Курсовая работа: Производство этиленгликоля методом гидратации окиси этилена
Этиленгликоль вызывает раздражение слизистых оболочек; на кожу он не действует. Инъекции в мускульную ткань могут приводить к абсцессу. Возможные последствия от отравлений этиленгликолем сводятся к гемолизу и падению кровяного давления. Малая летучесть этиленгликоля делает его неопасным в парах; содержание в 1000 л воздуха до 300 мг этиленгликоля не опасно для мелких животных, и, вероятно, для человека.
Этиленгликоль склонен переохлаждаться, но большинство ученых исходя из своих оытов не могут установить конкретную температуру замерзания этиленгликоля, она находится в пределах от -11,5° С до -17,5° С. Вязкость этиленгликоля больше, чем этилового спирта, но меньше, чем глицерина. Этиленгликоль не огнеопасен.
В промышленных масштабах этиленгликоль начали получать в Германии в период первой мировой войны. В настоящее время этиленгликоль (а также диэтиленгликоль и полиэтиленгликоль) вырабатывают в очень больших количествах и используют в различных отраслях народного хозяйства.
В течение последних лет этиленгликоль стал применяться как охладительная среда для авиационных моторов. Его применение для целей охлаждения при высоких температурах с успехом реализовано для рентгеновских трубок, артиллерийских орудий и танков в США.
Этиленгликоль – ценный растворитель; в этом он во многом похож на этиловый спирт. Он хорошо растворяет сложные эфиры, смолы, растительные эссенции. Растворяющие свойства этиленгликоля использованы в самых различных отраслях промышленности, например красочной, парфюмерной и т.д. [4]
Этиленгликоль, наравне с глицерином, применяется при изготовлении валиков к печатным станкам.
Важным свойством этиленгликоля является его способность сильно понижать температуру замерзания воды. Водный раствор, содержащий 40 объемн. % этиленгликоля, замерзает при -25о С, а 60% водный раствор при -40о С. Поэтому этиленгликоль широко применяют в качестве антифризов, главным образом для охлаждения автомобильных двигателей, стволов пулеметов, в аммиачных холодильных установках и т.д.
Этиленгликоль обладает хорошей гигроскопичностью, в том числе хорошо растворяет смолы, красители и некоторые вещества растительного происхождения. Благодаря сочетанию этих свойств этиленгликоль применяется при крашении тканей, в ситцепечатании, для приготовления штемпельных красок и косметических препаратов, для увлажнения табака, в качестве заменителя глицерина. Этиленгликоль является также важным продуктом в производстве синтетических смол, растворителей, взрывчатых веществ и пр.
При нагревании этиленгликоля с небольшим количеством кислоты (реакция А.Е. Фаворского) получают циклический эфир – дуоксан.
СН2 – СН2
2НОСН2 - СН2 ОН О О + 2Н2
СН2 – СН2
Являющийся универсальным растворителем (to кипения = 101,2о С), смешивающимся также с водой.
При гидратации окиси этилена, кроме этиленгликоля, образуются ди-, три-, тетра- и поли этиленгликоли.
6.2 Диэтиленгликоль
Диэтиленгликоль НОСН2 СН2 ОСН2 СН2 ОН – простой эфир этиленгликоля, бесцветная, прозрачная, сиропообразная жидкость без запаха, удельный вес 1,12 г/см3 , to кипения = 244,30о С.
Диэтиленгликоль ядовит, действует на центральную нервную систему. Если принять внутрь 30-50г диэтиленгликоля, происходит тяжелое отравление, а 100г – смерть. Для работ с диэтиленгликолем допускаются лица, прошедшие специальное обучение.
Диэтиленгликоль смешивается с водой, спиртом, ацетатом, плохо растворим в эфире, бензоле; его химические свойства сходны со свойствами этиленгликоля. Этиленгликоль вместе с окисью этилена (СН2 -О-СН2 ) и этиленхлоргидритом (СlCН2 CН2 ОН) служит сырьем для промышленного получения диэтиленгликоля. [1]
Диэтиленгликоль является растворителем для смол и эфиров целлюлозы и используется как уплотняющая жидкость для тормозных гидравлических приспособлений; в текстильной промышленности его используют при отделке и крашении тканей. Благодаря высокой гигроскопичности диэтиленгликоль применяют для осушки газов. Его преимущество, как осушающего средства, по сравнению с серной кислотой состоит в том, что он не вызывает коррозии аппаратуры и легко реллерируется при упаривании в вакууме.
Низшие гликоли, будучи растворимы в воде, смешиваются с желатиновым клеем; это делает их распространенными пластификаторами для клеящих веществ, применяемых в различных производствах. Диэтиленгликоль, при применении его в переплетном деле, препятствует искривлению переплетов книг при высыхании клея.
Чтобы уменьшить образование полигликолей, гидрацию проводят с большим избытком воды (на 1 моль окиси этилена берут от 10 до 22 моль воды) и добавляют к водному раствору окиси этилена 0,1-0,5% кислоты. В этих условиях получается этиленгликоль, содержащий лишь немного диэтиленгликоля и следы высших полиэтиленгликолей.
7. Составление материального баланса
Материальный баланс рассчитывается на основании основных химических превращений, описываемых формулами:
- основная реакция процесса:
CH2 - CH2 + H2 O → CH2 OH - CH2 OH (1)
O
- побочная реакция – образование диэтиленгликоля:
CH2 OH - CH2 OH + CH2 - CH2 → CH2 OH - CH2 - O - CH2 - CH2 OH (2)
O
Расчеты материальных балансов технологических процессов, в результате которых происходит химическое превращение веществ, ведутся, учитывая основные стехиометрические законы (закон постоянства состава и закон кратных отношений). Эти законы выражают собой взаимное отношение атомов и молекул веществ при их химическом взаимодействии друг с другом.
