Eigenschappen en toepassingen van ethyleenglycol

Fysisch-chemische eigenschappen van ethyleenglycol

Ethyleenglycol met de formule CH ₂ OH ₂ , ook bekend als 1,2-ethaandiol, is een populaire organische verbinding. Het veiligheidsinformatieblad voor ethyleenglycol, evenals voor andere stoffen, is de primaire bron van informatie over hun fysische en chemische eigenschappen. Ethyleenglycol is het hoofdbestanddeel van antivries in HVAC- en autosystemen. De formule van glycol geeft duidelijk aan dat het tot een chemische groep van dihydroxyalcoholen behoort, ook wel diolen genoemd. Zo is glycol als alcohol een kleurloze vloeistof met een hoge viscositeit en een zoete smaak. Naast de uitstekende mengbaarheid met water, is het ook zeer goed oplosbaar in aldehyden, ketonen en azijnzuur , maar het lost helemaal niet op in tetrachloorkoolstof. Het is relatief goedkoop te produceren. Het nadeel is kristallisatie bij lage temperaturen en een lager (vergeleken met propyleenglycol) vermogen om warmte te absorberen (dat is ongeveer 50%van de warmtecapaciteit van water). Ethyleenglycol heeft een hoog kookpunt (197ᵒC) en een laag molecuulgewicht. Dit komt door de sterke associatie van moleculen in de vloeibare fase, veroorzaakt door de vorming van waterstofbruggen. In zuivere vorm bevriest ethyleenglycol bij ongeveer -13°C, terwijl het ethyleenglycol:watermengsel bij veel lagere temperaturen vloeibaar kan blijven. Een mengsel van bijvoorbeeld 40%water en 60%glycol is bestand tegen temperaturen tot ongeveer -37ᵒC. Opgemerkt moet worden dat ethyleenglycol in alle verhoudingen mengbaar is met water. Dit komt door de aanwezigheid van twee hydroxylgroepen in de structuur. Bij het doorbladeren van de literatuur of de aanbiedingen van fabrikanten kan men de term monoethyleenglycol (MEG) tegenkomen. Houd er echter rekening mee dat monoethyleenglycol en ethyleenglycol in feite dezelfde stof zijn.

Ethyleenglycol – productie

Ethyleenglycol vervaardigd op industriële schaal wordt geproduceerd door de hydrolyse van ethyleenoxide verkregen bij de oxidatie van ethyleen. Productie van ethyleenoxide In de eerste fase van de productie van ethyleenglycol worden ethyleen en zuurstof in een meerkanaalsreactor gebracht. De reactie vindt plaats in de gasfase in aanwezigheid van zilver als katalysator op basis van aluminiumoxide. De reactie is sterk exotherm en er komt veel warmte vrij. Productie en zuivering van ethyleenglycol Ethyleenoxide reageert met CO ₂ om ethyleencarbonaat te vormen, dat vervolgens wordt gehydrolyseerd tot ethyleenglycol. Beide reacties worden uitgevoerd in de vloeibare fase met behulp van homogene zure katalysatoren. De C02 _– stroom uit de eerdere reactiestappen wordt teruggevoerd naar de ethyleencarbonaatreactor. De ethyleenglycol wordt vervolgens gezuiverd in twee destillatiekolommen waarin water uit het product wordt verwijderd. De katalysator wordt afgescheiden en teruggevoerd naar de gesloten-lusreactoren.

Ethyleenglycol en propyleenglycol – fundamentele verschillen

Een van de belangrijkste verschillen tussen ethyleenglycol en propyleenglycol is de mate van toxiciteit. Ethyleenglycol is giftig en propyleenglycol niet. In toepassingen waar toxiciteit er niet toe doet, is ethyleenglycol vaak de beste keuze voor de warmteoverdrachtsvloeistof. Ethyleenglycol mag niet worden gebruikt als het waarschijnlijk wordt ingeslikt of als het per ongeluk in contact kan komen met voedsel of drinkwater. Het mag ook niet worden gebruikt in verwarmings- of koelsystemen in gebouwen zoals voedselverwerkende bedrijven of andere inrichtingen waar voor consumptie bestemde producten worden vervaardigd. Wanneer een lage toxiciteit vereist is, wordt propyleenglycol vaak gebruikt vanwege de lage acute toxiciteit bij orale toediening. Beide soorten glycolen verschillen in hun fysieke eigenschappen. Hun chemische eigenschappen zijn ook verschillend. Ethyleenglycol wordt veel gebruikt waar prestaties belangrijk zijn en er geen direct contact is met mens of dier. Ethyleenglycol heeft een uitstekende warmteoverdracht en bescherming tegen vorst. De lage viscositeit van glycol draagt bij aan de uitstekende efficiëntie van de warmteoverdracht en de transporteigenschappen overtreffen die van propyleenglycol bij lagere temperaturen. Omdat propyleenglycol echter een hogere soortelijke warmte heeft, is het nodig om meer ethyleenglycol te circuleren om dezelfde hoeveelheid energie over te dragen als propyleenglycol. Propyleenglycoloplossingen hebben onder dezelfde omstandigheden een hogere viscositeit en vloeipunt dan ethyleenglycol. Allereerst is propyleenglycol bij lagere temperaturen thermisch minder efficiënt dan ethyleenglycol.

Ethyleenglycol – toepassing

Vanwege het wijdverbreide gebruik in de auto-industrie, is het de moeite waard om jezelf af te vragen: wat is ethyleenglycol en wat zijn de toepassingen en eigenschappen ervan. Ethyleenglycol wordt veel gebruikt in veel industriële en commerciële toepassingen. Dit product komt ook voor in een aantal populaire huishoudelijke producten, zoals wasmiddelen , cosmetica , verven en oplosmiddelen voor kunststoffen . Andere toepassingen van glycol zijn:

• productie van glasvezels voor producten als waterscooters, badkuipen en bowlingballen.
• productie van inkt voor pennen en andere soorten inkt. Ethyleenglycol verhoogt de viscositeit van de inkt en vermindert de kans op verdamping.
• vloeibare warmtedragers zoals industriële koelmiddelen voor gascompressoren, verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen, evenals ijsbanen. Ethyleenglycol geeft industriële koelmiddelen eigenschappen waardoor ze door koelsystemen kunnen stromen en extreme temperaturen kunnen weerstaan.

Ethyleenglycol in koelvloeistoffen

Vanwege zijn eigenschappen is ethyleenglycol (naast propyleenglycol) een populair bestanddeel van koelvloeistoffen voor verbrandingsmotoren. De belangrijkste taak van de koelvloeistof is om de warmte-energie van de motor effectief op te vangen en via de radiator naar de omgeving af te voeren. De koelvloeistof voorkomt dus dat de motor in de winter bevriest en werkt tegelijkertijd als koelvloeistof bij hoge temperaturen in de zomer. Naast de warmteafvoer van de motor moet de koelvloeistof een aantal niet minder belangrijke functies vervullen, zoals:

• bescherming tegen bevriezing – ethyleenglycol als bestanddeel van antivriesmiddelen beïnvloedt verbeterde warmteoverdrachtseigenschappen, waaronder lagere dynamische viscositeit en hogere thermische geleidbaarheid
• bescherming tegen cavitatie – de koelvloeistof creëert een effectieve beschermende laag tegen bevriezing, koken en cavitatie, waardoor de vorming van cavitatieputten wordt voorkomen
• bescherming tegen corrosie van verschillende elementen van de motor en het gehele koelsysteem – dit kan worden bereikt dankzij de inhoud van synergetische corrosieremmers die metalen beschermen, die vaak worden gebruikt in dit type systeem. Dit zorgt voor een lange levensduur en een hoog thermisch rendement
• bescherming tegen de vorming en afzetting van onzuiverheden in het systeem

Ethyleenglycol als bestanddeel van antivriesmiddelen heeft verbeterde warmteoverdrachtseigenschappen, waaronder een lagere dynamische viscositeit en een hogere thermische geleidbaarheid. Vloeistoffen op basis van ethyleenglycol kunnen met succes worden gebruikt in installaties gemaakt van metalen en hun legeringen zoals koper, messing, staal, gietijzer of aluminium . Alle gangbare afdichtingen kunnen probleemloos in dergelijke koelsystemen worden toegepast. De toekomst van koelvloeistoffen Factoren zoals de toenemende vraag naar krachtige voertuigen en het toegenomen gebruik van hoogwaardige hightech-additieven vullen de ontwikkeling van de wereldwijde antivriesmarkt voor auto’s aan. Schommelingen in de prijzen van grondstoffen (ruwe olie) en de groeiende vraag naar elektrische voertuigen op batterijen remmen de ontwikkeling van deze sector echter enigszins. De beschikbaarheid van nieuwe milieuvriendelijke biotechnologische koelmiddelen en antivriesmiddelen zal in de nabije toekomst zeker een aanvulling zijn op de ontwikkeling van de antivriesmarkt voor auto’s en de kwaliteit van de momenteel gebruikte middelen verhogen. De PCC Group biedt ethyleenglycol (CAS 9005-07-6) . De beschikbare ethyleenglycol werkt als emulgatoren en smeeroliën , vooral in de auto-industrie. Het is een uitstekend onderdeel voor de productie van koelvloeistoffen met speciale eisen.

Schadelijkheid van ethyleenglycol

Ethyleenglycol is giftig voor de mens en veroorzaakt een aantal fysiologische problemen, waaronder de dood (het Disease Control Center schat de dodelijke dosis tussen 1.400 en 1.600 mg/kg). Het wordt geabsorbeerd door de huid (dermale route), de luchtwegen en het maag-darmkanaal in het menselijk lichaam. Daarom mag ethyleenglycol niet worden gebruikt in toepassingen waar verontreiniging van drinkwater mogelijk is. Het mag ook niet worden gebruikt in verwarmings- of koelsystemen in gebouwen zoals voedselverwerkingsfabrieken of andere faciliteiten waar producten voor consumptie worden vervaardigd. De damp van ethyleenglycol kan leiden tot bewusteloosheid en in lage concentraties irritatie van neus en keel veroorzaken. Veel ernstiger zijn de effecten van het innemen van ethyleenglycol. De toxiciteit ervan is voornamelijk te wijten aan de accumulatie van toxische metabolieten. Ethyleenglycol heeft een sterk effect op het centrale zenuwstelsel (CZS). Het heeft een acuut effect vergelijkbaar met dat van ethanol. Dit effect op het centrale zenuwstelsel overheerst in de eerste uren na blootstelling. De niet-gediagnosticeerde of onbehandelde inname van ethyleenglycol kan leiden tot ernstig lichamelijk letsel en zelfs de dood.

Ethyleenglycol – Veelgestelde vragen

1. Kan ethyleenglycol worden gemengd met propyleenglycol?

Het antwoord op deze vraag wordt gezocht door iedere autobezitter die zich afvraagt of het mogelijk is om koelvloeistoffen te mengen op basis van verschillende glycolen. Het zou niet gedaan moeten worden. In het geval van ethyleenglycol en propyleenglycol is het belangrijkste verschil de dichtheid van deze stoffen. In de praktijk is het moeilijk om de vorstbestendigheid van de vloeistof te meten en dit kan in het winterseizoen voor problemen zorgen.

2. Hoe onderscheid je ethyleenglycol van propyleenglycol?

Er is een methode beschikbaar om deze twee glycolen te onderscheiden. Het maakt gebruik van verschillen in fysieke eigenschappen, specifieke dichtheid en de brekingsindex tussen ethyleen- en propyleenglycol. Dit laatste is een zeer nuttige parameter om te bepalen met welke relatie we te maken hebben. Een paar druppels van de stof worden op het prisma van een speciaal apparaat, een zogenaamde refractometer, geplaatst en lezen de brekingsindex af die identificatie mogelijk maakt.

3. Waarin verschilt ethyleenglycol van glycerol?

Beide verbindingen behoren tot dezelfde chemische groep, namelijk alcoholen . Ze verschillen in de hoeveelheid -OH-hydroxylgroepen in het molecuul. Glycerol is een derivaat van propaan (propaantriol), terwijl ethyleenglycol een derivaat is van ethaan (ethaandiol). In waterige oplossingen verlagen ze het vriespunt en verhogen ze ook het kookpunt. Met een keuze uit glycerol en ethyleenglycol, is het de moeite waard om het gebruik van de eerste te overwegen omdat het veiliger is om te gebruiken. De negatieve impact op het milieu is ook kleiner.

4. Waar kan ethyleenglycol worden gekocht?

Ethyleenglycol kan gemakkelijk worden gekocht in chemische winkels of groothandels . De prijs van deze stof ligt in een relatief breed bereik. Het is de moeite waard om aandacht te besteden aan het kopen van goederen van de hoogste kwaliteit. Ethyleenglycol is ook opgenomen in het assortiment reagentia dat wordt aangeboden door de PCC Group (CAS-nummer 9005-07-6).

5. Ethyleenglycolvergiftiging – wat zijn de symptomen?

Ethyleenglycolvergiftiging lijkt vaak op de toestand van alcoholintoxicatie. Er is een merkbare onsamenhangendheid van bewegingen, slaperigheid, snelle ademhaling, verhoogde bloeddruk en, in sommige gevallen, convulsies. Ethyleenglycolvergiftiging kan niet worden onderschat. Na 24 uur verschijnen de eerste symptomen van nierfalen. Vergiftiging veroorzaakt falen van de bloedsomloop en zelfs ernstige schade aan het centrale zenuwstelsel.

6. Hoe onderscheid je ethyleenglycol van glucose?

We kunnen deze twee verbindingen onderscheiden door de populaire Trommer-test uit te voeren. Glucose behoort tot de zogenaamde aldosen, die op hun beurt worden geclassificeerd als aldehyden. Van aldehyden is bekend dat ze de Trommer-test doorstaan, terwijl diolen (bijv. ethyleenglycol) deze niet doorstaan. Het hele experiment is gebaseerd op de reductie (met behulp van de geteste stof) van blauwgekleurd koper (II) hydroxide CuOH ₂ tot steenkleurig koper (I) oxide Cu ₂ O in een alkalische omgeving.