乙二醇

乙二醇(ethylene glycol)又名"甘醇"、"1,2-亚乙基二醇",简称EG。化学式为(CH2OH)2,是最简单的二元醇。乙二醇是无色无臭、有甜味液体,对动物有毒性,人类致死剂量约为1.6 g/kg。乙二醇能与水、丙酮互溶,但在醚类中溶解度较小。用作溶剂、防冻剂以及合成涤纶的原料。乙二醇的高聚物聚乙二醇(PEG)是一种相转移催化剂,也用于细胞融合;其硝酸酯是一种炸药。
- 中文名 乙二醇
- 化学式 (CH2OH)2
- CAS登录号 107-21-1
- 外观 无色
- 临界摩尔体积 186C3/mol
概述
乙二醇,又名甘醇。化学式HOCH2—CH2OH。一种简单的二元醇。无色无臭、有甜味液体,能与水以任意比例混合。用作溶剂、防冻剂以及合成聚酯树脂等的原料。

乙二醇对动物有毒性,人类致死剂量估计为1.6 g/kg,不过成人服食30毫升已有可能引致死亡。
物理性质
中文名称乙二醇
InChI编码InChI=1/C2H6O2/c3-1-2-4/h3-4H,1-2H2
英文名称Ethylene Glycol,Mono ethylene glycol,MEG,EG.
英文别名: glycol, 1,2-ethanediol.
别名甘醇
分子式:C2H6O2;
结构简式:HO-CH2CH2-OH
分子量:62.068
冰点: -12.6℃
沸点:197.3℃
密度:相对密度(水=1)1.1155(20℃);相对密度(空气=1)2.14
外观与性状:无色、有甜味、粘稠液体
蒸汽压:0.06mmHg(0.06毫米汞柱)/20℃
闪点:111.1℃
粘度:25.66mPa.s(16℃)
溶解性:与水/乙醇/丙酮/醋酸甘油吡啶等混溶,微溶于醚等,不溶于石油烃及油类,能够溶解氯化锌/氯 化钠/碳酸钾/氯化钾/碘化钾/氢氧化钾等无机物。
表面张力:46.49 mN/m (20℃)
稳定性:稳定
燃点:418℃
在25摄氏度下,相对介电常数为 37
化学性质
由于分子量低,性质活泼,可起酯化/醚化/醇化/氧化/缩醛/脱水等反应。
与乙醇相似,主要能与无机或有机酸反应生成酯,一般先只有一个羟基发生反应,经升高温度、增加酸用量等,可使两个羟基都形成酯。如与混有硫酸的硝酸反应,则形成二硝酸酯。酰氯或酸酐容易使两个羟基形成酯。 乙二醇在催化剂(二氧化锰、氧化铝、氧化锌或硫酸)作用下加热,可发生分子内或分子间失水。 乙二醇能与碱金属或碱土金属作用形成醇盐。通常将金属溶于二醇中,只得一元醇盐;如将此醇盐(例如乙二醇一钠)在氢气流中加热到180~200°C,可形成乙二醇二钠和乙二醇。此外用乙二醇与 2摩尔甲醇钠一起加热,可得乙二醇二钠。乙二醇二钠与卤代烷反应,生成乙二醇单醚或双醚。乙二醇二钠与1,2-二溴乙烷反应,生成二氧六环。 此外,乙二醇也容易被氧化,随所用氧化剂或反应条件的不同,可生成各种产物,如乙醇醛 HOCH2CHO、乙二醛OHCCHO、乙醇酸HOCH2COOH、草酸HOOCCOOH 及二氧化碳和水。乙二醇与其他二醇不同,经高碘酸氧化可发生碳链断裂。 应用 乙二醇常可代替甘油使用。在制革和制药工业中,分别用作水合剂和溶剂。乙二醇的衍生物二硝酸酯是炸药。乙二醇的单甲醚或单乙醚是很好的溶剂,如甲溶纤剂 HOCH2CH2OCH3 可溶解纤维、树脂、油漆和其他许多有机物。乙二醇的溶解能力很强,但它容易代谢氧 化,生成有毒的草酸,因而不能广泛用作溶剂。乙二醇是一个抗冻剂,60%的乙二醇水溶液在-40°C时结冰。
系统编号
CAS号:107-21-1
EINECS 号:203-473-3
科研
中科院福建物构所研究小组日前采用室温下Cu(II)离子辅助原位还原法合成了一种新型钯纳米催化剂,该催化剂贵金属负载量超低(约0.1%)、性能优异、寿命长,可极大降低催化剂成本,节约大量贵金属资源。该催化剂制备成功后,有望形成新一代煤制乙二醇催化剂技术。

煤制乙二醇技术不仅可以有效缓解我国乙二醇的供需矛盾,同时可以提升煤炭资源高效清洁转化利用水平。CO气相氧化偶联制草酸二甲酯反应是煤制乙二醇的关键步骤,目前已应用的催化剂中钯的负载量较高,致使催化剂成本大幅增加。
水防冻液

乙二醇是一种无色微粘的液体,沸点是197.4℃,冰点是-12.6℃,能与水任意比例混合。混合后由于改变了冷却水的蒸气压,冰点显著降低。
其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降。
当乙二醇的含量为60%时,冰点可降低至-48.3℃,超过这个极限时,冰点反而要上升。
乙二醇防冻液在使用中易生成酸性物质,对金属有腐蚀作用。
乙二醇有毒,但由于其沸点高,不会产生蒸气被人吸入体内而引起中毒。
乙二醇的吸水性强,储存的容器应密封,以防吸水后溢出。
由于水的沸点比乙二醇低,使用中被蒸发的是水,当缺少冷却液时,只要加入净水就行了。
这种防冻液用后能回收(防止混入石油产品),经过沉淀、过滤,加水调整浓度,补加防腐剂,还可继续使用,一般可用3—5年。
但要过滤多遍,以防对机动车造成损伤。
有很多人认为乙二醇的冰点很低,防冻液的冰点是由乙二醇和水按照不同比例混合后的一个中和冰点,其实不然,混合后由于改变了冷却水的蒸气压,冰点才会显著降低。
其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降,但是一旦超过了一定的比例,冰点反而会上升。
40%的乙二醇和60%的软水混合成的防冻液,防冻温度为-25℃;当防冻液中乙二醇和水各占50%时,防冻温度为-35℃。
乙二醇水溶液数据表
体积分数,% | 冰点,℃ | 体积分数,% | 冰点,℃ | 体积分数,% | 冰点,℃ |
1.8 | -0.6 | 26 | -13.0 | 51.9 | -41.0 |
3.6 | -1.3 | 28 | -15.0 | 53.9 | -44.0 |
5.4 | -2.0 | 29.9 | -17.0 | 56.0 | -48.0 |
7.2 | -2.7 | 31.9 | -18.0 | 78.9 | -47.0 |
9.1 | -3.5 | 33.8 | -20.0 | 81.0 | -43.0 |
10.9 | -4.4 | 35.8 | -22.0 | 83.1 | -40.0 |
12.8 | -5.3 | 37.8 | -24.0 | 85.2 | -36.0 |
14.6 | -6.3 | 39.8 | -26.0 | 87.3 | -33.0 |
16.5 | -7.3 | 41.8 | -28.0 | 89.4 | -29.0 |
18.4 | -8.0 | 43.8 | -31.0 | 91.5 | -26.0 |
20.3 | -9.0 | 45.8 | -33.0 | 93.6 | -23.0 |
22.2 | -11.0 | 47.8 | -36.0 | 95.8 | -19.0 |
24.1 | -12.0 | 49.8 | -38.0 | 100 | -13.0 |
用途介绍
主要用于制聚酯涤纶,聚酯树脂、吸湿剂,增塑剂,表面活性剂,合成纤维、化妆品和炸药,并用作染料/油墨等的溶剂、配制发动机的抗冻剂,气体脱水剂,制造树脂、也可用于玻璃纸、纤维、皮革、粘合剂的湿润剂。可 生产合成树脂PET,纤维级PET即涤纶纤维,瓶片级PET用于制作矿泉水瓶等。还可生产醇酸树脂、乙二醛等,也用作防冻剂。除用作汽车用防冻剂外,还用于工业冷量的输送,一般称呼为载冷剂。

乙二醇在用做载冷剂时应该注意:1、其冰点随着乙二醇在水溶液中的浓度变化而变化,浓度在60%以下时,水溶液中乙二醇浓度升高冰点降低,但浓度超过60%后,随着乙二醇浓度的升高,其冰点呈上升趋势,粘度也会随着浓度的升高而升高。当浓度达到99,9%时,其冰点上升至-13,2℃,这就是浓缩型防冻液(防冻液母液)为什么不能直接使用的一条重要原因,必须引起使用者的注意。
2、乙二醇含有羟基,长期在80摄氏度-90摄氏度下工作,乙二醇会先被氧化成乙醇酸,再被氧化成草酸,,即乙二酸(草酸),含有2个羧基。草酸及其副产物会先影响中枢神经系统,接着是心脏,而后影响肾脏。如无适当治疗,摄取过量乙二醇会导致死亡。,乙二醇乙二酸 ,对设备造成腐蚀而使之渗漏。因此,在配制的防冻液中,还必须有防腐剂,以防止对钢铁、铝的腐蚀和水垢的生成。
3、乙二醇本身是相对活跃的物质,容易聚合成高分子聚合物,进一步氧化成聚合物有机酸(通常所说的油泥),形成十分粘重的物质,沉积后容易结垢;另乙二醇与氧气反应,生成微量的甲酸和乙酸。
合成路线
9004-34-6 微晶纤维素 ~60% 50-70-4 山梨醇 107-21-1 乙二醇 |
文献: : Chemical Communications, , vol. 46, # 6 p. 862 - 864 |
141-46-8 羟乙醛 ~96% 107-21-1 乙二醇 |
文献: : Watanabe, Eiichi; Hara, Yoshinori; Wada, Keisuke; Onoda, Takeru Chemistry Letters, 1986 , p. 285 - 288 |
56-81-5 甘油 ~6% 57-55-6 丙二醇 107-21-1 乙二醇 |

制成方法
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1.01 MPa压力下加压水解生成乙二醇。
环氧乙烷水合法
环氧乙烷水合法有直接水合法和催化水合法,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。环氧乙烷直接水合法,为目前工业规模生产乙二醇较成熟的生产方法。环氧乙烷和水在加压(2.23MPa)和190~200 ℃条件下,在管式反应器中直接液相水合制的乙二醇,同时副产品一缩二乙二醇、二缩三乙二醇和多缩聚乙二醇。

①直接水合法;
②催化水合法;
③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。
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。
环氧乙烷与水在硫酸催化剂作用
环氧乙烷与水在硫酸催化剂作用下进行水合反应,反应液经碱中和、蒸发、精馏即得成品。或者环氧乙烷和水在一定温度和压力下制得乙二醇,同时副产二乙二醇、三乙二醇和多乙二醇。反应液经蒸发浓缩、脱水、精制得合格产品和副产品。
草酸二甲酯加氢制乙二醇
煤制乙二醇的潜在工艺路径可以分为直接合成法和间接合成法。直接合成法是将合成气中的CO及H2一步合成为乙二醇。间接合成法则主要分为通过甲醇甲醛及草酸酯作为中间产物合成,然后加氢获得乙二醇。相对而言,甲醇甲醛路线合成的研究还不深入,离工业化距离远;而草酸酯加氢合成法的实用性较强,适宜进行工业生产。由煤制合成气经草酸酯加氢制取乙二醇的三个主要反应为:

氧化酯化反应:2CH3OH+2NO+ 1/ 2O2→2CH3ONO+H2O
CO偶联反应: 2CO+2CH3ONO→(COOCH3}2+ 2NO
草酸酯加氢反应:(COOCH3}2+ 4H2→ HOCH2CH2OH 2CH3OH
总的化学方程式:2CO+4H2+ 1/ 2O2→ HOCH2CH2OH+H2O
煤制乙二醇在3月18日通过中国科学院组织的成果鉴定,此项成果标志着我国在世界上率先实现了全套“煤制乙二醇”技术路线和工业化应用,是一项拥有自主知识产权的世界首创技术。该技术的推广应用将有效缓解我国乙二醇产品供需矛盾,对国家的能源和化工产业产生重要积极影响,具有重要的科学意义、突出的技术创新性和显著的社会经济效益。目前煤制乙二醇的工业化生产已经有了很大的突破,至2011年12月7日通辽金煤化工20万t/a乙二醇项目已成功投产。
其它方法
1.以工业品乙二醇为原料,经减压蒸馏,于1333Pa下,收集中间馏分即可。
2.将乙二醇真空蒸馏,所得主要馏分用无水硫酸钠进行较长时间干燥,然后用一支好的分馏柱重新真空蒸馏。
3.甲醛法
包装贮运
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。
健康危害
毒性:大鼠经口 LD50=5.8ml/kg,小鼠经口 LD50=1.31-13.8ml/kg.
侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
健康危害:国内未见本品急慢性中毒报道。国外的急性中毒多系因误报。吸入中毒表现为反复发作性昏厥,并可有眼球震颤,淋巴细胞增多。口服后急性中毒分三个阶段:第一阶段主要为中枢神经系统症状,轻者似乙醇中毒表现,重者迅速产生昏迷抽搐,最后死亡;第二阶段,心肺症状明显,严重病例可有肺水肿,支气管肺炎,心力衰竭;第三阶段主要表现为不同程度肾功能衰竭。人的本品一次口服致死量估计为1.4ml/kg(1.56g/kg)。

急救措施皮肤接触:脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗。眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:饮足量温水,催吐。洗胃,导泄。就医。
对宠物的毒性:
乙二醇可以从机车防冻剂中获取,机车防冻剂中的乙二醇由于添加了苦味剂且分量少。对人没有威胁,但是如果不慎和宠物(猫,狗)的食物混合,则会引起宠物中毒并造成肾衰竭。
环境标准
中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ2.1-2007 工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素
乙二醇的时间加权平均容许浓度PC-TWA 20mg/m3 ,短时间接触容许浓度PC-STEL 40mg/m3 。 水体中有害有机物的最大允许浓度 1.0mg/L
嗅觉阈浓度 90mg/m3
安全信息
符号: GHS07
信号词: Warning
危险声明: H302
危害码: Xn
风险声明: R22
WGK德国: 1
闪点: 115℃
冰点测量
防冻剂是防冻液的主要成分,约占防冻液原液的92%~98%,防冻液原液可以根据各地气温的高低,按一定比例与水混合,将冰点控制在适当范围内。有效的防冻剂是各种有机醇。
各国从50年代以来几乎全部采用乙二醇作为防冻剂。乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体,它能以任何比例与水相溶。乙二醇的浓度不同时。冰点亦不同。乙二醇--水防冻液的冰点同乙二醇质量分数不成线性关系。它的水溶液的冰点并不完全是随浓度的增加而降低,当浓度超过70 %时,冰点反而上升。在配制过程中,应从实际出发加以合理选择,以达到防冻性及经济性的要求。在中国江南,一般采用乙二醇质量分数为40 %的配比,而在寒冷的北方,需取乙二醇质量分数50%左右的配比比较适宜。
PAL-91S和PAL-92S迷你数字乙二醇折射计,专业适用于乙二醇溶液的测量,并显示其溶液浓度及冷冻温度。其简单的操作,快捷的显示,稳定的重复性,能更好的帮助我们的用户冷冻液的测量(名称:防冻液折射仪),保证汽车的正常运行和使用寿命。
测量范围:乙二醇浓度0.0至90.0%(V/V,自动温度补偿)
乙二醇冻结温度0至-50°C(自动温度补偿)
分辨率:乙二醇浓度0.2%(V/V)
乙二醇冻结温度1°C
测量精度:乙二醇浓度±0.4%(V/V,浓度15%左右时)
乙二醇冻结温度±1°C(冻结温度-5C左右)
测量温度:10 至40°C(自动温度补偿)
样本量:0.3毫升
防护等级:IP65
电源:两个AAA 电池
规格尺寸:55 x 31 x 109cm,100g