乙二醇(Ethylene Glycol)概述及应用分析
1. 乙二醇的基本属性
乙二醇(Ethylene Glycol，简称EG)是一种有机化合物，化学式为C₂H₆O₂。它是一种无色、无味、黏稠的液体，具有较高的亲水性和低的挥发性。其分子结构中包含两个羟基(-OH)，使其具备了良好的溶解性能和较强的极性。
乙二醇名称
中文名： 乙二醇
英文名： Ethylene glycol
中文别名： 1,2-亚乙基二醇 | 甘醇 | 次乙基甘醇 |乙撑二醇
CAS号： 107-21-1
乙二醇物理化学性质
密度： 1.1±0.1 g/cm3
沸点： 197.5±0.0 °C at 760 mmHg
熔点： -13 °C(lit.)
分子式： C2H6O2
分子量： 62.068
闪点： 108.2±13.0 °C
精确质量： 62.036777
PSA： 40.46000
LogP： -1.69
外观性状： 透明粘性液体
蒸汽密度： 2.1 (vs air)
蒸汽压： 0.1±0.8 mmHg at 25°C
折射率： 1.422
储存条件
1.储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。由于吸湿性强，应密封贮存，长期贮存要用氮气密封。可用铁、软钢、铜或铝制容器贮存。但长期贮存时宜用涂覆的钢、铝或不锈钢制容器。
2.乙二醇容器上应标明“有毒”字样，防止误服及吸入乙二醇蒸气。操作人员应穿戴防护用具，定期进行体检，特别是尿常规检查。
用镀锌铁桶包装，每桶100kg或200kg。贮存时应密封，长期贮存要氮封、防潮、防火、防冻。按易燃化学品规定贮运。
稳定性
1.避免与强氧化剂、强酸接触。可燃性液体。对金属无腐蚀，由于吸湿性强应密封贮存。低温场所应采取保温措施，以防止黏度上升和凝固。着火时用泡沫灭火剂、二氧化碳、干式化学灭火剂、四氯化碳等灭火。误服者立即用1∶2000高锰酸钾溶液洗胃和导泻。严重者送医院诊治。操作人员应穿戴防护用具，定期进行体检，特别是尿常规检查。
2.化学性质
① 酯化反应与有机酸或无机酸反应生成酯。例如与二元酸反应生成聚酯纤维或聚酯树脂。与盐酸反应生成2-氯乙醇。与硝酸反应生成硝酸酯。
② 醚化反应与硫酸烷基酯和氢氧化钠反应生成烷基醚。
③ 缩醛的生成在酸性催化剂作用下，与醛反应生成环缩醛。
④ 脱水反应用硫酸或氧化锌脱水，生成二烷、乙醛、巴豆醛等。
⑤ 氧化反应硝酸氧化、气相氧化生成乙二醛、羟基乙酸、草酸等。
⑥ 醇金属的生成经碱金属或碱性氢氧化物处理变成醇金属。
⑦ 和环氧乙烷反应生成二甘醇、三甘醇以及高分子的聚乙二醇。
3.对低级脊椎动物无严重毒性，但对人类则不同。由于乙二醇沸点高，蒸气压低，一般不存在吸入中毒现象。对未破损皮肤的渗入量小。对眼可引起刺激。但大量饮用(个别人不足50g)会刺激中枢神经，引起呕吐、疲倦、昏睡、呼吸困难、震颤、肾脏充血和出血、脂肪肝、尿闭(肾小管结晶阻塞)、支气管炎、肺炎而致死。大鼠、豚鼠经口LD50分别为8.54g/kg、6.61g/kg，小鼠经口LD5013.79mL/kg。人体LD约1.4mL/kg或100mL。误服者立即用1:2000高锰酸钾溶液洗胃和导泻。严重者送医院诊治。
4.进入体内有致命危险，长时间吸入蒸气亦有害;对眼有刺激性;可能破坏肾脏或神经系统。使用时应在通风橱中进行。
5.乙二醇有毒，能引起恶心和呕吐，较大剂童中毒时引起昏迷和抽搐。
6. 存在于烟气中。
水溶解性： miscible
乙二醇本身具有一定的毒性，长期接触可能对人体健康造成危害，因此在使用过程中需要特别注意。
2. 乙二醇的主要用途
乙二醇是工业上最为广泛使用的有机溶剂之一，主要用途如下：
- **汽车防冻液**：乙二醇具有较低的冰点和较高的沸点，是汽车防冻液、冷却液的主要成分之一。它能有效防止发动机在低温下冻结，并在高温下保持良好的热稳定性。
- **聚酯生产**：乙二醇是合成聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET)过程中不可或缺的原料。PET被广泛应用于瓶装饮料容器、纺织品和包装材料中。
- **溶剂**：由于其良好的溶解性能，乙二醇常被用作溶剂，特别是在油漆、涂料、清洁剂和化妆品中。
- **化学中间体**：乙二醇还可作为多种化学品(如乙二醇醚、乙二醇醚醇酯、塑料增塑剂等)的原料。
- **湿润剂和润滑剂**：在生产过程中，乙二醇也被用于制造湿润剂、润滑剂及各种防腐蚀涂层中。
3. 乙二醇的合成路线
乙二醇的合成主要通过石油化学过程中的氧化和还原反应来实现。最常见的合成方法包括：
- **乙烯氧化法**：这是乙二醇工业生产中的主要方法。乙烯在氧气和催化剂的作用下与氧反应生成乙醇，然后通过催化加氢将乙醇转化为乙二醇。
- **乙烯氯化法**：在氯气作用下，乙烯首先生成氯乙烯，再通过水解反应生成乙二醇。
生产方法
乙二醇的制备在工业上采用氯乙醇法、环氧乙烷水合法和乙烯直接水合法，各种方法均有其特点，分述如下。氯乙醇法以氯乙醇为原料在碱性介质中水解而得，该反应在100℃下进行，先生成环氧乙烷，而后在1.01MPa压力下加压水解生成乙二醇。环氧乙烷水合法环氧乙烷水合法有催化水合法和直接水合法，水合过程在常压下进行也可在加压下进行。常压水合法一般采用少量无机酸为催化剂，在50～70℃进行反应。加压水合法环氧乙烷与水的摩尔比要较高，在1∶6以上，以减少生成醚的副反应，该反应的温度在150℃，压力147kPa.水合得到乙二醇。目前有气相催化水合法，以氧化银为催化剂，氧化铝为载体，在150～240℃反应，生成乙二醇。乙烯直接水合法乙烯在催化剂(如氧化锑TeO2，钯催化剂)存在下在乙酸溶液中氧化生成单乙酸酯或二乙酸酯，进一步水解均得乙二醇。以上几种方法以环氧乙烷水合法较好，工艺简单，适合于工业化。
4. 使用乙二醇的注意事项
乙二醇是一种具有一定毒性的化学物质，接触乙二醇时应采取以下预防措施：
- **皮肤接触**：避免乙二醇直接接触皮肤，如果发生接触，应立即用大量水冲洗。
- **吸入危害**：乙二醇蒸气若被吸入，可能引发呼吸道刺激。操作时应佩戴适当的防护口罩，确保通风良好。
- **误食危害**：乙二醇误食后可引起中毒，表现为头痛、呕吐、昏迷等症状，必要时应迅速就医。
- **火灾防范**：乙二醇在高温下具有一定的燃烧性，储存和运输时应远离火源，并避免高温环境。
使用乙二醇时，应按照相关安全规范操作，并遵循化学品安全管理规定。
5. 乙二醇的运输与存储
由于乙二醇的物理化学性质，在运输和存储时需要特别注意：
- **运输**：乙二醇应通过合适的容器运输，通常使用专门的化学品运输容器，如不锈钢罐车、聚乙烯桶等。运输过程中应避免乙二醇与其他易燃、强氧化剂的物质混合运输。
- **存储**：乙二醇应存放在干燥、阴凉、通风良好的地方。存储容器必须密封良好，防止蒸气泄漏。乙二醇的存储温度应控制在0℃至40℃之间，并避免与酸、碱及强氧化剂接触。
此外，乙二醇应远离热源、火源和强酸等腐蚀性物质的环境，避免发生火灾或爆炸事故。
结论
乙二醇作为一种重要的化学原料和工业溶剂，广泛应用于防冻液、聚酯生产、溶剂及润滑剂等领域。其合成方法主要通过乙烯氧化法和乙烯氯化法等途径实现。在使用和存储过程中，必须严格遵守相关安全规范，避免对人体健康和环境造成不利影响。正确的处理和管理乙二醇，不仅能保证工业生产的顺利进行，也能确保安全性和可持续性。
