Il glicole etilenico è usato principalmente nelle formulazioni antigelo (50%) e come materia prima nella produzione di poliesteri come il polietilene tereftalato (PET) (40%).
Refrigerante e agente di trasferimento del caloreModifica
L’uso principale del glicole etilenico è come agente antigelo nel refrigerante, per esempio nelle automobili e nei sistemi di aria condizionata che collocano il refrigeratore o i gestori dell’aria all’esterno o che devono raffreddare al di sotto della temperatura di congelamento dell’acqua. Nei sistemi di riscaldamento/raffreddamento geotermici, il glicole etilenico è il fluido che trasporta il calore attraverso l’uso di una pompa di calore geotermica. Il glicole etilenico guadagna energia dalla fonte (lago, oceano, pozzo d’acqua) o dissipa il calore verso il pozzo, a seconda che il sistema sia usato per il riscaldamento o il raffreddamento.
Il glicole etilenico puro ha una capacità termica specifica circa la metà di quella dell’acqua. Quindi, pur fornendo una protezione antigelo e un punto di ebollizione aumentato, il glicole etilenico abbassa la capacità termica specifica delle miscele di acqua rispetto all’acqua pura. Una miscela 1:1 in massa ha una capacità termica specifica di circa 3140 J/(kg-°C) (0,75 BTU/(lb-°F)), tre quarti di quella dell’acqua pura, richiedendo così portate maggiori nei confronti dell’acqua nello stesso sistema. La formazione di grandi bolle nei passaggi di raffreddamento dei motori a combustione interna inibisce gravemente il flusso di calore dalla zona, per cui non è consigliabile permettere la nucleazione (piccole bolle). Le grandi bolle nei passaggi di raffreddamento si autoalimenteranno o si ingrandiranno, con una perdita quasi totale del raffreddamento nell’area. Con il MEG puro (glicole monoetilenico) il punto caldo raggiungerà i 200 °C (392 °F). Il raffreddamento tramite altri effetti come la corrente d’aria dai ventilatori (non considerata nell’analisi di nucleazione pura) aiuterà a prevenire la formazione di bolle grandi.
La miscela di glicole etilenico con acqua fornisce ulteriori benefici alle soluzioni refrigeranti e antigelo, come la prevenzione della corrosione e della degradazione acida, nonché l’inibizione della crescita della maggior parte dei microbi e dei funghi.
AntifreezeEdit
Il glicole etilenico puro congela a circa -12 °C (10,4 °F) ma, quando viene mescolato con acqua, la miscela congela a una temperatura inferiore. Per esempio, una miscela di 60% di glicole etilenico e 40% di acqua congela a -45 °C (-49 °F). Il dietilenglicole si comporta in modo simile. La depressione del punto di congelamento di alcune miscele può essere spiegata come una proprietà colligativa delle soluzioni ma, in miscele altamente concentrate come l’esempio, ci si aspettano deviazioni dal comportamento ideale della soluzione a causa dell’influenza delle forze intermolecolari.
C’è una differenza nel rapporto di miscelazione, a seconda che si tratti di glicole etilenico o propilenico. Per il glicole etilenico, i rapporti di miscelazione sono tipicamente 30/70 e 35/65, mentre i rapporti di miscelazione del glicole propilenico sono tipicamente 35/65 e 40/60. È importante che la miscela sia resistente al gelo alla temperatura operativa più bassa.
A causa delle temperature di congelamento depresse, il glicole etilenico è usato come fluido antigelo per parabrezza e aerei, come antigelo nei motori delle automobili, e come componente di miscele di vetrificazione (anticristallizzazione) per la conservazione a bassa temperatura di tessuti e organi biologici. La miscela di glicole etilenico e acqua può anche essere chimicamente definita come concentrato di glicole/composto/miscela/soluzione.
L’uso del glicole etilenico non solo deprime il punto di congelamento delle miscele acquose, ma eleva anche il loro punto di ebollizione. Questo si traduce in un ampliamento della gamma di temperature operative per i fluidi di trasferimento del calore su entrambe le estremità della scala delle temperature. L’aumento della temperatura di ebollizione è dovuto al fatto che il glicole etilenico puro ha un punto di ebollizione molto più alto e una pressione di vapore più bassa dell’acqua pura, come è tipico della maggior parte delle miscele binarie di liquidi volatili.
Precursore dei polimeriModifica
Nell’industria plastica, il glicole etilenico è un importante precursore di fibre e resine di poliestere. Il polietilene tereftalato, usato per fare bottiglie di plastica per bibite, è preparato a partire dal glicole etilenico.
Altri usiModifica
Agente disidratanteModifica
Il glicole etilenico è usato nell’industria del gas naturale per rimuovere il vapore acqueo dal gas naturale prima di ulteriori trattamenti, in modo molto simile al trietilenglicole (TEG).
Inibizione degli idratiModifica
A causa del suo alto punto di ebollizione e dell’affinità per l’acqua, il glicole etilenico è un utile essiccante. Il glicole etilenico è ampiamente usato per inibire la formazione di clatrati di gas naturale (idrati) in lunghe tubazioni multifase che trasportano il gas naturale da campi di gas remoti a un impianto di trattamento del gas. Il glicole etilenico può essere recuperato dal gas naturale e riutilizzato come inibitore dopo il trattamento di purificazione che rimuove l’acqua e i sali inorganici.
Il gas naturale viene disidratato dal glicole etilenico. In questa applicazione, il glicole etilenico scende dalla cima di una torre e incontra una miscela crescente di vapore acqueo e gas idrocarburi. Il gas secco esce dalla cima della torre. Il glicole e l’acqua vengono separati e il glicole viene riciclato. Invece di rimuovere l’acqua, il glicole etilenico può anche essere usato per abbassare la temperatura alla quale si formano gli idrati. La purezza del glicole usato per la soppressione degli idrati (glicole monoetilenico) è tipicamente intorno all’80%, mentre la purezza del glicole usato per la disidratazione (glicole trietilenico) è tipicamente dal 95 a più del 99%. Inoltre, il tasso di iniezione per la soppressione degli idrati è molto più basso del tasso di circolazione in una torre di disidratazione del glicole.
ApplicazioniModifica
Usi minori del glicole etilenico includono la fabbricazione di condensatori, come intermedio chimico nella fabbricazione di 1,4-diossano, come additivo per prevenire la corrosione nei sistemi di raffreddamento a liquido per i personal computer, e all’interno dei dispositivi delle lenti dei televisori a retroproiezione del tipo a tubo catodico. Il glicole etilenico è anche usato nella fabbricazione di alcuni vaccini, ma non è di per sé presente in queste iniezioni. È usato come ingrediente minore (1-2%) nel lucido per scarpe e anche in alcuni inchiostri e coloranti. Il glicole etilenico ha visto un certo uso come trattamento di marciume e funghi per il legno, sia come preventivo che come trattamento dopo il fatto. È stato usato in alcuni casi per trattare oggetti di legno parzialmente marci da esporre nei musei. È uno dei pochi trattamenti che hanno successo nel trattare il marciume nelle barche di legno, ed è relativamente economico. Il glicole etilenico può anche essere uno degli ingredienti minori nelle soluzioni per la pulizia dello schermo, insieme all’ingrediente principale, l’alcol isopropilico. Il glicole etilenico è comunemente usato come conservante per i campioni biologici, specialmente nelle scuole secondarie durante la dissezione come alternativa più sicura alla formaldeide. Viene anche usato come parte del fluido idraulico a base d’acqua usato per controllare le attrezzature di produzione di gas e petrolio sottomarine.
Il glicole etilenico è usato come gruppo di protezione nella sintesi organica per proteggere i composti carbonilici come i chetoni e le aldeidi.
Il biossido di silicio reagisce in reflusso riscaldato sotto dinitrogeno con il glicole etilenico e una base di metallo alcalino per produrre silicati pentacoordinati altamente reattivi che forniscono l’accesso a un’ampia varietà di nuovi composti di silicio. I silicati sono essenzialmente insolubili in tutti i solventi polari eccetto il metanolo.
Può anche essere usato nella produzione di vaccini o come sostituto della formaldeide nella conservazione di campioni biologici.
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