Этиленгликоль – прозрачная вязкая жидкость, которая стала настоящей рабочей лошадкой в индустриальном мире. Ее применение охватывает практически все сферы, где требуется эффективная теплопередача и защита от замерзания.
Органическое соединение с формулой C2H6O2 было впервые синтезировано в 1859 году, но по-настоящему промышленное значение приобрело лишь в 1920-х годах. Сегодня область применения этиленгликоля простирается от автомобильных радиаторов до космических систем охлаждения, от производства пластиковых бутылок до авиационных противообледенительных жидкостей. Например, этиленгликоль используется в таком популярном оборудовании, как тепловой насос.
«Химия – это французская наука. Она была основана Лавуазье» – утверждал французский химик Шарль-Адольф Вюрц (1817-1884), который, кстати, и открыл этиленгликоль.
Содержание
Этиленгликоль: что это за вещество и где оно применяется
Использование этиленгликоля в нынешней промышленности базируется на его исключительных физических характеристиках. Чистое вещество замерзает при температуре около -12°C, но даже не это считается его основным достоинством. Что реально важно, так это способность этиленгликоля образовывать с водой растворы, которые остаются жидкими при температурах до -45°C при смешивании в пропорции 60:40.
По факту, этиленгликоль – это не просто «незамерзайка», а высокотехнологичный теплоноситель. Его удельная теплоемкость составляет около 2400 Дж/(кг·К), что хотя и меньше воды, но вполне достаточно для эффективной работы систем.
Читайте также чем отличается антифриз от тосола
Молекулярная структура вещества обеспечивает отличную совместимость с большинством металлов, используемых в инженерных системах. Правда, использование этиленгликоля в таких местах требует добавления ингибиторов коррозии для длительной эксплуатации.
Таблица основных сфер применения этиленгликоля
Сфера применения | Цель использования | Выгода | Практические рекомендации |
Автомобильная индустрия | Охлаждение двигателей внутреннего сгорания | Предотвращение перегрева и замерзания | Соотношение 50:50 с водой для универсальной защиты |
HVAC системы | Теплопередача в таких агрегатах, как чиллер и тепловой насос | Расширение рабочего диапазона температур | Мониторинг концентрации каждые 6 месяцев |
Производство PET | Сырье для полиэтилентерефталата | Создание прочных полимерных материалов | Использование высокочистых марок (>99.8%) |
Авиационная промышленность | Противообледенительные системы | Безопасность полетов в зимних условиях | Соблюдение стандартов AMS и SAE |
Пищевая промышленность | Косвенное охлаждение (замкнутые контуры) | Стабильные температурные режимы | Применение пищевых марок с сертификацией |
Фармацевтика | Производственные процессы охлаждения | Точное температурное управление | Соответствие GMP стандартам |
Основные сферы использования этиленгликоля в промышленности и быту
Область применения этиленгликоля в промышленности поражает своим разнообразием. В автомобильной отрасли 99% всех производимых охлаждающих жидкостей содержат это вещество в качестве основного компонента.
Химическая промышленность потребляет около 60% всего производимого этиленгликоля для синтеза полиэтилентерефталата (PET). Из этого материала изготавливают как пластиковые бутылки, так и полиэфирные волокна для текстильной отрасли. О чем здесь говорить, если даже ваша любимая футболка из полиэстера начала свою жизнь именно с этиленгликоля.
В производстве полиуретанов этиленгликоль служит одним из основных мономеров, что позволяет создавать эластичные пены для мебели и изоляционных материалов. Авиационная промышленность использует его для создания противообледенительных жидкостей, которые наносятся на крылья самолетов перед взлетом.
Использование этиленгликоля в качестве растворителя для красок и чернил обеспечивает необходимую вязкость и предотвращает быстрое испарение. Даже в шариковых ручках содержится небольшое количество этиленгликоля.
Таблица типов оборудования для систем с этиленгликолем
Тип оборудования | Особенности применения |
Центробежные насосы | Требуют корректировки кривых характеристик на вязкость |
Увеличенная площадь поверхности для компенсации снижения теплопередачи | |
Мембранные расширительные баки | Специальные мембраны, устойчивые к гликолям |
Автоматические воздухоотводчики | Настройка на измененную плотность теплоносителя |
Предохранительные клапаны | Калибровка на рабочее давление с учетом свойств гликоля |
Измерители концентрации | Рефрактометры или плотномеры для контроля смеси |
Фильтры механической очистки | Увеличенная пропускная способность из-за вязкости |
Роль этиленгликоля в системах охлаждения и отопления
Применение этиленгликоля в системах HVAC (отопление, вентиляция, кондиционирование) – настоящая находка для инженеров:
- В чиллерах этиленгликоль позволяет получать температуры охлажденной воды до -10°C без риска замерзания.
- В геотермальных тепловых насосах этиленгликоль обеспечивает эффективный теплообмен с грунтом даже при отрицательных температурах поверхностных слоев.
- Промышленные холодильные системы используют этиленгликоль в качестве вторичного хладоносителя, что обеспечивает безопасность при возможных утечках.
- В системах отопления зданий этиленгликоль незаменим для объектов с периодическим режимом работы отопления, где существует риск размораживания системы. Область применения этиленгликоля здесь включает загородные дома, склады, производственные помещения.
Использование этиленгликоля в химической и автомобильной промышленности
Использование этиленгликоля как сырья для химического синтеза популярно на протяжении многих лет. Производство PET пластика потребляет львиную долю мирового производства этиленгликоля – около 70%. Этот полимер используется как для бутылок, так и для изготовления синтетических волокон.
В автомобильной индустрии этиленгликоль входит в состав антифризов и тормозных жидкостей класса DOT 3 и DOT 4. Его гигроскопические свойства помогают связывать влагу, попадающую в тормозную систему.
Применение этиленгликоля в производстве полиуретановых эластомеров обеспечивает создание материалов с уникальными свойствами – от мягких пен до жестких конструкционных элементов. В нефтегазовой отрасли он используется для предотвращения образования гидратов в трубопроводах.
Безопасность и экологические аспекты применения этиленгликоля
Применение этиленгликоля требует серьезного отношения к вопросам безопасности. Основная проблема – его сладковатый вкус, который может привлечь детей и животных. В США и многих других странах требуется добавление денатония бензоата (битера) в бытовые антифризы.
Читайте также почему этиленгликоль токсичен для человека
Экологические аспекты включают его биоразлагаемость – в аэробных условиях он полностью разлагается за 7-20 дней. Но попадание в водоемы может временно повысить биологическое потребление кислорода.
Альтернативы этиленгликолю: когда стоит выбирать другие составы
Для чего используется этиленгликоль и когда лучше выбрать альтернативы – вопрос, который регулярно возникает при проектировании систем. Пропиленгликоль, будучи менее токсичным, находит применение в пищевой промышленности и системах, где возможен контакт с продуктами питания.
Рекомендуем прочитать что безопаснее пропиленгликоль или этиленгликоль
Глицерин как биоразлагаемая альтернатива используется в экологически чувствительных применениях, хотя его теплофизические свойства несколько уступают этиленгликолю. Некоторые производители, например Volkswagen, внедрили антифризы серии G13 на основе глицерина.
«Возможность будущего лежит в лучшем способе – найдите его» – как говорил Томас Эдисон (1847-1931), что отлично характеризует постоянный поиск оптимальных решений в области теплоносителей и их развитие в сторону более экологичных и безопасных составов.
