Ethylene glycol

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 11/7/2013 ‹#› ETHYLENE GLYCOL GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền SVTH: Nguyễn Việt Lợi Nguyễn Văn Nam Cao Xuân Hiệu i.tổng quan Etylen glycol, 1,2- etandiol ,HOCH2CH2OH , thường được gọi là glycol ,là diol đơn giản nhất. Nó đã được điều chế lần đầu tiên bởi Wurtzin vào năm 1859, bằng cách xử lý 1,2- dibrom etan bằng bạc axetat thu được etylen diaxetat este,sau đó thủy phân để thu được etylen glycol. Etylen glycol lần đầu tiên được sản xuất trong công nghiệp với lượng lớn vào chiến tranh thế giới thứ nhất, nó được sử dụng để thay thế glycerol trong công nghiệp chế tạo vật liệu nổ (etylen glycol dinitrat) và sau này trở thành một sản phẩm chính của ngành công nghiệp hóa chất. ii. tính chất vật lí Ethylene glycol là chất lỏng không màu , không mùi, có vị ngọt, háo nước. Có khả năng hòa tan hoàn toàn trong nhiều dung môi phân cực, như nước, rượu, ete glycol, và acetone .Khả năng hòa tan của nó trong các dung môi không phân cực thấp, như benzen, toluen , dicloetan,và clorofom. Ethylene glycol là khó kết tinh, khi nguội đi, nó tạo thành một chất lỏng có độ nhớt cao. Khi làm quá lạnh thì nó đóng rắn có trạng thái giống thủy tinh. glycol được sử dụng rộng rãi như là một chất chống đông dựa trên khả năng hạ điểm đóng băng khi trộn với nước . ii. tính chất vật lí Một số tính chất vật lí của ethylene glycol và dẫn xuất: Tên chất Monoethylene glycol Diethylene glycol Trietylen glycol Tetraethylene glycol Công thức HOCH2CH2OH H(OCH2CH2 ) 2OH H(OCH2CH2 ) 3OH H(OCH2CH2 ) 4OH KL phân tử 62.7 106.12 150.17 194.23 Nhiệt độ điểm sôi (tại 101,3kpa), o­ C 197.6 244.8 287.4 KL riêng tại 20 o­C,g/cm 3 1.1130 1.1160 1.1230 1.1147 Tỷ trọng 1.4318 1.4470 1.4560 1.4598 Nhiệt hóa hơi(101.3kpa)kJ/mol 52.24 52.26 61.04 62.63 Độ nhớt tại 20 0C,Ns/m 19.83 36.0 49.0 61.9 Sức căng bề mặt,N/m2 4.84(20 o­ C) 4.85(20 o­ C) 4.22(25 o­ C) Nhiệt độ bắt cháy, ( o­ C) 410 390 370 Điểm chớp cháy, ( o­ C) 119 141 177 191 Giới hạn nổ dưới, o­/0 thể tích 3.2 0.7 0.9 ii. tính chất hóa học1. tính chất của rượu Etylen glycol, cũng như các rượu khác , đều có các phản ứng điển hình của các nhóm hydroxyl –OH như: Phản ứng với kim loại Phản ứng tạo phức với Cu(OH)2. Phản ứng este hóa. Phản ứng tách nước. Phản ứng oxi hóa. iii. tính chất hóa học2.các phản ứng ứng dụng trong công nghiệp a. Phản ứng oxi hóa. Ethylene glycol có thể dễ dàng bị oxy hóa bởi các tác nhân oxi hóa như oxi, axit nitric,… để tạo aldehit và axit cacboxylic. . Các sản phẩm chính xuất phát từ tính chất nhóm hydroxyl gồm HOCH2CHO, HOCH2COOH, CHOCHO, HCOCOOH, HOOCCOOH. Khi sử dụng các tác nhân oxi hóa mạnh như thuốc tím, periodate, tetraaxetat chì thì glycol bị phân tách tạo thành formandehit, một số đó tiếp tục bị oxi hóa để tạo ra axit formic. ii. tính chất hóa học2. các phản ứng dùng trong công nghiệp b. 1,3- dioxolan 1,3- Dioxolan được hình thành bởi phản ứng giữa etylen glycol với các hợp chất cacbonyl. 1,3- Dioxolanes cũng có thể được hình thành từ ethylene glycol bởi quá trình trans-acetal hóa ii. tính chất hóa học2. các phản ứng dùng trong công nghiệp c. Phản ứng tạo 1,4-dioxan Etylen glycol có thể được chuyển đổi sang dioxan bởi quá trình hydrat hóa với sự có mặt của chất xúc tác axit: d. Phản ứng tạo ete và este: Etylen glycol có thể được alkyl hoá hay acyl hóa bằng các phương pháp thông thường để tạo thành ete hoặc este tương ứng ii. tính chất hóa học2. các phản ứng dùng trong công nghiệp e. Phản ứng epoxy hóa. Ethylene glycol phản ứng với ethylene oxit để tạo thành di- , tri- , tetra - , và polyethylen glycol. Tỷ lệ của các glycol tìm thấy trong các sản phẩm phản ứng phụ thuộc vào loại xúc tác được xử dụng và tỉ lệ lượng chất phản ứng ban đầu. f. Phản ứng phân hủy nhiệt với kiềm. Glycol là một hợp chất tương đối bền nhiệt, nhưng khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao trên 250 o­C thì ethylene ( hoặc diethylene ) glycol tham gia phản ứng trong môi trường kiềm như natri hydroxit. iv. sản xuất Có 3 phương pháp sản xuất etylen glycol: 1. Thủy phân etylen oxit 2. Oxi hóa trực tiếp etylen 3. Sản xuất từ khí tổng hợp iv. sản xuất1. thủy phân etylen oxit. Đây là phương pháp hiện nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất etylen glycol. Phương pháp này dựa trên quá trình nhiệt thủy phân etylen oxit – sản phẩm của quá trình oxi hóa etylen với oxi không khí - để tạo thành etylen glycol mà không cần chất xúc tác. Sản phẩm phụ của quá trình là các di- ,tri-, tetra-, và các polyetylen glycol với sản lượng tương ứng giảm dần. Sự hình thành các hợp chất này là không thể tránh khỏi bởi vì etylen oxit phản ứng với etylen glycol nhanh hơn với nước; Để hạn chế sản phẩm phụ, người ta tiến hành trong điều kiện lượng nước tham gia vào quá trình phản ứng lớn(thường dùng gấp 20 lần lượng phản ứng). Trong thực tế hầu như 90% etylen oxit có thể được chuyển đổi sang monoetylen glycol , 10% còn lại phản ứng để tạo thành các sản phẩm phụ. Quy trình công nghệ: Phương pháp sản xuất glycol này khá đơn giản, nhưng có một số hạn chế lớn sau: 1) Độ chuyển hóa của ethylene oxit thấp (khoảng 80%). 2) Độ chọn lọc của quá trình thủy phân ethylene oxide thấp, có khoảng 10 % được chuyển thành di- và triethylene glycol. 3 ) Tiêu hao năng lượng cho chưng tách nước quá cao. Để nâng cao độ chuyển hóa và hạn chế lượng nước tiêu hao, ta có thể tổng hợp có chọn lọc của ethylene glycol thông qua hợp chất trung gian ethylene cacbonat (tạo 1,3- dioxolan- 2-one ) 2. oxi hóa trực tiếp etylen. Độ chọn lọc etylen glycol ( > 90 %) thu được cao hơn nhiều so với con đường gián tiếp thông qua etylen oxit. Hệ thống chất xúc tác gần đây phát triển được dựa trên tác dụng của phức chất Pd(II). Hỗn hợp của PdCl2, LiCl , và NaNO3 trong môi trường axit axetic hoặc anhydrit axetic cho kết quả 95% độ chọn lọc tạo thành glycol monoaxetat so với glycol diaxetat ( 60-100 oC, 3.04 MPa). Nếu sử dụng hệ xúc tác PdCl - NO2 – CH3CN hòa tan trong axit axetic sẽ cho kết quả ethylene glycol monoaxetat ( 50% sản lượng ) và etylen glycol diaxetat ( 7% sản lượng ). Nếu sử dụng hệ thống xúc tác PdCl2 – CuCl2 – CuOCOCH3, phản ứng tiến hành trong điều kiện nhẹ ( 65 oC , 0,5 MPa) mà không có sự hình thành của kết tủa, hiệu suất thu được trên 90%. 3. sản xuất từ khí tổng hợp. Trong thời gian dài, dầu thô sẽ càng cạn kiệt và giá thành càng cao, vì vậy việc nghiên cứu và sản xuất các hợp chất hữu cơ từ C1 đã được nghiên cứu. Etylen glycol cũng được sản xuất theo phương pháp này. v. chỉ tiêu đánh giá chất lượng Một số chỉ tiêu chất lượng sản phẩm: v. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TRÊN THẾ GiỚI vi. tình hình sử dụng. vii. ứng dụng.1. làm chất trung gian để sản xuất nhựa. Nhựa alkyl: quá trình este hóa của glycol với polyhydrit axit tạo ra sản phẩm polyeste, sau đó được biến đổi để làm nguyên liệu cho ngành sơn; Các loại nhựa polyeste (dạng sợi, màng polyeste, nhựa polyetylen terephtalat) vii. ứng dụng.1. làm chất trung gian để sản xuất nhựa. Nhựa polyeste dùng trong sản xuất tàu thuyền, nguyên liệu ngành xây dựng, thân máy bay, dệt, bao bì. Nhựa poly etylen terephtalate dùng sản xuất vỏ chai, thùng chứa. vii. ứng dụng.2. chất chống đông Chất chống đông làm mát động cơ ô tô, xe máy, máy bay, đường băng. Dùng trong các công thức pha chế hệ keo như keo dán, sơn latex, các nhựa tương tự nhựa đường. Dung dịch tải nhiệt( máy lạnh, bình nén khí, thông gió…..). 3. CHẤT HÚT ẨM. Dùng làm chất hút ẩm trong công nghiệp giấy, thuốc lá, keo dán, da dày. vii. ứng dụng.4. ứng dụng khác. Làm chất kiềm hãm ăn mòn Dung môi hòa tan thuốc nhuôm trong ngành dệt, thuộc da. M.E.G có thể hòa tan tốt thuốc nhuộm nên nó được dùng trong quá trình nhuộn màu và hoàn thiện gỗ, được dùng trong trường hợp độ bay hơi thấp Làm nguyên liệu để sản xuất polyol dùng để sản xuất chất bôi trơn. iix. an toàn đối với con người và môi trường Etylen glycol tương đối độc, con người khi nuốt phải tùy lượng mà có những ảnh hưởng khác nhau. Liều gây chết trung bình LD50 đối với người là 1,4 g/kg. Etylen glycol dễ dàng phân hủy sinh học nên rất dễ xử lí. IX. TỒN CHỨA VÀ BẢO QuẢN. Ở điều kiện thường etylen glycol là chất lỏng và dễ vân chuyển.Nhiệt độ sôi cao và nhiệt độ đông thấp trong điều kiện rộng, thông thường không cần gia nhiệt hoặc cách li đặc biệt, không cần thiết thông hơi vì áp suất tương đối thấp. EG được đo và bơm dễ dàng trong quá trình công nghiệp Thông thường EG được chứa trong các thùng chứa hoặc các bồn chứa với điều kiện tương đối mềm. Có thể vận chuyển bằng xe bồn hoặc tàu Thùng chứa EG: X phân tích Để xác định etylen glycol trong hỗn hợp người ta dùng phương pháp phân tích sắc ký