乙二醇,俗称甘醇,化学名称为1,2 - 亚乙基二醇(1,2-ethanediol),是 的脂肪族二元醇,化学式为C₂H₆O₂,CAS 号107-21-1,分子量62.07。常温下为无色、无臭、有甜味的粘稠液体,分子中含有两个羟基(-OH)分别连接在两个相邻的碳原子上,使其具有独特的物理化学性质和广泛的工业应用。
一、物理性质
| 性质 | 参数 | 说明 |
| 外观 | 无色透明粘稠液体 | 常温下呈糖浆状 |
| 熔点 | -12.9~-13°C | 低凝固点使其适合用作防冻剂 |
| 沸点 | 197.3°C(760mmHg) | 高沸点,不易挥发 |
| 密度 | 1.1135g/mL(20°C) | 比水重 |
| 粘度 | 19.83~20.93mPa·s(20°C) | 粘稠度较高 |
| 闪点 | 111°C | 易燃液体,需注意防火 |
| 溶解性 | 与水、乙醇、丙酮等极性溶剂任意比例混溶,微溶于乙醚,不溶于苯、甲苯等非极性溶剂 | 强亲水性,具有吸湿性 |
| 蒸汽压 | 0.08mmHg(20°C) | 蒸气压低,常温下挥发少 |
二、化学性质
乙二醇化学性质活泼,可发生多种反应:
- 氧化反应:可被氧化为乙醇酸、草酸等产物,这也是其毒性的主要来源
- 酯化反应:与有机酸反应生成酯,如与对苯二甲酸反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
- 缩聚反应:与二元酸缩聚生成聚酯树脂,用于涂料、胶粘剂等领域
- 脱水反应:在浓硫酸等催化剂作用下可发生分子内或分子间脱水,生成环氧乙烷或二甘醇等
- 醚化反应:可生成乙二醇单醚、二醚等产物,用作溶剂和表面活性剂
三、生产方法
工业上主要采用环氧乙烷水合法生产乙二醇,占 产量的 99% 以上:
-
环氧乙烷制备:乙烯在银催化剂作用下与氧气反应生成环氧乙烷(EO)
C₂H₄ + ½O₂ → C₂H₄O
-
环氧乙烷水合:环氧乙烷与水在 150-200°C、2-3MPa 压力下反应生成乙二醇
C₂H₄O + H₂O → HOCH₂CH₂OH
该过程会同时生成少量二甘醇(DEG)、三甘醇(TEG)等副产物,通过蒸馏分离提纯
-
其他方法:
- 生物合成法:利用微生物发酵生产,处于研究阶段
- 碳酸乙烯酯法:环氧乙烷与二氧化碳反应生成碳酸乙烯酯,再水解生成乙二醇,具有绿色环保优势
四、主要用途
乙二醇是一种重要的基础化工原料, 年需求量超 4000 万吨,主要应用于以下领域:
| 应用领域 | 占比 | 具体用途 |
| 聚酯生产 | 约 65% | 与对苯二甲酸(PTA)缩聚生产 PET 树脂,用于制造涤纶纤维、矿泉水瓶、食品包装等 |
| 防冻剂 / 冷却液 | 约 26% | 汽车、飞机、中央空调等系统的防冻剂和冷却液,利用其低凝固点特性(-13°C),可降低水的冰点至 - 50°C 以下 |
| 其他工业应用 | 约 9% | 1. 生产不饱和聚酯树脂,用于玻璃钢、涂料、胶粘剂 2. 制造乙二醇醚,用作溶剂和表面活性剂 3. 用作液压制动液成分 4. 油墨、染料、化妆品等行业的溶剂 5. 天然气脱水剂和水合物抑制剂 |
六、储存与运输
-
储存条件:
- 储存于阴凉、通风的库房,远离火种、热源
- 保持容器密封,与氧化剂、酸类分开存放
- 配备相应品种和数量的消防器材
-
运输要求:
- 运输前应检查包装容器是否完整、密封
- 运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏
- 严禁与氧化剂、酸类、食用化学品等混装混运
- 运输车辆应配备泄漏应急处理设备
七、环境影响
- 水体污染:乙二醇易溶于水,泄漏会污染地下水和地表水,对水生生物有毒性
- 生物降解:在有氧条件下可被微生物降解,半衰期约 1-10 天
- 处理方法:
- 少量泄漏:用砂土或其他惰性材料吸收,收集运至废物处理场所处置
- 大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容,用泵转移至槽车或专用收集器内
- 废水处理:可采用生物处理法、化学氧化法等降解
总结
乙二醇作为一种重要的二元醇,凭借其独特的物理化学性质,在聚酯工业、防冻剂领域和其他化工行业中发挥着不可替代的作用。然而,其高毒性特性要求在生产、储存、运输和使用过程中必须严格遵守安全操作规程,防止对人体和环境造成危害。随着绿色化工技术的发展,乙二醇的生产工艺也在不断优化,以降低能耗和减少环境影响。
...