miscele altamente concentrate come l'esempio, sono previste deviazioni dal comportamento della soluzione ideale a causa dell'influenza delle forze intermolecolari.

C'è una differenza nel rapporto di miscelazione a seconda che si tratti di glicole etilenico o glicole propilenico. Per il glicole etilenico, i rapporti di miscela sono tipicamente 30/70 e 35/65, mentre i rapporti di miscela di glicole propilenico sono tipicamente 35/65 e 40/60. È importante che la miscela sia resistente al gelo alla temperatura di esercizio più bassa.

A causa delle basse temperature di congelamento, il glicole etilenico viene utilizzato come fluido di sbrinamento per parabrezza e aeromobili, come antigelo nei motori delle auto e come parte di miscele per vetri (anticristallizzazione) per la conservazione di tessuti e organi biologici a basse temperature. La miscela di glicole etilenico e acqua può anche essere chiamata chimicamente concentrato / composto / miscela / soluzione di glicole.

L'uso del glicole etilenico non solo abbassa il punto di congelamento delle miscele acquose, ma ne aumenta anche il punto di ebollizione. Ciò ha l'effetto di ampliare l'intervallo di temperatura di esercizio per i fluidi di trasferimento di calore ad entrambe le estremità della scala di temperatura. L'aumento della temperatura di ebollizione è dovuto al glicole etilenico puro che ha un punto di ebollizione molto più alto e una pressione di vapore inferiore rispetto all'acqua pura, come è tipico per la maggior parte delle miscele binarie di liquidi volatili.

Precursore di polimeri

Nell'industria della plastica, il glicole etilenico è un importante precursore delle fibre e delle resine di poliestere. Il polietilentereftalato, utilizzato per produrre bottiglie di bibite in plastica, è preparato con glicole etilenico.

Altri usi

Il glicole etilenico viene utilizzato nell'industria del gas naturale per rimuovere il vapore acqueo dal gas naturale per ulteriori lavorazioni, più o meno allo stesso modo del glicole trietilenico (TEG).

A causa del suo alto punto di ebollizione e dell'affinità per l'acqua, il glicole etilenico è un utile agente essiccante. Il glicole etilenico è ampiamente utilizzato per inibire la formazione di clatrati di gas naturale (idrati) in lunghe condotte multifase che trasportano il gas naturale da giacimenti di gas remoti a un impianto di trattamento del gas. Il glicole etilenico può essere estratto dal gas naturale e riutilizzato come inibitore dopo un trattamento di purificazione che rimuove acqua e sali inorganici.

Il gas naturale è disidratato dal glicole etilenico. In questa applicazione, il glicole etilenico scorre verso il basso dalla sommità di una torre e incontra una miscela crescente di vapore acqueo e gas idrocarburici. Il gas secco lascia la cima della torre. Il glicole e l'acqua vengono separati e il glicole viene riciclato. Invece di rimuovere l'acqua, è possibile utilizzare anche glicole etilenico per abbassare la temperatura alla quale si formano gli idrati. La purezza del glicole utilizzata per la soppressione degli idrati (glicole monoetilenico) è tipicamente di circa l'80%, mentre la purezza del glicole utilizzata per la disidratazione (glicole trietilenico) è tipicamente compresa tra 95 e più del 99%. Inoltre, la velocità di iniezione della soppressione dell'idrato è molto più lenta della velocità di circolazione in una torre di disidratazione del glicole.

Applicazioni

Gli usi minori del glicole etilenico includono la fabbricazione di condensatori, come intermedio chimico nella produzione di 1,4-diossano, come additivo per prevenire la corrosione nei sistemi di raffreddamento a liquido dei personal computer e nei dispositivi di lenti dei televisori a tubo catodico posteriore. Il glicole etilenico viene anche utilizzato nella produzione di alcuni vaccini, ma non è presente in queste iniezioni. È usato come ingrediente minore (1-2%) nel lucido da scarpe e anche in alcuni inchiostri e coloranti. Il glicole etilenico ha visto un certo utilizzo come trattamento contro la putrefazione e la formazione di funghi per il legno, sia come preventivo che come trattamento post. In alcuni casi viene utilizzato per trattare oggetti in legno parzialmente marci da esporre nei musei. È uno dei pochi trattamenti che ha successo nel trattare il marciume nelle barche di legno ed è relativamente poco costoso. Il glicole etilenico può anche essere uno degli ingredienti minori nel liquido lavavetri, insieme all'alcol isopropilico dell'ingrediente principale. Il glicole etilenico è spesso usato come conservante per campioni biologici, specialmente nelle scuole superiori durante la dissezione come alternativa più sicura alla formaldeide. Viene anche utilizzato come parte del fluido idraulico a base acquosa utilizzato per controllare le apparecchiature per la produzione di petrolio e gas sottomarini.

Il glicole etilenico è utilizzato come gruppo protettivo nella sintesi organica per proteggere i composti carbonilici come chetoni e aldeidi.

Il biossido di silicio reagisce sotto riflusso riscaldato sotto diazoto con glicole etilenico e una base di metallo alcalino per produrre silicati pentacoordinati altamente reattivi che forniscono accesso a un'ampia varietà di nuovi composti di silicio. I silicati sono essenzialmente insolubili in tutti i solventi polari eccetto il metanolo.