روش تولید مونو اتیلن گلیکول | دی اتیلن گلیکول | تری اتیلن گلیکول

روش تولید مونو اتیلن گلیکول | دی اتیلن گلیکول | تری اتیلن گلیکول

روش تولید مونو اتیلن گلیکول | دی اتیلن گلیکول | تری اتیلن گلیکول

روش تولید مونو اتیلن گلیکول | دی اتیلن گلیکول | تری اتیلن گلیکول

اتیلن گیکول (EG) یا همان مونو اتیلن گلیکول (MEG)(Mono Ethylene Glycol)، که محصول افزایشی اتیلن اکسید (EO)(Ethylene Oxide) و آب میباشد، ساده ترین نوع گلایکول هاست. مونو اتیلن گلایکول اولین سری از ترکیبات هم رده ی الکل های دی هیدروکسی که در این مقاله به آنها خئاهیم پرداخت میباشد. دی اتیلن گلیکول (DEG)(Di Ethylene Glycol) و تری اتیلن گلیکول (TEG)(Tri Ethylene Glycol) دو محصول دیگر از این سه میباشند. این گلیکول ها به تنهایی از کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده اند. اگرچه از لحاظ خواص شیمیایی مشابه هستند، اما با توجه به ویسکوزیته، میزان طوبت پذیری و نقطه جوش موارد مصرف گلایکول ها و کاربرد های آنها با یکدیگر متفاوت میباشد. رایج ترین روش تولید اتیلن گلیکول در حال حاضر هیدرولیز حرارتی کاتالیز نشده اکسید در آب میباشد. در این روش به طور عمده و به ترتیب مونو اتیلن گلایکول، دی تیلن گلایکول و تری اتیلن گلایکول به همراه مقدار کمی تترا اتیلن و گلایکول های سنگین تر تولید میگردد. محصول مونو اتیلن گلیکول تولید شده از طریق هیدرولیز به وسیله ی ضریب آب به اتیلن اکسید در خوراک در سیستم راکتور کنترل میشود. پاک کردن آب اضافی در فرآیند هیدرولیز برای تولید مونو اتیلن گلیکول به صرف انرژی زیاد و سرمایه گذاری هنگفت برای تامین دستگاه های تبخیر کننده نیاز دارد.برای جلوگیری این هزینه ها آب اضافی مصرف شده را محدود میکند. در عمل، مقدار آب خوراک راکتور به مقداریست که گزینش پذیری نسبت به گلیکول ها به رنج 89-91% دست میابد.

ساختار و فرمول شیمیایی گلیکول ها:

مونو اتیلن گلیکول (اتیلن گلایکول)(EG)(MEG)(Mono Ethylene Glycol):

HOCH2CH2OH

دی اتیلن گلیکول (DEG)(Di Ethylene Glycol):

HOCH2CH2OCH2CH2OH

تری اتیلن گلیکول (TEG)(Tri Ethylene Glycol):

HOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH

خصوصیات فیزیکی مونو اتیلن گلایکول:

هر سه محصول مونو اتیلن گلایکول، دی اتیلن گلایکول و تری اتلین گلایکول مایع بی رنگ، بی بو، با نقطه جوش بالا و نمگیر هستند که در آب و بسیاری از مایع های ارگانیک دیگر به طور کامل حل پذیر هستند. یکی دیگر از خصوصیات مهم گلایکول ها این است که میتوانند نقطه ی انجماد آب را کاهش دهند.

خواص شیمیایی مونو اتیلن گلیکول:

حضور دو گروه هیدروکسیل در گلایکول ها ماهیت شیمیایی آنها را مشخص کرده و باعث امکان بروز واکنش هایی از قبیل استری کردن، آب زدایی (دهیدراسیون)، اکسید کردن، هالوژناسیون، ترکیب الکلات ها و استال ها میگردد.

در مثال های پیش رو، از مونو اتیلن گلایکول استفاده شده است تا برخی از مشخصه های واکنش های آن شرح داده شود.

  • استر اسید های ارگانیک:

اسید های ارگانیک، آنیدرید ها و اسید کلرید ها با گلیکول واکنش میدهند تا استرهای مونو و دی را تولید کنند. ضریب مول اسید نسبت به گلایکول مشخص میکند که کدام محصول فراوان تر تولید میگردد.

  • پلی استر اسید های چند بازه:

اسید های چند بازه و یا مشتقات آنها با مونو اتیلن گلایکول واکنش داده و باعث تشکیل پلی استر ها میگردند. بسته به اینکه مقدار مصرفی اسید بیشتر بوده باشد یا مونو اتیلن گلایکول، پلیمر تولید شده با گروه الکل ها و یا اسید ها به پایان میرسد.

  • دهیدراسیون ( آب زدایی):

بسته به کاتالیست و شرایط مورد استفاده، دهیدراسیون مونو اتیلن گلایکول منجر به تولید آلدهید ها، آلکیل اتر ها و اتر های حلقوی مانند دی اکسان میگردد.

  • اکسایش مونو اتیلن گلیکول:

اکسایش مونو اتیلن گلایکول از روش های مختلف منجر به تولید استالدهید، فرمالدهید، اسید گلیکولیک، اگزالیک اسید و گلی اکسال میشود.

تاریخچه ی فرآیند تولید مونو اتیلن گلیکول:

مونو اتیلن گلایکول برای اولین بار توسط Wurtz در سال 1859 میلادی از طریق هیدرولیز اتیلن گلایکول دی استات تولید گردید، اما تا قبل از جنگ جهانی اول که آلمان از این محصول برای برای جایگزینی گلیسیرین در مواد منفجره استفاده کرد مورد اقبال و توجه تجاری قرار نگرفته بود.بعده ها در دهه 1930 میلادی از وقتی که بطور تجاری روش اکسایش مستقیم به اتیلن اکسید جایگزین فرآیند کلرو هیدرین گردید، هیدرولیز اکسید به مونو اتیلن گلیکول مورد استفاده تجاری قرار گرفت. تولید تجاری اتیلن گلیکول برای اولین بار به روش اتیلن کلرو هیدرین در ایالات متحده آمریکا انجام شد.

اگرچه روش های هیدرولیز با اسید و کاتالیست های پایه روش های ثابت شده و مرسومی برای تولید مونو اتیلن گلیکول هستند، اما با این حال روش هیدرولیز کاتالیست نشده ی خنثی نیز در این اواخر مشاهده شده است که روش محبوبی بین تولید کنندگان مونو اتیلن گلیکول میباشد. بطوریکه در سال های اخیر هیچ تولید کننده مونو اتیلن گلیکول معتبری در دنیا مشاهده نمیشود که از روش هیدرولیز کاتالیستی اتیلن اکسید استفاده کند.

فرآیند های شیمیایی هیدرولیز:

در اینجا ذکر میگردد که در فاز مایع هیدرولیز حرارتی کاتالیست نشده ی اتیلن اکسید با وجود مقدار اضافی آب، 3 واکنش شیمیایی عمذه رخ میدهد.

مونو اتیلن گلایکول محصول اصلی این فرآیند هیدرولیز مطابق ذیل میباشد:

C2H4O+H2O → HOCH2CH2 OH   (MEG) + 22 kcal/gmole

واکنش هایی که منجر به تولید مهم ترین محصولات جانبی این فرآیند ینی دی اتیلن گلایکول و تری اتیلن گلایکول میشوند به شرح ذیل است:

HOCH2CH2OH+C2H4O → HOCH2CH2OCH2CH2OH  (DEG) +25kcal/mole

DEG+C2H4O → HOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH  (TEG) +24kcal/gmole

روش تجاری تولید مونو اتیلن گلایکول:

تصویر ذیل یک نمودار گردشی خلاصه و به زبان ساده برای شرح فرآیند تولید گلیکول ها است. اتیلن اکسید خالص و یا مخلوط با آب خوراک اصلی فرآیند میباشد. این خوراک با آب تصفیه شده مخلوط میگردد، برای مثال رسوب تصفیه شده از جوشاننده های نصب شده روی دستگاه های تبخیر و سپس فشار روی این خوراک از طریق پمپ تقویت شده و بعد ازآن حرارت داده میشود تا به شرایط واکنش برسد.

راکتور تولید مونو اتیلن گلایکول به شکش سازه ای لوله ای با طرح مارپیچ عمودی ساخته میشود. دلیل ساخت راکتور به این شکل عایق بندی حرارت و فضا میباشد. قطر لوله ها به گونه ای طراحی میشود که از امکان جریان آشفته و پرهیز از بک میکسینگ اطمینان حاصل شود. طول راکتور به گونه ای تنظیم میشود مهیای 3 دقیقه زمان اقامت باشد که در نتیجه 99.99% اتیلن اکسید واکنش میدهد.

آب اضافی که در واکنش هیدرولیز مصرف میشود توسط دستگاه های تبخیر کننده از بین میرود.

ستون های وکیوم مونو اتیلن گلیکول، دی اتیلن گلیکول و تری اتیلن گلیکول تولید شده را از هم جدا کرده و به درصد خلوص مورد نیاز برای فروش میرساند. اتیلن گلیکول تولید شده در کارخانجات مدرن امروزی از کیفیت بسیار بالایی برخوردار است و تمامی موارد فنی مورد نیاز تولید کنندگان فیبر پلی استر و پلی اتیلن ترفتالات را فراهم میکند.

محصول مرتبط:

مونو اتیلن گلیکول

© 2020 Tejaras Co. All Rights Reserved.