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  • 乙二醇

    乙二醇(ethylene glycol)又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”,简称EG。化学式为(CH2OH)2,是最简单的二元醇。乙二醇是无色无臭、有甜味液体,对动物有毒性,人类致死剂量约为1.6 g/kg。乙二醇能与水、丙酮互溶,但在醚类中溶解度较小。用作溶剂、防冻剂以及合成涤纶的原料。乙二醇的高聚物聚乙二醇(PEG)是一种相转移催化剂,也用于细胞融合;其硝酸酯是一种炸药。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 乙二醇 外文名: ethylene glycol
    别名: 甘醇 化学式: C2H6O2
    CAS号: 107-21-1 摩尔质量: 62.07
    外观: 无色、无臭、有甜味、粘稠液体 密度: 相对密度(水=1)1.1155(20℃);相对密度(空气=1)2.14
    沸点: 197.8 临界点: -13.2
    溶解度(水): 与水/乙醇/丙酮/醋酸甘油吡啶等混溶 黏度: 25.66mPa.s(16℃)
    主要危害: 因此对人没有的威胁 闪点: 111.1

    目录

    物理性质/乙二醇 编辑

    外观与性状:无色、有甜味、粘稠液体

    蒸汽压:0.06mmHg(0.06毫米汞柱)/20℃

    粘度:25.66mPa.s(16℃)

    溶解性:与水/乙醇/丙酮/醋酸甘油吡啶等混溶,微溶于乙醚,不溶于石油烃及油类,能够溶解氯化钙/氯化锌/氯 化钠/碳酸钾/氯化钾/碘化钾/氢氧化钾等无机物。

    表面张力:46.49 mN/m (20℃)

    燃点 418℃

    燃烧热:1180.26KJ/mol

    在25摄氏度下,介电常数为37

    浓度较高时易吸潮

    化学性质/乙二醇 编辑

    乙二醇的结构 乙二醇的结构

    由于分子量低,性质活泼 可起酯化、醚化、醇化、氧化、缩醛、脱水等反应。

    与乙醇相似,主要能与无机或有机酸反应生成酯,一般先只有一个羟基发生反应,经升高温度、增加酸用量等,可使两个羟基都形成酯。如与混有硫酸的硝酸反应,则形成二硝酸酯。酰氯或酸酐容易使两个羟基形成酯。乙二醇在催化剂(二氧化锰、氧化铝、氧化锌或硫酸)作用下加热,可发生分子内或分子间失水。乙二醇能与碱金属或碱土金属作用形成醇盐。通常将金属溶于二醇中,只得一元醇盐;如将此醇盐(例如乙二醇一钠)在氢气流中加热到180~200°C,可形成乙二醇二钠和乙二醇。此外用乙二醇与2摩尔甲醇钠一起加热,可得乙二醇二钠。乙二醇二钠与卤代烷反应,生成乙二醇单醚或双醚。乙二醇二钠与1,2-二溴乙烷反应,生成二氧六环。此外,乙二醇也容易被氧化,随所用氧化剂或反应条件的不同,可生成各种产物,如乙醇醛HOCH2CHO、乙二醛OHCCHO、乙醇酸HOCH2COOH、草酸HOOCCOOH 及二氧化碳和水。乙二醇与其他二醇不同,经高碘酸氧化可发生碳链断裂。应用乙二醇常可代替甘油使用。在制革和制药工业中,分别用作水合剂和溶剂。乙二醇的衍生物二硝酸酯是炸药。乙二醇的单甲醚或单乙醚是很好的溶剂,如甲溶纤剂 HOCH2CH2OCH3可溶解纤维、树脂、油漆和其他许多有机物。乙二醇的溶解能力很强,但它容易代谢氧化,生成有毒的草酸,因而不能广泛用作溶剂。

    科研/乙二醇 编辑

    乙二醇 乙二醇

    中科院福建物构所研究小组日前采用室温下Cu(II)离子辅助原位还原法合成了一种新型钯纳米催化剂,该催化剂贵金属负载量超低(约0.1%)、性能优异、寿命长,可极大降低催化剂成本,节约大量贵金属资源。该催化剂制备成功后,有望形成新一代煤制乙二醇催化剂技术。

    煤制乙二醇技术不仅可以有效缓解我国乙二醇的供需矛盾,同时可以提升煤炭资源高效清洁转化利用水平。CO气相氧化偶联制草酸二甲酯反应是煤制乙二醇的关键步骤,目前已应用的催化剂中钯的负载量较高,致使催化剂成本大幅增加。  

    用途/乙二醇 编辑

    主要用于制聚酯涤纶,聚酯树脂、吸湿剂,增塑剂,表面活性剂,合成纤维、化妆品和炸药,并用作染料、油墨等的溶剂、配制发动机的抗冻剂,气体脱水剂,制造树脂、也可用于玻璃纸、纤维、皮革、粘合剂的湿润剂。可生产合成树脂PET,纤维级PET即涤纶纤维,瓶片级PET用于制作矿泉水瓶等。还可生产醇酸树脂、乙二醛等,也用作防冻剂。除用作汽车用防冻剂外,还用于工业冷量的输送,一般称呼为载冷剂,同时,也可以与水一样用作冷凝剂。

    乙二醇甲醚系列产品是性能优良的高级有机溶剂,作为印刷油墨、工业用清洗剂、涂料(硝基纤维漆、清漆、瓷漆)、覆铜板、印染等的溶剂和稀释剂;可以作生产农药中间体、医药中间体以及合成制动液等化工产品的原料;作为电解电容器的电解质、制革化纤染剂等。用作纺织助剂,合成液体染料、以及化肥和炼油生产中的脱硫剂的原料等。

    乙二醇在用做载冷剂时应该注意:

    1.其冰点随着乙二醇在水溶液中的浓度变化而变化,浓度在60%以下时,水溶液中乙二醇浓度升高冰点降低,但浓度超过60%后,随着乙二醇浓度的升高,其冰点呈上升趋势,粘度也会随着浓度的升高而升高。当浓度达到99.9%时,其冰点上升至-13.2℃,这就是浓缩型防冻液(防冻液母液)为什么不能直接使用的一条重要原因,必须引起使用者的注意。
      2.乙二醇含有羟基,长期在80摄氏度-90摄氏度下工作,乙二醇会先被氧化成乙醇酸,再被氧化成草酸,,即乙二酸(草酸),含有2个羧基。草酸及其副产物会先影响中枢神经系统,接着是心脏,而后影响肾脏。如无适当治疗,摄取过量乙二醇会导致死亡。乙二醇乙二酸,对设备造成腐蚀而使之渗漏。因此,在配制的防冻液中,还必须有防腐剂,以防止对钢铁、铝的腐蚀和水垢的生成。

    水防冻液/乙二醇 编辑

    乙二醇是一种无色微粘的液体,沸点是197.4℃,冰点是-11.5℃,能与水任意比例混合。混合后由于改变了冷却水的蒸气压,冰点显著降低。

    其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降。

    当乙二醇的含量为60%时,冰点可降低至-48.3℃,超过这个极限时,冰点反而要上升。

    乙二醇防冻液在使用中易生成酸性物质,对金属有腐蚀作用。

    乙二醇有毒,但由于其沸点高,不会产生蒸气被人吸入体内而引起中毒。

    乙二醇的吸水性强,储存的容器应密封,以防吸水后溢出。

    由于水的沸点比乙二醇低,使用中被蒸发的是水,当缺少冷却液时,只要加入净水就行了。

    这种防冻液用后能回收(防止混入石油产品),经过沉淀、过滤,加水调整浓度,补加防腐剂,还可继续使用,一般可用3—5年。

    但要过滤多遍,以防对机动车造成损伤。

    有很多人认为乙二醇的冰点很低,防冻液的冰点是由乙二醇和水按照不同比例混合后的一个中和冰点,其实不然,混合后由于改变了冷却水的蒸气压,冰点才会显著降低。

    其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降,但是一旦超过了一定的比例,冰点反而会上升。

    40%的乙二醇和60%的软水混合成的防冻液,防冻温度为-25℃;当防冻液中乙二醇和水各占50%时,防冻温度为-35℃。

    冰点测量/乙二醇 编辑

    防冻剂是防冻液的主要成分,约占防冻液原液的92%~98%,防冻液原液可以根据各地气温的高低,按一定比例与水混合,将冰点控制在适当范围内。有效的防冻剂是各种有机醇。

    各国从50年代以来几乎全部采用乙二醇作为防冻剂。乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体,它能以任何比例与水相溶。乙二醇的浓度不同时。冰点亦不同。乙二醇--水防冻液的冰点同乙二醇质量分数不成线性关系。它的水溶液的冰点并不完全是随浓度的增加而降低,当浓度超过70 %时,冰点反而上升。在配制过程中,应从实际出发加以合理选择,以达到防冻性及经济性的要求。在中国江南,一般采用乙二醇质量分数为40 %的配比,而在寒冷的北方,需取乙二醇质量分数50%左右的配比比较适宜。

    制法/乙二醇 编辑

    1. 氯乙醇法

    以氯乙醇为原料在碱性介质中水解而得,该反应在100℃下进行。

    2. 环氧乙烷水合法

    环氧乙烷水合法有直接水合法和催化水合法,水合过程在常压下进行也可在加压下进行。常压水合法一般采用少量无机酸为催化剂,在50~70℃进行反应。 环氧乙烷直接水合法,为目前工业规模生产乙二醇较成熟的生产方法。环氧乙烷和水在加压(2.23MPa)和190~200 ℃条件下,在管式反应器中直接液相水合制的乙二醇,同时副产品一缩二乙二醇、二缩三乙二醇和多缩聚乙二醇。

    ①直接水合法;

    ②催化水合法;

    ③加压水合法 环氧乙烷与水的摩尔比要较高,在1∶6以上,以减少生成醚的副反应,该反应的温度在150℃,压力147kPa。水合得到乙二醇。

    3.目前有气相催化水合法 以氧化银为催化剂,氧化铝为载体,在150~240℃反应,生成乙二醇。

    4.乙烯直接水合法 乙烯在催化剂(如氧化锑TeO,钯催化剂)存在下在乙酸溶液中氧化生成单乙酸酯或二乙酸酯,进一步水解均得乙二醇。

    5.环氧乙烷与水在硫酸催化剂作用下进行水合反应,反应液经碱中和、蒸发、精馏即得成品。或者环氧乙烷和水在一定温度和压力下制得乙二醇,同时副产二乙二醇、三乙二醇和多乙二醇。反应液经蒸发浓缩、脱水、精制得合格产品和副产品。

    6.甲醛法

    7.以工业品乙二醇为原料,经减压蒸馏,于1333Pa下,收集中间馏分即可。

    8.将乙二醇真空蒸馏,所得主要馏分用无水硫酸钠进行较长时间干燥,然后用一支好的分馏柱重新真空蒸馏。

    草酸二甲酯加氢制乙二醇

    煤制乙二醇的潜在工艺路径可以分为直接合成法和间接合成法。直接合成法是将合成气中的CO及H2一步合成为乙二醇。间接合成法则主要分为通过甲醇甲醛及草酸酯作为中间产物合成,然后加氢获得乙二醇。相对而言,甲醇甲醛路线合成的研究还不深入,离工业化距离远;而草酸酯加氢合成法的实用性较强,适宜进行工业生产。由煤制合成气经草酸酯加氢制取乙二醇的三个主要反应为:

    氧化、酯化反应:2CH3OH+2NO+ 1/ 2O2→2CH3ONO+H2O    

    CO偶联反应:2CO+2CH3ONO→(COOCH3)2+ 2NO   

    草酸酯加氢反应:(COOCH3}2+ 4H2→ HOCH2CH2OH+ 2CH3OH   

    总的化学方程式:2CO+4H2+ 1/2O2→ HOCH2CH2OH+H2O

    煤制乙二醇在3月18日通过中国科学院组织的成果鉴定,此项成果标志着我国在世界上率先实现了全套“煤制乙二醇”技术路线和工业化应用,是一项拥有自主知识产权的世界首创技术。该技术的推广应用将有效缓解我国乙二醇产品供需矛盾,对国家的能源和化工产业产生重要积极影响,具有重要的科学意义、突出的技术创新性和显著的社会经济效益。目前煤制乙二醇的工业化生产已经有了很大的突破,至2011年12月7日通辽金煤化工20万t/a乙二醇项目已成功投产。

    包装贮运/乙二醇 编辑

    用镀锌铁桶包装,每桶100Kg或200Kg。贮存时应密封,长期贮存要氮封、防潮、防火、防冻。按易燃化学品规定贮运。

    健康危害/乙二醇 编辑

    毒性:大鼠经口LD50=5.8ml/kg,小鼠经口LD50=1.31-13.8ml/kg。

    侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。

    健康危害:国内尚未见本品急慢性中毒报道。国外的急性中毒多系因误服。吸入中毒表现为反复发作性昏厥,并可有眼球震颤,淋巴细胞增多。口服后急性中毒分三个阶段:第一阶段主要为中枢神经系统症状,轻者似乙醇中毒表现,重者迅速产生昏迷抽搐,最后死亡;第二阶段,心肺症状明显,严重病例可有肺水肿,支气管肺炎,心力衰竭;第三阶段主要表现为不同程度肾功能衰竭。人的本品一次口服致死量估计为1.4ml/kg(1.56g/kg)。

    急救措施皮肤接触:脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗。眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

    吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸,就医。

    食入:饮足量温水,催吐。洗胃,导泄。就医。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

    对宠物的毒性:

    乙二醇可以从机车防冻剂中获取,机车防冻剂中的乙二醇由于添加了苦味剂且分量少,对人没有威胁,但是如果不慎和宠物(猫,狗)的食物混合,则会引起宠物中毒并造成肾衰竭。

    毒理环境/乙二醇 编辑

    毒性:属低毒类。

    急性毒性:LD508.0~15.3g/kg(小鼠经口);5.9~13.4g/kg(大鼠经口);1.4ml/kg(人经口,致死)

    亚急性和慢性毒性:大鼠吸入12mg/m3(连续多次)八天后2/15只动物眼角膜混浊、失明;人吸入40%乙二醇混合物9/28人出现短暂昏厥;人吸入40%乙二醇混合物加热至105℃反复吸入14/38人眼球震颤,5/38人淋巴细胞增多。

    危险特性:遇明火、高热或与氧化剂接触,有引起燃烧爆炸的危险。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。

    燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳、水。

    监测方法/乙二醇 编辑

    品红亚硫酸法《化工企业空气中有害物质测定方法》,化学工业出版社

    变色酸法《化工企业空气中有害物质测定方法》,化学工业出版社

    环境标准/乙二醇 编辑

    中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素

    乙二醇的时间加权平均容许浓度PC-TWA 20mg/m3 ,短时间接触容许浓度PC-STEL 40mg/m3。水体中有害有机物的最大允许浓度1.0mg/L

    嗅觉阈浓度90mg/m3

    行业概况/乙二醇 编辑

    近10年来,由于聚酯工业需求强劲,国内市场对乙二醇的需求保持快速增长之态势。1995年我国乙二醇的表观消费量只有65.69万吨,2000年达到195.71万吨,年均增长率高达24.40%。进入21世纪以来,乙二醇的表观消费量继续大幅增长,2002年突破300万吨大关,达到301.99万吨,成为超过美国的世界第一大乙二醇消费国,由于需求量的快速增长,促进了乙二醇生产能力的增加,近两年,我国有多套大型乙二醇生产装置建成投产。随着我国乙二醇生产能力的不断增加,产量也不断增加。

    虽然我国乙二醇生产能力和产量增长较快,但仍不能满足国内聚酯等日益增长的市场需求,每年都得大量进口,且进口量呈逐年增长态势。目前,我国乙二醇产品主要用于生产聚酯、防冻液以及粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂和聚酯多元醇等。其中聚酯是我国乙二醇的主要消费领域,其消费量约占国内总消费量的94.0%,另外约6.0%用于防冻剂、粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂以及聚酯多元醇等。近年来,我国聚酯(包括聚酯纤维、聚酯树脂和薄膜等)的生产发展很快, 2010年聚酯的产量将达到约1900万吨,届时对乙二醇的需求量将达到约665万吨。加上在防冻剂以及其他方面的消费量,预计我国乙二醇的总需求量仍将保持高速增长。

    虽然近期我国将有多套乙二醇生产装置建成投产。如扬子石油化工公司拟于2007年底建成一套18万吨/年乙二醇生产装置,辽阳石油化纤公司拟于2007年底将现有的乙二醇生产能力扩建到20万吨/年,茂名石油化工公司拟于2008年新建一套10万吨/年生产装置,四川乙烯拟于2009年新建一套36万吨/年生产装置,镇海炼化拟于2009年新建一套65万吨/年乙二醇生产装置,天津乙烯拟于2009年新建一套42万吨/年乙二醇装置,长春天裕生物工程公司拟建一套10万吨/年乙二醇装置,安徽丰原宿州生化公司拟以玉米、木薯等淀粉质为原料建一套18万吨/年乙二醇装置。预计到2008年我国乙二醇总生产能力将达到约268万吨,2010年将达到约420万吨,但与需求量相比仍有很大的缺口,即使装置开足马力满负荷生产,也不能满足国内实际生产的需求,仍需要大量的进口,因此乙二醇在我国具有很好的发展前景。

    在这种形势下,国内有关企业除考虑采用先进技术对现有乙二醇生产装置进行挖潜改造,扩大装置的生产规模,提高产量外;单纯依靠引进国外先进技术新建几套生产规模在30万吨/年以上的大型乙二醇生产装置,妄图以从根本上缓解我国乙二醇的供需矛盾是不现实的;发展多源头原料、研发有自主知识产权的新型技术才是增强我国乙二醇在国内外市场中的竞争力。时刻谨记我国多煤少油少气的资源结构,大力发展煤化工、生物化工替代石油化工的意义也在于此。同时加大乙二醇在非聚酯领域的应用开发力度,逐渐改变产品用途单一局面,以化解未来的市场风险,促进我国的乙二醇行业健康稳步发展。

    物质毒性/乙二醇 编辑

    物质毒性参考资料:  

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    图册

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