для каких целей применяют этиленгликоль и глицерин

Теплоноситель инженерных систем: вода, глицерин или гликоли?

Для длительной работы дорогостоящего климатического оборудования важно использовать качественные и проверенные теплоносители, подходящие для эксплуатации в заявленных условиях. Это касается не только жилых сооружений, но и торговых комплексов, административных зданий, медицинских и оздоровительных учреждений, производственных цехов, складских помещений и других объектов.

Если вы хотите обеспечить оборудованию бесперебойную и слаженную работу в любое время года, к выбору теплоносителя следует подойти с максимальной ответственностью. Нужен состав, который не только обеспечит эффективный обогрев помещения, но и сделает возможной эксплуатацию оборудования при отрицательных температурах. В условиях российского климата этот аргумент становится едва ли не ключевым. Конечно, большое значение имеют многие теплофизические свойства рабочей жидкости – вязкость, теплоемкость и теплопроводность, коррозионная активность, инертность в отношении к материалам уплотнителей трубопроводов и многое другое. Какую именно жидкость следует использовать, какие недостатки имеются у воды и глицерина – расскажут специалисты.

2.1.Вода или антифриз

Для любого типа инженерных систем выбор заключается между обычной котловой или деминерализованной водой и специальными жидкостями с низкой температурой кристаллизации – антифризами. В качестве основы для промышленных антифризов используются водные растворы различных соединений – солей неорганических кислот, глицерина, гликолей или эфира.

Сначала подробно рассмотрим целесообразность использования воды в качестве рабочей жидкости для инженерных систем. Это наиболее доступный, экологически безопасный и эффективный с точки зрения передачи тепла вариант, имеющий несколько существенных недостатков. В составе воды имеются примеси солей, хлора, железа, щелочных и щелочноземельных металлов. Помимо высокой коррозионной активности, которую реально снизить за счет деминерализации и введения специальных присадок, вода имеет высокую температуру замерзания. В результате климатическая система должна постоянно находиться в зоне положительных рабочих температур, иначе это приведет к разрушению системы за счет объемного расширения жидкости при замерзании. Для использования ее в качестве рабочей жидкости отопительных систем необходимо деминерализация и введения специальных антикоррозионных присадок.

2.2.Глицерин как антифриз для климатической системы

Первая низкозамерзающая охлаждающая жидкость для инженерных систем появилась практически 100 лет назад и была изготовлена именно на основе глицерина – трехатомного спирта. Тогдашние антифризы представляли собой водный раствор глицерина с концентрацией примерно 65 %. Такая рабочая жидкость обладала температурой замерзания в 40 градусов ниже нуля и температурой кипения + 280 градусов. Практически с начала использования антифриза проявились некоторые недостатки – недостаточная текучесть состава, этотт недостаток пытались исправить за счет введения в раствор солей, метанола и этанола. Уже в 30-х годах прошлого века появилась альтернатива глицерину – водно-гликолевая смесь на основе раствора этиленгликоля. В СССР и других развитых странах мира глицериновые антифризы практически везде были вытеснены этиленгликолевыми. Несмотря на этот факт, некоторые производители до сих пор пытаются доказать исключительность глицерина и продолжают выпуск составов для климатических систем именно на его основе.

Если проанализировать свойства глицерина, или тригидроксипропана, или пропантриола, то это представитель предельных трехатомных спиртов. Физические свойства: бесцветная вязкая жидкость со сладковатым вкусом, температурой плавления 7,9 градуса, температурой кипения 245 градусов и плотностью 1,26 грамма на кубический сантиметр. Жидкость растворяется как в органических растворителях, так и в воде.

Тщательное изучение недостатков глицерина показывает, что несмотря на допустимость их использования в технике, применение таких антифризов может стать губительным для дорогостоящего климатического оборудования, а также представляет серьезную опасность для здоровья человека и состояния окружающей среды. В пользу этого мнения говорят факты.

2.3.Перечень основных недостатков глицерина

Уже самые первые антифризы на основе глицерина обладали настолько высокой вязкостью, что справиться с перекачкой жидкости по трубопроводу могли лишь самые мощные насосы. Циркуляция в системах отопления и охлаждения была недостаточной, поэтому производителям пришлось разбавлять рабочий состав другими органическими соединениями, в частности, метиловым спиртом.

Важно помнить, что глицерин неустойчив, при нагревании до температуры 80 градусов и выше (отопительное оборудование функционирует именно в таком диапазоне рабочих температур) он склонен распадается с образованием ацетона и акролеина. Такие примеси не только резко снижают температуру вспышки до 112 градусов, но и являются токсичными и взрывоопасными. При использовании антифризов на основе глицерина постоянно возникали проблемы с работоспособностью насосного оборудования, повышенной пожароопасностью и отравлением людей парами акролеина.

После открытия промышленных способов получения растворов пропилен- и этиленгликоля глицериновые антифризы отошли на второй план. Сегодня ни один крупный производитель не занимается выпуском таких рабочих жидкостей. Исключением являются некоторые отечественные изготовители, которые пытаются продать изначально некачественный состав с максимальной выгодой для себя.

Ищем альтернативу

Экономия на стоимости антифриза не стоит той опасности, которую представляют глицериновые составы для здоровья людей и работоспособности оборудования. Отечественный рынок теплоносителей давно располагает богатым выбором альтернативных составов, которые в разы лучше по эксплуатационным параметрам и гораздо безопаснее для человека и окружающей среды.

В качестве успешного примера можно привести водно-гликолевые смеси от компании «ТЕХНОФОРМ», которые имеют низкую температуру кристаллизации, длительный рекомендуемый срок эксплуатации и минимальную коррозионную активность за счет применения карбоксилатных присадок европейского производства. При постоянном мониторинге качества теплоносители на основе раствора этилен- или пропиленгликоля могут сохранять первоначальные характеристики на протяжении более 5 лет.

Источник

Антифриз является предпочтительным в качестве теплоносителя благодаря своим уникальным свойствам:

Антифризы делятся на 3 условные группы: на основе глицерина, пропиленгликоля или этиленгликоля. Каждое из этих веществ обладает собственными характеристиками и химическим составом, из-за чего применение того или иного антифриза зависит от многих параметров, таких как область применения, вид оборудования, материалы, из которых оно изготовлено, климат и другие. Рассмотрим их подробнее.

Теплоноситель на основе глицерина

Антифриз на основе глицерина был придуман один из первых и быстро завоевал популярность. Развитие промышленных технологий предъявляло повышенные требования к теплоносителям, и глицерин стал ответом на них. Но, для устранения недостатков данного раствора, таких как коррозийные свойства и образование осадков, глицерин требовалось очищать, что усложняло его производство.

Это привело к тому, что химики со всего мира стали работать над созданием других видов антифриза. Так были придуманы теплоносители на основе пропиленгликоля и этиленгликоля. Но это вовсе не означает, что глицериновые антифризы исчезли. Их по-прежнему активно применяют в отопительных системах, ведь их полезность никуда не делась.

К плюсам данного теплоносителя можно отнести хорошие значения температур плавления и замерзания, универсальность, экономичность и экологичность. Последний фактор очень важен, поскольку очищенный глицерин безопасен для человека и применяется даже в пищевой и фармацевтической сферах. Благодаря этому такой антифриз можно спокойно применять в системах отопления жилых помещений, а также в вентиляции и кондиционировании.

И хоть теплоносители на основе глицерина, кажутся отличным вариантом, на фоне своих «потомков» они имеют недостатки, главный из которых – большая вязкость. Из-за нее существенно затруднена циркуляция состава по отопительной системе, что приводит к потере эффективности и значительно усложняет замену жидкости. Для нормальной работы оборудования необходимы мощные насосы, что возможно далеко не всегда.

Второй уязвимостью является качество глицерина. Часто при производстве такого антифриза используется плохо очищенный глицерин и некачественные присадки и, как результат – образование осадков, негативное влияние на определенные металлы в системе, протечки и, как итог, выход системы из строя. Чтобы глицериновый раствор был надежным, необходимо его очищение практически до уровня, при котором его можно применять в пищу. В противном случае не избежать образования пены и акролеина (отделения воды от раствора), что уже может сделать вещество токсичным и взрывоопасным.

Теплоноситель на основе этиленгликоля

По своим свойствам этиленгликолевые антифризы являются лучшими практически по всем параметрам:

Исключено попадание этиленгликоля в сточные воды и канализацию, потому, в качестве меры безопасности, этиленгликолевые растворы законодательно запрещены на пищевом и медицинском производстве во многих странах. По этой же причине не допускается его применение в отопительных системах жилых помещений, небольших производственных цехов, торговых центров и любых других мест с высокой концентрацией людей. Также запрещено применять этиленгликолевые составы в системах вентиляции.

В крупной высокотехнологической промышленности, при обеспечении специальных мер защиты и соблюдения техники безопасности, использование этиленгликолевых растворов является выгодным решением. Максимальная эффективность оборудования в самых экстремальных условиях, помноженная на низкую цену, делает этот антифриз незаменимым для определенной категории предприятий.

Примером качественного теплоносителя на основе этиленгликоля может быть HotPoint 65 Ultimate. Данная линейка соответствует всем требованиям мировых стандартов.

Теплоноситель на основе пропиленгликоля

Главным недостатком пропиленгликоля является его цена, которая может быть в 2-3 раза выше аналогов. Потому рационально использовать его на предприятиях с высокими требованиями к безопасности и комфорту: офисные здания, торговые центры, среднего размера производства.

Выбирать теплоноситель стоит исходя из потребностей бизнеса, технических характеристик отопительной системы и вопросов безопасности. Использование неправильного антифриза может привести как к поломке оборудования, так и к вреду здоровью людей, потому важно не ошибиться.

Каждый из перечисленных видов теплоносителей имеет свои преимущества и нюансы и будет рациональным решением только в определенных ситуациях: в зависимости от климата и класса оборудования, а также таких факторов, как финансовая составляющая его эксплуатации.

Если информации в статье недостаточно для выбора, позвоните нам по тел. +7 (965) 230-51-17 или +7 (495) 139-60-20 для подробной консультации.

Источник

Глицерин — соперник, проигравший этиленгликолю

Если о некоторых химических веществах, с которыми люди сталкиваются каждый день, они не имеют не малейшего представления, то другие – постоянно на слуху. Например, глицерин. Увлажняющие и стабилизирующие свойства прочно закрепили вещество в косметической и пищевой промышленности, но они же вытеснили его из других: военной сферы и сектора охлаждающих жидкостей, где предпочли перейти на этиленгликоль.

Что нужно знать о глицерине?

Глицерин – это вязкая прозрачная жидкость без запаха со сладким вкусом. Он относится к простейшим трёхатомным спиртам. Вещество гигроскопично и хорошо растворяется в воде и спиртах.

Глицерин имеет низкую температуру плавления – меньше 20 °C и высокую – кипения, она близка к 300 °C.

Глицерин применяется достаточно широко. Это определили:

Один из основных способов получения глицерина – омыление жиров гидроксидами. Именно с помощью такой технологии он был впервые получен в 1779 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле при нагревании оливкового масла с оксидом свинца.

Название веществу дал французский ученый Мишель Эжен Шеврель в 1811 году (от греческого «сладкий»), который первым получил патент на его промышленное производство.

К середине века, в 1853 году Ричард А. Тилгман открыл еще один промышленный способ получения глицерина – нагревание жиров и воды под давлением до 200 °C. Позже был придуман синтетический метод производства с помощью хлорирования пропилена при высоких температурах и последующем омылении щелочью полученных на его основе хлоргидринов. Сейчас глицерин – побочный продукт производства биотоплива.

Нитроглицерин проиграл этиленгликолю

Как часто бывает в истории, сразу несколько ученых в разных концах света почти одновременно пришли к его созданию:

Главной слабостью нитроглицерина была его нестабильность – он мог взорваться в любой момент от производства до хранения.

Но наиболее распространенный продукт в этой области с применением нитроглицерина разработал в 1863 году швед Альфред Нобель. После многих неудачных экспериментов и целой серии взрывов на производствах и при перевозке он создал динамит, пропитав нитроглицерином диатомит – почти сплошь состоящую из пор инфузорную землю. При этом запатентован продукт был только в 1867 году после серии экспериментов.

Однако создатель динамита так и не добился его полной безопасности, и тот требовал квалифицированного обращения, а также имел ряд принципиальных для военного дела ограничений: его нельзя было долго хранить, а также прессовать.

С 1925 года дефицитный на тот момент глицерин в сфере взрывчатых веществ начал заменять этиленгликоль, а к 1930-ому году новое вещество использовалось уже практически всеми производителями динамита. Впоследствии его заменил менее требовательный к себе тротил.

Новое время требует новых решений

Антифриз на базе глицерина часто оставался слишком вязким и недостаточно текучим. Этот недостаток пытались решить, разбавляя его этанолом и метанолом, но в итоге в 1930 годы также заменили глицерин на этиленгликоль, как на более удобный и доступный вариант.

Хотя на рынке охлаждающих жидкостей до сих пор встречаются глицериново-метанольная продукция, от ее использования специалисты активно отговаривают. Основной аргумент – вязкость растворов с глицерином не может гарантировать необходимую циркуляцию в механизмах, что может привести к перегреву агрегатов. Подобный антифриз приводит к коррозии при длительном использовании.

Во многих странах, в том числе в Европе, антифриз на основе глицерина запрещен законодательно. Но в Китае этот вариант с учетом его более низкой стоимости активно используется.

Гораздо более широкое распространение в современной промышленности глицерин получил в косметической сфере и секторе бытовой химии, где он используется в кремах, мыле и шампунях. Помимо этого, вещество активно применяется в пищевой промышленности в качестве стабилизатора – пищевая добавка Е422, позволяя увеличить срок хранения продукта. В небольших количествах он является совершенно безвредной для здоровья человека добавкой.

Гигроскопичность глицерина позволяет использовать его в табачном производстве для регулировки влажности продукции. В последние годы, помимо бумажных, набирают популярность электронные сигареты, основой работы которых являются растворы на базе глицерина. Также среди сфер его применения текстильное производство, фармацевтика, текстильная и кожевенная отрасли, бумажная и лакокрасочная промышленность.

Западная экспансия

Несмотря на существенное потребление – более 100 тысяч тонн, в России глицерин производится в очень небольших количествах.

Объем выпуска снизился почти на 2% к уровню прошлого года

Отрицательная динамика наблюдается давно – с 2017 года в среднем объем производства падал более чем на 17%, а игроков на рынке остается все меньше. Сейчас основными производителями остаются ОАО «Нэфис Косметикс», «Косметическое объединение Свобода» и «Глицерин Солюшен».

Более 90% потребностей российского рынка покрывается за счет импорта. Одна из ключевых причин такой ситуации – недостаточно высокое качество внутреннего продукта, чистота которого должна стремиться к 100%, а в России зачастую не превышает 98%.

Внутренним производителям сложно конкурировать по экономической эффективности с западными поставщиками, для которых сырой глицерин – побочный продукт производства биодизеля – топлива на основе растительных компонентов.

Глицерин остается только дистиллировать до нужной чистоты с содержанием основного вещества не менее 99,5%. Основными импортерами глицерина в страну являются Германия, Бразилия, Германия и Украина.

Азия остается крупнейшим производителем глицерина на основе жирных кислот – на нее приходится около 80% производства этим способом. Однако продукт, сделанный традиционным методом, в последние годы занимает менее 10% в глобальном объеме выпуска вместе с синтетическим глицерином.

Неоднозначные перспективы

В целом потребление глицерина сокращается во всем мире из-за сужения сфер его применения, например, замены кускового мыла жидким. Также с активным переходом Европы в рамках Парижского соглашения по климату на безуглеровозобновляемую энергетику и планами по переводу транспорта на электрические и водородные двигатели снижается интерес к биодизелю, от объемов производства которого напрямую зависит выпуск и биоглицерина.

В то же время, по мнению экспертов, в ряде других отраслей – пищевой и косметической – спрос на глицерин останется стабильным еще долгие годы.

В следующем материале мы подробно расскажем, почему антифриз и теплоносители на основе глицерина проигрывают своим собратьям на базе этиленгликоля! Подписывайтесь на рассылку, чтобы ничего не пропустить!

Источник

Презентация по химии «Многоатомные предельные спирты: этиленгликоль и глицерин» (10 класс)

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Многоатомные предельные спирты Попов Владимир Викторович, учитель химии и географии МБОУ «Котельская СОШ» Кингисеппский район

Во всех многоатомных спиртах гидроксильные группы находятся при разных атомах углерода. Получить спирт, в котором хотя бы две гидроксильные группы находились при одном атоме углерода, обычно не удаётся: такое соединение оказывается неустойчивым. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МНОГОАТОМНЫХ СПИРТОВ C неустойчивостью двух гидроксильных групп при одном атоме углерода мы встречались в неорганической химии при изучении угольной кислоты H2CO3. Известно, что эта кислота существует только в растворе; при попытке выделить в чистом виде она распадается на оксид углерода(IV) CO2 и воду H2O: H2CO3 = CO2↑ + H2O H2CO3

ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ ГЛИЦЕРИН HO-CH2-CH2-OH HO-CH2-CH(OH)-CH2-OH C2H4(OH)2 C3H5(OH)3

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ ГЛИЦЕРИН вязкая, сиропообразная жидкость, обладает сладким вкусом (от греч. glykys – «сладкий»), без цвета. Обладает спиртовым запахом; очень ядовит, оказывает опьяняющее действие и может быть причиной тяжёлых отравлений (интоксикаций) вязкая, сиропообразная, бесцветная жидкость сладкого вкуса. Нетоксичен. Нелетуч. Обладает гигроскопичностью, т.е. жадно поглощает воду. Является составной частью большинства природных жиров и масел.

И этиленгликоль, и глицерин хорошо растворяются в воде и этаноле (сме-шиваются с водой и этанолом во всех соотношениях). Плохо растворимы в органических растворителях. Имеют более высокую температуру кипе-ния, чем соответствующие одноатомные предельные спирты: tкип. (C2H4(OH)2) = 197,20С, tкип. (C2H5OH) = 78,30С tкип. (C3H5(OH)3) = 2900С, tкип. (CН3СH2СH2OH) = 97,20С Это связано с их строением. С увеличением групп –ОН увеличивается tкип. и растворимость в воде, что объясняется установлением водородных связей между молекулами спиртов, между молекулами спирта и воды. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ ГЛИЦЕРИН

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ 1) Гидролиз дигалогеналканов (реакция проводится в присутствии щелочей и при нагревании) (водный раствор)

1) Водные растворы этиленгликоля применяют в качестве антифризов – низкозамерзающих жидкостей для автомобильных радиаторов. Антифризы заливаются в системы охлаждения, в частности автомобильных двигателей (различные тосолы). 2) В гораздо больших количествах этиленгликоль используется в производстве полимеров, которые являются основой некоторых видов пластмасс и волокон. Так, этиленгликоль используется как один из исходных продуктов в производстве синтетического волокна лавсана. ПРИМЕНЕНИЕ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИЦЕРИНА 1) Гидролиз галогенпроизводных алканов

2) Из пропилена (пропена) по схеме:

3) Схема получения глицерина из пропилена

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ И ГЛИЦЕРИНА 1) Взаимодействие со щелочными металлами Взаимодействие этиленгликоля с металлическим натрием Как и одноатомные спирты, многоатомные спирты реагируют с металлическим натрием. В реакции может участвовать либо одна, либо две (или три) гидроксогруппы соответственно.

Взаимодействие глицерина с металлическим натрием В пробирку с глицерином бросим кусочек натрия. Пробирку слегка подогреем. Реакция идёт вначале медленно, затем более энергично. Выделяющийся водород можно поджечь. Реакция протекает очень энергично, выделяется много теплоты, на завершающей стадии реакции происходит обугливание глицерина.

3) Взаимодействие с азотной кислотой (HNO3 или HONO2) Для многоатомных спиртов характерно образование сложных эфиров. Так, при реакции глицерина с азотной кислотой в присутствии каталитических количеств серной кислоты образуется тринитрат глицерина (нитроглицерин): Аска́ньо Собре́ро (1812 – 1888) — итальянский химик, ученик Пелуза (франц. химик). Первым получил нитроглицерин. В начале 1850-х в лаборатории Пелуза в Париже с ним встречался молодой Альфред Нобель, который в 1863 году запатентовал способы производства и применения нитроглицерина и приготовления из него динамита. Одна из динамитных фабрик А.Нобеля была построена в Авильяне вблизи Турина, и Собреро работал на ней консультантом.

4) Межмолекулярная дегидратация этиленгликоля (Реакция Фаворского) При изучении взаимодействия этиленгликоля с серной кислотой учёным был открыт простой способ приготовления простого эфира этилен-гликоля «диоксана». Диоксан представляет собой очень ценный растворитель для орг. веществ и широко применяется на практике. Вследствие высокой и широко охватывающей раствори-мости многих орг. веществ диоксан называют органической водой. Алексей Евграфович Фаворский (1860-1945) химик, учёный энциклопедист, новатор в науке и её практических приложениях. Он является учителем нескольких поколений химиков-органиков и основателем крупнейшей научной школы органической химии в нашей стране.

5) Качественная реакция на этиленгликоль и глицерин – взаимодействие со свежеприготовленным гидроксидом меди(II) – Cu(OH)2 Получим гидроксид меди(II) Cu(OH)2, путём сливания растворов гидроксида натрия и сульфата меди (II). Прильём полученный осадок к глицерину. Осадок гидроксида меди растворяется и образуется тёмно-синий раствор глицерата меди (II). Осадок гидроксида меди прильем к раствору этиленгликоля. Также образуется темно-синий раствор. Реакция с гидроксидом меди (II) является качественной реакцией на многоатомные спирты.

6) Окисление многоатомных спиртов Взаимодействие глицерина с кристаллическим перманганатом калия KMnO4 К растёртому в тонкий порошок перманганату калия прильём немного глицерина. Через некоторое время над смесью появляется дымок, а затем происходит загорание глицерина. Под действием сильных окислителей глицерин сгорает с образованием углекислого газа и воды. 2С3Н8О3 + 7О2 → 6СО2 + 8Н2О 2С2Н6О2 + 5О2 → 4СО2 + 6Н2О этандиол-1,2 (этиленгликоль) пропантриол-1,2,3 (глицерин)

Домашнее задание §17,стр.143-153 стр.155 упр.13 (письменно)

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Курс повышения квалификации

Интерактивные технологии в обучении и воспитании

Номер материала: ДБ-113437

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Минпросвещения планирует прекратить прием в колледжи по 43 профессиям

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки утвердило перечень олимпиад для школьников на 2021-2022 учебный год

Время чтения: 1 минута

Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

В Хабаровске утвердили дополнительные школьные каникулы

Время чтения: 1 минута

Школьных охранников предлагают обучать основам психологии

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник