Гликоли - что мы о них знаем?
На рынке есть достаточно много хладо- и теплоносителей. Чтобы подобрать материал для этих задач нужно изучить существующие варианты составов. Рассмотрим путь от получения и использования гликоля, и что из себя представляет это вещество, до его утилизации.
Определение
Гликоли – органическое соединение с двумя гидроксильными группами ОН. Альтернативное название – двухатомные спирты или диолы. Общая формула вещества – CnH2n(OH)2. Простейший представитель класса двухатомных спиртов – этиленгликоль, молекула которого имеет структурную формулу НО−СН2−СН2−ОН.
Получение гликолей
Первооткрыватель класса диолов – французский ученый Шарль Вюрц, который внес большой вклад в органическую химию.
Впервые гликоли синтезировали сложным методом ученые Уильямс и Берло. Результатом их исследований стало появление двухатомного спирта с высокими эксплуатационными характеристиками. Жидкость с высокой температурой кипения и низкой температурой кристаллизации нашла применение в промышленности. С момента открытия гликоли активно используются в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, холодильных установках и климатическом оборудовании.
Гликоли получают окислением алкенов в водной среде.
- Например, при действии перманганата калия или кислорода воздуха в присутствии серебряного катализатора алкены превращаются в двухатомные спирты:
- Другой способ получения многоатомных спиртов – гидролиз галогенпроизводных углеводородов:
- На производстве глицерин получают по схеме:
Впервые этиленгликоль был получен путем окисления этилена. Этот способ до сих пор используется в промышленности. Кроме того, для получения двухатомных спиртов также применяют:
- Гидролиз дихлоралканов;
- Реакцию гидратации эпоксидов (оксиранов).
Химические и физические свойства
Низшие двухатомные спирты (этиленгликольипропиленгликоль) – это бесцветные прозрачные жидкости. Наличие полярных гидроксильных групп влияет на физические характеристики вещества – высокую плотность, вязкость и теплопроводность. Требования к водно-гликолевым растворам определяется с учетом условий эксплуатации и требований заказчика.
Пропилен- и этиленгликоль хорошо растворяются в воде и органических растворителях – карбоновых кислотах, кетонах, аминах, спиртах. Низшие гликоли используются в качестве растворителей для большинства органических соединений кроме высших предельных и ароматических углеводородов.
Химические свойства диолов схожи с одноатомными спиртами. При взаимодействии с металлами и их солями образуют алкоголяты, при соединении с кислотами – простые и сложные эфиры. Каждая полярная гидроксильная группа вступает в химическую реакцию независимо друг от друга, что приводит к образованию смеси продуктов.
Температурные показатели
Температуру гликоля можно отразить в сравнительной таблице замерзания водного раствора этиленгликоля от его содержания по массе в процентах:
| Вода, % | Этиленгликоль, % | Температура замерзания, °С |
| 100 | 0 | минус 1 |
| 90 | 10 | минус 3,2 |
| 80 | 20 | минус 7,8 |
| 70 | 30 | минус 14,1 |
| 50 | 50 | минус 33,8 |
| 40 | 60 | минус 48,5 |
Примечательно, что при концентрации этиленгликоля от 10% до 20% температура замерзания водного раствора понижается незначительно от -3,2 до -7,8 градуса Цельсия. С последующим доведением концентрации этиленгликоля до 50% температура замерзания раствора достаточно резко снижается до -33,8°С. Это свойство этиленгликоля позволяет использовать его в технологических процесса в качестве теплоносителя с низкими значениями рабочих температур.
Применение в качестве теплоносителей
Концентрированный водный раствор гликоля обладает сильной коррозионной активностью. Для защиты элементов инженерных сетей в промышленности гликоли применяются только с пакетомантикоррозионных присадок. Без этого охладительный или отопительный контур оборудования загрязняется продуктами коррозии. Образующиеся внутри пробки ведут к засорам, ухудшает теплопроводность и приводит к выводу из строя оборудования.
Самая распространенная концентрация гликоля в водном растворе, при использовании в качестве теплоносителя – 40 %. Испытания показали, что водный раствор двухатомного спирта с добавлением карбоксилатных ингибиторов коррозии сохраняет свои эксплуатационные свойства до 10 лет и более лет.
Применение водных растворов диолов с пакетом противокоррозионных присадок в качестветеплоносителяисключает появление паровых пробок в отопительной системе, уменьшает кавитацию, снижает риск эрозии металла трубок и радиатора. В комплексе это значительно увеличивает эксплуатационный ресурс оборудования.
Водные растворы гликолей с различной концентрацией используются промышленности:
- Машиностроении;
- Приборостроении;
- Добывающей промышленности (нефть, газ, горнодобывающая и т.д.);
- Химической;
- Пищевой.
Компания «SVA» производит теплоносители на основе гликолей, наиболее востребованными из которых являются:
- Теплоносители из пропиленгликоля. Характеризуются своей экологичностью и безопасностью, выдерживают высокие температуры, не образует накипи, защищает отопительную систему от замерзания в зимний период, имеет бактерицидные и смазывающие свойства, полностью безопасен при работе в системе.
- Теплоносители с основой их этиленгликоля. Используется в теплообменных системах в качестве всесезонной рабочей жидкости. Но ввиду своей токсичности их недопустимо использовать для обогрева бытовых помещений. Имеет температуру начала кристаллизации в интервале от -18 °С до -65 °С. При заморозке вещество остаётся текучим и не даёт кристаллизоваться другим компонентам раствора. И даже при термических воздействиях этиленгликоль не меняет структуру, поэтому может применяться в экстремальных условиях.
Этиленгликоль и пропиленгликоль нашли своё применение как гликоль для чиллера, для охлаждения систем в промышленных масштабах и в пищевой промышленности соответственно.
Для того чтобы гликоль для охлаждения и гликоль в отоплении долго в правильно функционировал, необходимо следить за его эксплуатационными характеристиками, что в последующем поможет избежать поломок и дорогостоящего ремонта оборудования. С этой целью осуществляется комплексное обслуживание теплоносителей, позволяющее исключить аварийные ситуации, а в случае их возникновения оперативно устранить последствия.
Особенности утилизации
Утилизация теплоносителя – это важный этап в обслуживании инженерных и климатических систем промышленных и общественных объектов. Современные составы теплоносителей имеют определенный срок эксплуатации, например, водно-гликолевый состав с карбоксилатными присадками имеет срок эксплуатации, который не должен превышать 10 лет, после чего должен быть правильно утилизирован и осуществлена его замена на новый. Да и сам процесс утилизации является обязательным и регламентируется рядом инструкций и нормативных документов. Слив и утилизация пропиленгликоля должна проводиться только проверенными подрядчика с действующей лицензией на оказание подобного рода услуг. Идеальный вариант, если это поставщик или производитель теплоносителя, который хорошо знает нюансы использования и проведения работ по утилизации.
Компания «SVA» имеет такую лицензию на осуществление деятельности по сбору, работе, перевозке, хранению, утилизации и обезвреживанию отходов I-IV классов опасности.
Утилизация этиленгликоля также необходимая процедура после слива теплоносителя из системы теплообмена ввиду своей токсичности по отношению к человеку и окружающей среде. Данные теплоносители требуют замены через установленный изготовителем эксплуатационный срок. Для выполнения комплекса работ по утилизации этиленгликоля, компания, занимающаяся этим должна иметь соответствующее разрешение и техническое оснащение.
