طرق إعداد ديثيلين جلايكول

ثنائي إيثيلين جلايكول (DEG) هو مركب كيميائي يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات ، بما في ذلك كمذيب ، وعامل مضاد للتجمد ، وملدن. إن فهم طرق إعداد الديثيلين جلايكول أمر ضروري للصناعات المشاركة في إنتاجه وتطبيقه. سوف تتعمق هذه المقالة في الطرق الأساسية لإعداد ديثيلين جلايكول ، مع التركيز على التقنيات الأكثر شيوعًا وكفاءة.

1. عملية ترطيب أكسيد الإيثيلين

الـعملية ترطيب أكسيد الإيثيلينهي الطريقة الأكثر انتشارًا لإعداد الديثيلين جلايكول. هذه العملية تنطوي على ترطيب الحفازأكسيد الإيثيلينلإنتاج جلايكول الإيثيلين ، بما في ذلك أحادي الإيثيلين جلايكول (ميغ) ، وديثيلين جلايكول (درجة) ، وثلاثي الإيثيلين جلايكول (تيج). يمكن إجراء التفاعل في ظل الظروف الحمضية أو الأساسية ، اعتمادًا على المحفز المستخدم.

في هذه العملية ، يتفاعل أكسيد الإيثيلين مع الماء في وجود حمض أو محفز قاعدة ، مما يؤدي عادة إلى خليط من جلايكول الإيثيلين. معادلة التفاعل هي:

[\ النص {ج}2 \ text{H}4 \ text{O} + \ text{H}2 \ text{O} \ rightarrow \ text{HOCH}2 \ text{CH}_ 2 \ text{OH} ]

تفاعلات أخرى بين أكسيد الإيثيلين ومونويثيلين جلايكول العائد ثنائي الإيثيلين جلايكول:

[\ Text {HOCH}2 \ text{CH}2 \ text{OH} + \ text{C}2 \ text{H}4 \ text{O} \ rightarrow \ text{HOCH}2 \ text{CH}2 \ text{OCH}2 \ text{CH}2 \ text{OH} ]

هذه العملية مفيدة لأنها تسمح بالإنتاج المتزامن لمركبات الإيثيلين جلايكول المختلفة ، مما يجعلها عالية الكفاءة للتطبيقات الصناعية واسعة النطاق. ومع ذلك ، يتطلب فصل الجليكول تقطير جزئي ، وهو خطوة كثيفة الاستخدام للطاقة.

2. منتج ثانوي من إنتاج أحادي الإيثيلين جلايكول

كما يتم إنتاج ثنائي إيثيلين جلايكول عادة باعتبارهمنتج ثانوي لإنتاج أحادي الإيثيلين جلايكول (ميغ). في الواقع ، تحدث تفاعلات جانبية أثناء إنتاج الميغ من أكسيد الإيثيلين ، مما يؤدي إلى كميات صغيرة من ثنائي إيثيلين جلايكول وجليكول آخر. إنتاج ميج عادة ما ينتج حوالي 7-12 ٪ ثنائي إيثيلين جلايكول.

طبيعة المنتج الثانوي لإنتاج ثنائي إيثيلين جلايكول مفيدة للغاية للصناعة الكيميائية لأنها تسمح للمصنعين بالاستفادة من عمليات أكسيد الإيثيلين الموجودة. هذا يزيد من كفاءة النبات الكلية ويقلل من النفايات ، حيث يمكن استخدام جميع منتجات الجليكول في تطبيقات مختلفة.

3. التقطير التجزيئي

بعد إنتاج مزيج من الجليكول ،التقطير التجزيئييستخدم لفصل جلايكول الديثيلين عن جلايكول الإثيلين الأخرى مثل ميج وتريثيلين جلايكول (تيج). يعتمد التقطير التجزيئي على نقاط الغليان المختلفة للمركبات ، ويتم فصل ديثيلين جلايكول بسبب درجة غليان الأعلى بالنسبة إلى أحادي الإيثيلين جلايكول.

أثناء التقطير التجزيئي ، يتم تسخين خليط الجليكول ، وتتبخر المكونات المختلفة وتتكثف في درجات حرارة متميزة. يتم فصل ثنائي إيثيلين جلايكول ، بنقطة غليان تبلغ 244 درجة مئوية ، عن ميغ (نقطة الغليان 197.3 درجة مئوية) وتغ (نقطة الغليان 285 درجة مئوية). يمكن تعديل هذه العملية لتحقيق النقاء المطلوب لكل غليكول ، اعتمادًا على متطلبات التطبيق.

4. المزايا والتحديات في إعداد الديثيلين جلايكول

طرق إعداد ديثيلين جلايكول تقدم كل منالمزايا والتحديات. واحدة من المزايا المهمة هي القدرة على إنتاج جليكول مختلف في عملية واحدة ، كما ذكر سابقًا. هذا يجعل عملية ترطيب أكسيد الإيثيلين فعالة من حيث التكلفة وفعالة للصناعة الكيميائية.

ومع ذلك ، هناك أيضًا بعض التحديات المرتبطة بهذه الأساليب. على سبيل المثال ، عملية الفصل عن طريق التقطير التجزيئي كثيفة الاستخدام للطاقة ، وتتطلب موارد كبيرة لتحقيق منتجات عالية النقاء. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري التحكم الدقيق في ظروف التفاعل لتحسين الإنتاجية ومنع الإنتاج الزائد للمنتجات الثانوية غير المرغوب فيها.

5-الأساليب البديلة الناشئة

في حين أن الأساليب التقليدية لإعداد ديثيلين جلايكول راسخة ، يواصل الباحثون استكشافتقنيات إعداد بديلة. فعلى سبيل المثال ، تجري دراسة العمليات الحفازة ونهج الكيمياء الخضراء للحد من استهلاك الطاقة وتقليل التأثير على البيئة.

أحد مجالات الاهتمام هو استخدام المواد الأولية المتجددة أو أكسيد الإيثيلين الحيوي كمادة أولية ، والتي يمكن أن توفر طريقة أكثر استدامة لإنتاج ثنائي إيثيلين جلايكول. هذه التكنولوجيات الناشئة تبشر بالخير للحد من البصمة البيئية لتصنيع المواد الكيميائية ، على الرغم من أنها لا تزال في المراحل الأولى من التطوير.

في الختام ، تتضمن طرق تحضير ثنائي إيثيلين جلايكول في المقام الأول ترطيب أكسيد الإيثيلين وفصله من خلال التقطير الجزئي. غالبًا ما يتم إنتاج ثنائي إيثيلين جلايكول كمنتج ثانوي أثناء تصنيع أحادي إيثيلين جلايكول ، مما يجعله منتجًا مشتركًا قيمًا في الصناعة الكيميائية. بينما تستخدم الطرق التقليدية على نطاق واسع ، فإن البحث المستمر في تقنيات الإنتاج الأكثر استدامة يمكن أن يشكل مستقبل تصنيع جلايكول الديثيلين.