Етилен гликол наспрам пропилен гликола: разлике, токсичност и апликације против смрзавања

Етилен гликол (ЕГ) и пропилен гликол (ПГ) су диоли који се широко користе у антифризу, расхладним течностима и течностима за{0}}пренос топлоте, али се значајно разликују по токсичности, молекуларној структури, вискозности, перформансама тачке смрзавања-и регулаторном статусу. Етилен гликол (ЦАС 107-21-1) генерално пружа боље перформансе при ниској{9}}температури и преносу топлоте, док пропилен гликол (ЦАС 57-55-6) има много нижи профил токсичности и преферира се тамо где је случајан контакт са људима или храном забрињавајући. На пример, АСТМ Д3306 разликује формулације расхладног средства етилен гликола и пропилен гликола и наводи различите захтеве за тачком смрзавања за 50% претходно разблажених расхладних течности.

Шта су етилен гликол и пропилен гликол?

Етилен гликол и пропилен гликол су хемијски сродни диоли, али имају различите молекуларне структуре и различито се користе у индустријским применама. Оба садрже две хидроксилне групе, које им дају јаку растворљивост у води и чине их корисним за снижавање тачке смрзавања воде.

Етилен гликол, обично скраћено као ЕГ или МЕГ, има ЦАС број. 107-21-1, молекулску формулу Ц₂Х₆О₂ и ИУПАЦ назив етан-1,2-диол. То је бистра, безбојна течност и широко се користи у аутомобилским антифризима, расхладним течностима мотора, течностима за пренос топлоте и производњи полиестера.

Пропиленгликол, обично скраћено ПГ, има ЦАС број. 57-55-6, молекулску формулу Ц₃Х₈О₂ и ИУПАЦ назив пропан-1,2-диол. Такође је бистра, безбојна течност и широко се користи у течностима за пренос топлоте, антифризу, прехрамбеним и фармацеутским апликацијама, козметици и производима за личну негу.

Поређење молекуларне структуре

Кључна структурна разлика између етилен гликола и пропилен гликола је додатна метил група у пропилен гликолу. Етилен гликол има структуру ХО–ЦХ₂–ЦХ2–ОХ, док пропилен гликол има структуру ЦХ3–ЦХ(ОХ)–ЦХ2ОХ.

Та додатна –ЦХ₃ група повећава молекулску тежину ПГ са 62,07 г/мол за ЕГ на 76,10 г/мол и мења његово физичко понашање. Такође доприноси разлици у вискозности и термичким својствима између два гликола.

Молекуларна структура је стога важна када се пореди ЕГ и ПГ антифриз, јер разлика није само питање концентрације или чистоће. Две хемикалије се понашају различито чак и када се користе у истој концентрацији гликола.

Физичке особине: етилен гликол вс пропилен гликол

Етилен гликол генерално има нижи вискозитет и вишу тачку кључања од пропилен гликола, док је пропилен гликол вискознији и има тенденцију да обезбеди нешто другачије карактеристике{0}}преноса топлоте. Ове разлике постају посебно важне у затвореним-системима за хлађење и пренос топлоте{3}}.

Горе наведене вредности тачке смрзавања{0}}у складу су са захтевима АСТМ Д3306 за 50% претходно разблаженог етилен гликола и пропилен гликола расхладне течности мотора. Стандард специфицира максималну тачку смрзавања од -36,4 степена за предразређени етилен гликол типа ИИИ и -31,0 степен за предразблажен пропилен гликол типа ИВ.

Зашто је вискозитет битан у преносу топлоте?

Вискозитет је важан јер вискознији раствор гликола захтева више напора за пумпање и може да смањи проток кроз опрему за{0}}пренос топлоте. Раствори пропилен гликола су генерално вискознији од еквивалентних раствора етилен гликола, посебно на нижим температурама.

У затвореном-ХВАЦ систему или индустријском систему за пренос топлоте{1}}, већи вискозитет може да повећа пад притиска и потребе за пумпањем. Такође може утицати на коефицијенте{3}}преношења топлоте и на способност течности да циркулише кроз уске пролазе.

То не значи да ПГ није погодан за пренос топлоте. Уместо тога, дизајнери система морају узети у обзир његову вискозност када бирају пумпе, пречнике цеви, измењиваче топлоте и концентрацију гликола.

Токсичност и безбедност: ЕГ против ПГ

Пропиленгликол има значајно нижи профил токсичности од етилен гликола, због чега је ПГ пожељнији у апликацијама где је већа вероватноћа случајног излагања људи. Ова разлика је један од најважнијих фактора при избору између ЕГ и ПГ.

Токсичност етилен гликола

Етилен гликол је знатно токсичнији од пропилен гликола када се прогута и може изазвати тешко метаболичко тровање. Након ингестије, етилен гликол се метаболише у неколико једињења, укључујући гликолну киселину и оксалну киселину; оксална киселина може допринети формирању кристала калцијум оксалата и повреди бубрега. АТСДР описује овај метаболички пут у свом токсиколошком профилу за етилен гликол.

Етилен гликол стога захтева пажљиво руковање и не треба га сматрати безбедним за употребу у храни или случајном гутању. Аутомобилске и индустријске ЕГ расхладне течности треба складиштити и њима се руковати како би се спречило случајно гутање.

Нижи{0}}профил токсичности пропилен гликола

Пропиленгликол има знатно нижу токсичност од етилен гликола и дозвољен је за специфичну употребу у храни према америчким прописима ФДА. АТСДР напомиње да пропилен гликол има релативно мало токсичних ефеката у поређењу са етилен гликолом и да га је ФДА означила као ГРАС супстанцу за применљиве намене.

ФДА наводи пропилен гликол у складу са 21 ЦФР 184.1666, а њена база података о храни{2}}и идентификује важеће прописе о храни и ГРАС информације.

Међутим, „мања токсичност“ не значи да је сваки производ пропилен гликола аутоматски погодан за употребу у храни, фармацеутским производима или за личну{0}}негу. Квалитет, чистоћа, адитиви, предвиђена употреба и важећи прописи су важни.

Регулаторни статус и индустријски стандарди

Регулаторна предност пропилен гликола је најважнија у апликацијама у којима гликол може доћи у случајни контакт са храном, фармацеутским производима или људима. Прописи ФДА препознају специфичне употребе пропилен гликола у храни, док индустријски ПГ производи не би требало аутоматски да се описују као -врсте за храну.

За расхладне течности мотора, АСТМ Д3306 је важна спецификација јер експлицитно покрива расхладне течности мотора на бази етилен гликола и пропилен гликола за аутомобиле и лаке{1}} сервисе. Стандард идентификује ЕГ и ПГ концентрате и типове претходно разблажених расхладних течности и утврђује захтеве у вези са смрзавањем, кључањем, корозијом и другим карактеристикама перформанси.

АСТМ Д4340 је метода испитивања корозије, а не општа спецификација производа за расхладну течност. Он процењује корозију ливених легура алуминијума у ​​расхладним течностима мотора под условима-одбијања топлоте и може се користити као део процене перформанси расхладне течности.

САЕ Ј1034 је још једна историјска референца за концентрате расхладне течности типа етилен-гликол-. САЕ записи показују да је ревизија из 2000. отказана, тако да не би требало да се представља као тренутни захтев за универзалну сертификацију без провере применљивих ОЕМ или индустријских спецификација.

За апликације расхладне течности, најкориснији приступ је стога да се идентификују применљиве тренутне АСТМ, ОЕМ, САЕ или регионалне спецификације, а не да се једноставно наведе да гликол „задовољава АСТМ“ без идентификације специфичних стандарда и захтева за испитивање.

Примене етилен гликола

Етилен гликолсе широко користи тамо где су важне јаке перформансе антифриза, релативно низак вискозитет и ефикасан пренос топлоте. Његове главне примене укључују системе за хлађење аутомобила, индустријске{1}}системе за пренос топлоте, хлађење и производњу полиестера.

У аутомобилским апликацијама, ЕГ се широко користи као основни гликол у расхладној течности мотора и антифризу. Његов релативно низак вискозитет у поређењу са ПГ помаже у одржавању добре циркулације, посебно на ниским температурама.

Етилен гликол се такође користи у индустријским-системима затворене петље, укључујући измењиваче топлоте и одређене апликације за хлађење. Потребна концентрација гликола зависи од минималне радне температуре и потребне заштите од смрзавања.

Ван апликација за{0}}пренос топлоте, ЕГ је важна хемијска сировина за производњу полиетилен терефталата (ПЕТ) и полиестерских влакана и филмова. Ово разликује ЕГ од ПГ јер МЕГ има главну улогу у ланцу вредности полиестера.

Примене пропилен гликола

Пропиленгликол је пожељнији када је нижа токсичност важнија од постизања најнижег могућег вискозитета или максималног учинка на ниским{0}}температурама. Широко се користи у преради хране, фармацеутским производима, козметици, ХВАЦ системима и течностима за{2}}пренос топлоте.

У објектима за храну и пиће, ПГ-течности за пренос топлоте{1}}могу да се изаберу за секундарне системе за хлађење где се узима у обзир случајни контакт. Специфични производ мора бити одговарајући за предвиђену примену и испуњавати релевантне регулаторне захтеве.

ПГ се такође користи у фармацеутским формулацијама и производима за личну{0}}негу због својих својстава растварача и влаге. У системима ХВАЦ и зградама, ПГ може да се користи у системима за грејање и хлађење са затвореном{2}}петљом где је смањење забринутости због токсичности приоритет.

Пропиленгликол се такође користи у соларним термалним системима и другим апликацијама за{0}}пренос топлоте. Његов већи вискозитет значи да ће дизајн система можда морати да узме у обзир веће захтеве за пумпање у поређењу са ЕГ.

ЕГ против ПГ антифриза: који је бољи?

Етилен гликол генерално обезбеђује боље перформансе на ниским{0}температурама и нижи вискозитет, док пропилен гликол нуди значајно нижи профил токсичности. Бољи антифриз стога зависи од услова рада и последица случајног излагања.

На пример, АСТМ Д3306 наводи максималну тачку смрзавања од -36,4 степена за 50% ЕГ предразблаженог у поређењу са -31,0 степени за 50% ПГ предразређеног. Ово илуструје јачу заштиту од смрзавања која се генерално добија од еквивалентне 50% ЕГ расхладне течности под одређеним условима испитивања.

ПГ може бити бољи избор у објектима као што су фабрике за прераду хране или области у којима би људи потенцијално могли да дођу у контакт са{0}}течностима за пренос топлоте. ЕГ може бити пожељан у апликацијама где су перформансе{2}}преноса топлоте, нижи вискозитет и заштита од ниже{3}температуре главни приоритети.

Да ли се етилен гликол и пропилен гликол могу мешати?

Етилен гликол и пропилен гликол се могу физички мешати јер се оба могу мешати са водом-гликоли, али мешање различитих готових расхладних течности се генерално не препоручује без потврде компатибилности адитива. Сам гликол је само део формулације расхладне течности; комерцијални производи против смрзавања такође садрже инхибиторе корозије и друге адитиве.

Два расхладна средства на бази различитих гликола могу користити различите пакете инхибитора. Њихово мешање може да промени заштиту формулације од корозије, пХ, резервни алкалитет и дугорочне-перформансе.

Ако систем за хлађење треба да се промени са ЕГ на ПГ или са ПГ на ЕГ, најбезбеднији приступ је да следите упутства произвођача расхладне течности и, где је потребно, испустите и исперите постојећу течност пре допуњавања новом формулацијом.

Важна разлика је између мешања чистих гликола и мешања готових производа против смрзавања. Ово последње захтева посебну пажњу на пакет адитива и захтеве произвођача опреме.

Како идентификовати етилен гликол вс пропилен гликол

Поуздана идентификација етилен гликола и пропилен гликола треба да се заснива на аналитичком тестирању или верификованој документацији производа, а не на боји, мирису или изгледу. Обе хемикалије су бистре, безбојне течности и могу изгледати веома слично.

Рефрактометар се може користити за процену концентрације гликола када су доступни одговарајући подаци о калибрацији или конверзији. Мерење густине такође може пружити корисне информације, али сама густина можда неће дефинитивно идентификовати непознати гликол, посебно када су присутни адитиви или смеше.

За непознато индустријско расхладно средство, лабораторијска анализа пружа поузданију идентификацију. СДС производа, спецификација или сертификат анализе такође могу утврдити да ли је основни гликол ЕГ или ПГ када је документација веродостојна.

Зашто боја није поуздан метод идентификације

Боја расхладне течности не треба да се користи за идентификацију етилен гликола или пропилен гликола јер произвођачи могу да користе различите боје за различите производе. Црвена, зелена, плава, наранџаста или жута расхладна течност сама по себи не утврђује да ли је основни гликол ЕГ или ПГ.

Исто тако, мирис није поуздан метод хемијске идентификације.

Спаљивање непознатог гликола да би се посматрао пламен такође није одговарајући метод идентификације. То није ни поуздана аналитичка техника нити безбедан начин за руковање непознатом хемикалијом.

Разматрање трошкова и избора

Етилен гликол је генерално јефтинији од пропилен гликола, иако стварне цене варирају у зависности од цене{0}} сировог материјала, чистоће, концентрације, адитива и услова на тржишту. Сами трошкови стога не би требало да одређују избор између ЕГ и ПГ.

Прва ствар коју треба узети у обзир треба да буде потребна радна температура. Ако је систему потребна јака заштита од смрзавања на ниским температурама, ЕГ може пружити предност при упоредивој концентрацији.

Друго разматрање је ризик изложености. Тамо где је могућ случајни контакт са људима или храном, ПГ се често даје предност због његовог нижег профила токсичности и регулаторног прихватања за специфичне употребе.

Треће разматрање су перформансе система. Већи вискозитет ПГ може да утиче на величину пумпе, пад притиска и перформансе{1}}преноса топлоте, посебно на ниским температурама. ЕГ стога може бити користан у системима где су ефикасност пумпања и пренос топлоте важни.

Такође треба разликовати концентрат и претходно мешану расхладну течност. Концентрат гликола се мора разблажити водом у складу са захтеваном заштитом од смрзавања и упутствима за производ, док је већ припремљена расхладна течност формулисана у одређеној концентрацији.

Разматрање животне средине и биоразградљивости

И етилен гликол и пропилен гликол су биоразградиви у одговарајућим условима животне средине, али биоразградивост не значи да се било која супстанца може ослободити у животну средину без контроле. Њихова деградација може да потроши растворени кисеоник у води, тако да велика ослобађања могу створити проблем-потребе кисеоника чак и када су сама једињења биоразградива.

Утицај гликолне расхладне течности на животну средину такође зависи од концентрације, адитива, контаминације и средине која прима. Искоришћену расхладну течност стога треба сакупљати и управљати у складу са примењивим захтевима{1}}за руковање отпадом.

Често постављана питања

Да ли је пропилен гликол безбеднији од етилен гликола?

Пропиленгликол има значајно нижи профил токсичности од етилен гликола и генерално се сматра сигурнијим избором тамо где је случајна изложеност проблем. Прописи ФДА такође препознају специфичне употребе пропилен гликола у храни. Међутим, безбедност зависи од квалитета, формулације, пута излагања и намераване употребе.

Зашто се етилен гликол користи у антифризу за аутомобиле уместо пропилен гликола?

Етилен гликол се широко користи у аутомобилском антифризу јер пружа снажну заштиту од смрзавања и релативно низак вискозитет, који подржава ефикасну циркулацију расхладне течности. Пропиленгликол се такође може користити у расхладној течности мотора; АСТМ Д3306 експлицитно покрива расхладне течности мотора на бази ЕГ- и ПГ-.

Можете ли разликовати етилен гликол и пропилен гликол по боји?

Не, боја не може поуздано разликовати етилен гликол од пропилен гликола. Произвођачи расхладних течности могу да користе различите боје, тако да боју не треба третирати као метод хемијске идентификације.

Која је разлика у тачки смрзавања између 50% ЕГ и 50% ПГ раствора?

50% претходно разређено ЕГ расхладно средство генерално обезбеђује нижу тачку смрзавања од 50% ПГ расхладне течности. АСТМ Д3306 специфицира максималну тачку смрзавања од -36,4 степена за тип ИИИ 50% или више ЕГ предразређено и -31,0 степени за тип ИВ ПГ предразређено под специфицираним условима стандарда.

Да ли је пропилен гликол сертификован за храну{0}}?

Пропиленгликол је признат од стране ФДА за специфичну употребу у храни према 21 ЦФР 184.1666, али није сваки производ од пропилен гликола аутоматски квалитетан за храну. Статус -врсте хране зависи од спецификације производа, чистоће, контроле производње и намераване употребе.

Да ли се етилен гликол и антифриз пропилен гликол могу мешати у истом систему?

Мешање готових производа против смрзавања на бази ЕГ- и ПГ-уопштено се не препоручује осим ако произвођачи не потврде компатибилност. Главна брига нису само молекули гликола, већ различити пакети инхибитора-корозије и адитива који се користе у готовим расхладним течностима.

Етилен гликол против пропилен гликола: који бисте требали изабрати?

Изаберите етилен гликол када су перформансе ниске{0}}температуре, нижи вискозитет и ефикасан пренос топлоте главни приоритети; изаберите пропилен гликол када су важнија брига о нижој токсичности и смањеној изложености. Ниједан гликол није универзално бољи јер тачан избор зависи од примене.

За аутомобилске и индустријске системе са затвореном{0}}петљом са контролисаном изложеношћу, етилен гликол може бити ефикасан избор због својих термичких својстава и својстава течења. За објекте за{2}}прераду хране, фармацеутска окружења, одређене ХВАЦ системе и друге апликације где је случајна изложеност проблем, пропилен гликол би могао бити прикладнији.

Коначни избор треба да се заснива на захтеваној тачки смрзавања, радној температури, вискозитету, захтевима за{0}}пренос топлоте, разматрањима токсичности, материјалима опреме, формулацији расхладне течности и применљивим индустријским стандардима, а не једноставном избору гликола по нижој цени.

Закључак

Главна разлика између етилен гликола и пропилен гликола је равнотежа између термичких перформанси и токсичности. Етилен гликол генерално нуди нижи вискозитет и јаче перформансе на ниским{1}}температурама, због чега се широко користи у аутомобилским и индустријским системима за хлађење.

Пропиленгликол има знатно нижи профил токсичности и чешће се користи тамо где су излагање људи, контакт са храном, фармацеутска примена или еколошка питања важни.

Оба гликола су ефикасна течност против смрзавања и{0}}преноса топлоте када су правилно формулисана и коришћена у исправној концентрацији. Прави избор зависи од радне температуре, потребне заштите од смрзавања, дизајна система, ризика од изложености и применљивих стандарда.