Етиленгліколь – прозора в’язка рідина, яка стала справжньою робочою конячкою в індустріальному світі. Її застосування охоплює практично всі сфери, де потрібна ефективна теплопередача і захист від замерзання.
Органічна сполука з формулою C2H6O2 була вперше синтезована в 1859 році, але по-справжньому промислове значення набула лише в 1920-х роках. Сьогодні область застосування етиленгліколю простягається від автомобільних радіаторів до космічних систем охолодження, від виробництва пластикових пляшок до авіаційних протиобледенільних рідин. Наприклад, етиленгліколь використовується в такому популярному обладнанні, як тепловий насос.
«Хімія – це французька наука. Вона була заснована Лавуазьє» – стверджував французький хімік Шарль-Адольф Вюрц (1817-1884), який, до речі, і відкрив етиленгліколь.
Содержание
Етиленгліколь: що це за речовина і де вона застосовується
Використання етиленгліколю в нинішній промисловості базується на його виняткових фізичних характеристиках. Чиста речовина замерзає при температурі близько -12°C, але навіть не це вважається його основною перевагою. Що реально важливо, так це здатність етиленгліколю утворювати з водою розчини, які залишаються рідкими при температурах до -45°C при змішуванні в пропорції 60:40.
По факту, етиленгліколь – це не просто «незамерзайка», а високотехнологічний теплоносій. Його питома теплоємність становить близько 2400 Дж/(кг·К), що хоча і менше води, але цілком достатньо для ефективної роботи систем.
Читайте також чим відрізняється антифриз від тосолу
Молекулярна структура речовини забезпечує відмінну сумісність з більшістю металів, що використовуються в інженерних системах. Правда, використання етиленгліколю в таких місцях потребує додавання інгібіторів корозії для тривалої експлуатації.
Таблиця основних сфер застосування етиленгліколю
Сфера застосування | Мета використання | Вигода | Практичні рекомендації |
Автомобільна індустрія | Охолодження двигунів внутрішнього згоряння | Запобігання перегріванню та замерзанню | Співвідношення 50:50 з водою для універсального захисту |
HVAC системи | Теплопередача в таких агрегатах, як чилер і тепловий насос | Розширення робочого діапазону температур | Моніторинг концентрації кожні 6 місяців |
Виробництво PET | Сировина для поліетилентерефталату | Створення міцних полімерних матеріалів | Використання високочистих марок (>99.8%) |
Авіаційна промисловість | Протиобледенільні системи | Безпека польотів у зимових умовах | Дотримання стандартів AMS та SAE |
Харчова промисловість | Непряме охолодження (замкнуті контури) | Стабільні температурні режими | Застосування харчових марок з сертифікацією |
Фармацевтика | Виробничі процеси охолодження | Точне температурне управління | Відповідність GMP стандартам |
Основні сфери використання етиленгліколю в промисловості та побуті
Область застосування етиленгліколю в промисловості вражає своїм різноманіттям. В автомобільній галузі 99% всіх охолоджуючих рідин, що виробляються, містять цю речовину як основний компонент.
Хімічна промисловість споживає близько 60% всього етиленгліколю, що виробляється, для синтезу поліетилентерефталату (PET). З цього матеріалу виготовляють як пластикові пляшки, так і поліефірні волокна для текстильної галузі. Про що тут говорити, якщо навіть ваша улюблена футболка з поліестеру почала своє життя саме з етиленгліколю.
У виробництві поліуретанів етиленгліколь служить одним з основних мономерів, що дозволяє створювати еластичні піни для меблів та ізоляційних матеріалів. Авіаційна промисловість використовує його для створення протиобледенільних рідин, які наносяться на крила літаків перед зльотом.
Використання етиленгліколю як розчинника для фарб і чорнил забезпечує необхідну в’язкість і запобігає швидкому випаровуванню. Навіть у кулькових ручках міститься невелика кількість етиленгліколю.
Таблиця типів обладнання для систем з етиленгліколем
Тип обладнання | Особливості застосування |
Відцентрові насоси | Потребують коректування кривих характеристик на в’язкість |
Збільшена площа поверхні для компенсації зниження теплопередачі | |
Мембранні розширювальні баки | Спеціальні мембрани, стійкі до гліколів |
Автоматичні повітровідводчики | Налаштування на змінену щільність теплоносія |
Запобіжні клапани | Калібрування на робочий тиск з урахуванням властивостей гліколю |
Вимірювачі концентрації | Рефрактометри або густиноміри для контролю суміші |
Фільтри механічного очищення | Збільшена пропускна здатність через в’язкість |
Роль етиленгліколю в системах охолодження та опалення
Застосування етиленгліколю в системах HVAC (опалення, вентиляція, кондиціонування) – справжня знахідка для інженерів:
- У чилерах етиленгліколь дозволяє отримувати температури охолодженої води до -10°C без ризику замерзання.
- У геотермальних теплових насосах етиленгліколь забезпечує ефективний теплообмін з ґрунтом навіть при від’ємних температурах поверхневих шарів.
- Промислові холодильні системи використовують етиленгліколь як вторинний холодоносій, що забезпечує безпеку при можливих витоках.
- У системах опалення будівель етиленгліколь незамінний для об’єктів з періодичним режимом роботи опалення, де існує ризик розморожування системи. Область застосування етиленгліколю тут включає заміські будинки, склади, виробничі приміщення.
Використання етиленгліколю в хімічній та автомобільній промисловості
Використання етиленгліколю як сировини для хімічного синтезу популярне протягом багатьох років. Виробництво PET пластику споживає левову частку світового виробництва етиленгліколю – близько 70%. Цей полімер використовується як для пляшок, так і для виготовлення синтетичних волокон.
В автомобільній індустрії етиленгліколь входить до складу антифризів і гальмівних рідин класу DOT 3 і DOT 4. Його гігроскопічні властивості допомагають зв’язувати вологу, що потрапляє в гальмівну систему.
Застосування етиленгліколю у виробництві поліуретанових еластомерів забезпечує створення матеріалів з унікальними властивостями – від м’яких пін до жорстких конструкційних елементів. У нафтогазовій галузі він використовується для запобігання утворенню гідратів у трубопроводах.
Безпека та екологічні аспекти застосування етиленгліколю
Застосування етиленгліколю потребує серйозного відношення до питань безпеки. Основна проблема – його солодкуватий смак, який може приваблювати дітей і тварин. У США та багатьох інших країнах вимагається додавання денатонію бензоату (бітера) до побутових антифризів.
Читайте також чому етиленгліколь токсичний для людини
Екологічні аспекти включають його біорозкладність – в аеробних умовах він повністю розкладається за 7-20 днів. Але потрапляння у водойми може тимчасово підвищити біологічне споживання кисню.
Альтернативи етиленгліколю: коли варто вибирати інші склади
Для чого використовується етиленгліколь і коли краще вибрати альтернативи – питання, яке регулярно виникає при проектуванні систем. Пропіленгліколь, будучи менш токсичним, знаходить застосування в харчовій промисловості та системах, де можливий контакт з продуктами харчування.
Рекомендуємо прочитати що безпечніше пропіленгліколь чи етиленгліколь
Гліцерин як біорозкладна альтернатива використовується в екологічно чутливих застосуваннях, хоча його теплофізичні властивості дещо поступаються етиленгліколю. Деякі виробники, наприклад Volkswagen, впровадили антифризи серії G13 на основі гліцерину.
«Можливість майбутнього лежить у кращому способі – знайдіть його» – як казав Томас Едісон (1847-1931), що відмінно характеризує постійний пошук оптимальних рішень у сфері теплоносіїв та їх розвиток у бік більш екологічних і безпечних складів.
