Этиленгликоль (стр. 1 из 2)

Министерство Образования и Науки РФ

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра ТООНС

Контрольная работа по курсу:

«Основы технологии органического синтеза»

на тему:

Этиленгликоль

Казань

2007

Содержание:

Введение

Физические свойства

Химические свойства

Способы получения этиленгликол

Технологическая схема получения этиленгликоля гидратацией окиси этилена

Технологическая схема совместного получения этиленгликоля и окиси этилена в стационарном слое катализатора

Применение этиленгликоля

Список литературы

Введение

Этиленгликоль — простейший двухатомный спирт ряда гликолей, впервые синтезированный Вюрцем в 1859 г. В промышленных масштабах эти-ленгликоль начали получать в Германии в период первой мировой войны. В настоящее время этиленгликоль (а также диэтиленгликоль и полиэтиленгликоли) вырабатывают в очень больших количествах и используют в различных отраслях народного хозяйства.

Будучи весьма гигроскопичным, этиленгликоль в то же время 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 и т. д. Этиленгликоль является также важным полупродуктом в производстве синтетических смол, растворителей, взрывчатых веществ и пр.

Состав этиленгликоля: С₂Н₆О₂.

Структурная формула:

Н Н

׀ ׀

Н – С – С - Н

׀ ׀

ОН НО

Физические свойства

Этиленгликоль СН₂ОН—СН₂ОН — вязкая бесцветная жидкость со слабым запахом и сладким вкусом. Температура кипения 197° С. Температуры кипения гликолей значительно выше температуры кипения спиртов, что является следствием усиления ассоциации молекул (образования водородных связей) из-за наличия в гликолях двух гидроксильных групп. Температура плавления —11,5° С. Плотность 1,11г/см³; теплота парообразования 191 ккал/кг. Смешивается во всех отношениях с водой, глицерином, одноатомными алифатическими спиртами, ацетоном, ледяной уксусной кислотой, пиридином и фурфуролом; не смешивается с бензолом, ксилолом, толуолом, хлорбензолом, хлороформом, четыреххлористым углеродом. Этиленгликоль обладает токсическим действием, сходным с действием метилового спирта.

Этиленгликоль сравнительно устойчив при высокой температуре — не разлагается при пропускании над пемзой, нагретой до 400°С. Разложение гликоля начинается при 500 - 520°С, а при 550°С происходит уже со значительной скоростью; но даже при этой температуре до 36% этиленгликоля не подвергается разложению.

Важным свойством этиленгликоля является его способность сильно понижать температуру замерзания воды. Водный раствор, содержащий 40 объемных % этиленгликоля, замерзает при —25°С, а 60%-ный водный раствор при — 40°С. Поэтому этиленгликоль с успехом применяется для приготовления антифризов.

Химические свойства

Химические свойства этиленгликоля, как и других гликолей аналогичны свойствам одноатомных спиртов. Однако у гликолей могут вступать в реакции как одна, так и обе гидроксильные группы.

1. С щелочными металлами гликоли образуют полный и неполный гликоляты: CH₂ONa — CH₂ONa, CH₂OH — CH₂ONa.

Гликоляты образуются не только со щелочными металлами, но и с оксидами некоторых других металлов, например с гидроксидом меди. При действии щелочи на сульфат меди (II) образуется голубой осадок гидроксида меди (II). Этот осадок не растворяется в спирте, но очень легко на холоде растворяется в гликоле вследствие образования комплексного гликолята меди:

Н

׀

СН₂ОН СН₂ - О О – СН₂

2 ׀ + Cu (OH)₂→׀Cu׀ + 2 H₂O

СН₂ОН СН₂ - О О – СН₂

׀

Н

2. С минеральными и органическими кислотами получаются полные и неполные эфиры. Например, в приведенной реакции образуются неполный и полный эфиры этиленгликоля и азотной кислоты — нитраты:

СН₂ONO₂

СН₂ОН ^+НОNO₂ Н₂О + ׀

_ СН₂OH

_+2HONO2 СН₂ONO₂

СН₂ОН 2Н₂О + ׀

СН₂ONO₂

Соответственно можно получить полные и неполные простые эфиры, например диэтиловый эфир этилен гликоля C₂Н₅ОСН₂ – СН₂ОС₂Н₅ и моноэтиловый эфир СН₂ОН — СН₂ОС₂Н₅ . Последний под названием этилцеллозольв применяется как растворитель в производстве нитролаков, бездымного пороха (пироксилина), ацетатного шелка и других производных целлюлозы.

С двуосновными кислотами этиленгликоль ступает реакцию поликонденсации, образуя высокомолекулярные полиэфиры

HO – C = OOO

Н₂С – ОН ׀ ׀׀ ׀׀

n ׀ + n R → – OCH₂ – CH₂ – O – C – R – C – + 2nH₂O

Н₂С – ОН ׀

HO – C = On

3. Окисление гликолей проходит сложно, ступенчато:

О

׀׀

О СН₂OH – СООН → НООС – С - Н

СН₂ОН ׀׀ ↓

׀ → С О О СООН

СН₂ОН ׀ Н ׀׀ ׀׀ ׀

СН₂OH С - С СООН

׀׀

ֽ ֽ

4. Отщепление воды от этиленгликоля может иметь внутримолекулярный и межмолекулярный характер. Направление отщепления воды зависит от условий реакции. Пример внутримолекулярного выделения воды:

СН₂ОН - СН₂ОН → [СН₂ = СНОН] → СН₃ – СНО

Межмолекулярное выделение воды приводит к образованию оксиэфиров (спиртоэфиров) или циклических простых эфиров:

СН₂ – СН₂

СН₂ОН НО – СН₂ СН₂ – О – СН₂׀ ׀

׀ + ׀ → ׀ ׀ → О О

СН₂ОН СН₂ОН СН₂ОН СН₂ОН ׀׀

СН₂ – СН₂

При межмолекулярной дегидратации этиленгликоля могут быть получены зависимости от условий диэтиленгликоль или диоксан:

СН₂ – СН₂

׀ ׀

2НОСН₂ – СН₂ОН → НОСН₂ – СН₂–О-СН₂ – СН₂ОН → О О

׀ ׀

СН₂ – СН₂

Способы получения этиленгликоля

В промышленном масштабе этиленгликоль получают главным образом гидратацией окиси этилена:

Н₂С – СН₂^+Н2О СН₂ОН – СН₂ОН

О

При гидратации окиси этилена, кроме этиленгликоля, образуются ди-, три-, тетра- и полиэтиленгликоли. Чтобы уменьшить образование полигликолей, гидратацию 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.

Процесс проводят в жидкой фазе в присутствии катализаторов (небольшое количество кислоты — серной, фосфорной или щавелевой) при 50—100°С и атмосферном давлении или без катализатора — при 10 ат и 190—200° С.

Гидратацию окиси этилена при атмосферном давлении можно проводить, обрабатывая раствором кислоты контактные газы процесса прямого окисления этилена. Получаемый разбавленный раствор этиленгликоля нейтрализуют, отгоняют большую часть воды и далее фракционной перегонкой удаляют остатки воды и высшие гликоли.

В отсутствие катализаторов гидратацию окиси этилена проводят обычно под давлением 10 ат. при мольном соотношении окиси этилена и воды примерно 1 : 16; продолжительность контакта 30 мин. Раствор гликолей упаривают в многокорпусном выпарном аппарате до содержания воды около 15% и далее подвергают ректификации. Соковый пар из последнего аппарата конденсируют и конденсат, содержащий 0,5—1,0% этиленгликоля, возвращают на гидратацию свежей окиси этилена. На 1 т этиленгликоля получается примерно 120 кг диэтиленгликоля и 30 кг триэтилен- гликоля.

Общий выход гликолей (считая на окись этилена) при получении их методом гидратации превышает 90%.