مقاله بررسی اتيلن اكسايد و موارد استفاده آن

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي اتيلن اكسايد و موارد استفاده آن در 10 صفحه ورد قابل ويرايش

تاريخچه:

اتيلن اكسايد (Ethylen Oxide) براي اولين بار در سال 1859 توسط ميثمي دان فرانسوي چارلز آدولف ورتز (Charles Adolphe Wurtz) بدست آمد. اين دانشمند اتيلن اكسايد را از تركيب 2- كلرواتانول با يك پايه به دست آورد.

در طول جنگ جهاني اول اين ماده از لحاظ صنعتي اهميت پيدا كرد و از آن براي توليد دو محصول اتيلن گلايكول (خنك كننده رادياتور) و همچنين ساخت بمب شيميايي گاز خردل استفاده شد.

در سال 1931 ديگر شيمي دان فرانسوي روشي براي تهيه اتيلن اكسايد به طور مستقيم از اتيلن و اكسيژن با استفاده از كاتاليزور نقره پيدا نمود. از سال 1949 تقريباً تمام توليد اتيلن اكسايد صنعتي، به همين روش انجام مي‎گيرد.

به طور خلاصه، اتيلن اكسايد از واكنش اتيلن و اكسيژن روي كاتاليزور و نقره در دماي 200 تا 300 درجة سانتيگراد به دست مي‎آيد. فشار اين فرايند در محدوده 1 تا 2 مگاپاسكال و معادله شيميايي آن به صورت زير است:

بازدة اين واكنش معمولاً بين 70 تا 80% است. روشهاي گوناگوني براي توليد اتيلن اكسايد وجود دارد كه از لحاظ صنعتي هيچ يك ارزش روش ذكر شده را ندارند.

موارد استفاده:

گاز اتيلن اكسايد، توانايي از بين بردن باكتري ها، قارچ ها و كپك ها را داراست و بنابراين براي استريل كردن موادي كه نمي توان آنها را با استفاده از حرارت استريليزه نمود، كاربرد فراواني دارد. (موادي كه در اثر حرارت تخريف مي‎شوند) استريليزه كردن با اتيلن اكسايد براي حفاظت ادويه جات در سال 1938 توسط شيميدان آمريكايي به كار گرفته شد و هنوز هم استفاده مي‎شود. علاوه بر اين، اتيلن اكسايد براي استريليزه كردن تجهيزات پزشكي مانند باند و لوازم جراحي و بخيه استفاده مي‎شود.

بيشترين مصرف اتيلن اكسايد به عنوان مادة واسطه در توليد ديگر محصولات شيميايي است. عمده مصرف آن در توليد اتيلن گلايكول است. اتيلن گلايكول براي توليد پلي استرها (مانند پلي اتيلن ترفتالات) براي ساخت فيبرها، بطري ها و فيلمهاي مخصوص و همچنين توليد ضديخ براي رادياتور اتومبيل ها به كار مي رود. اتيلن اكسايد هم علاوه بر مصارف ذكر شده، به عنوان يك ماده واسطه در توليد گسترة وسيعي از مواد شيميايي مانند اتانول آمين ها، گلايكول اترها براي پوشش سطوح و اتوكسي لات ها براي فرمولاسيون سورفكتانت ها.

اتانول آمين ها را مي‎توان از واكنش اتيلن اكسايد با آمونياك به دست آورد. از اتيلن اكسايد در توليد شوينده ها نيز استفاده مي‎شود.

نكات بهداشتي:

استنشاق اتيلن اكسايد سمي است. نشانه هاي اين مسموميت سردرد و سرگيجه بوده و پيشرفت بيماري با تشديد نشانه هاي آن و همچنين تشنج همراه است. در ضمن شوك ناگهاني و حالت اغما (كما) نيز به دنبال دارد. تماس اتيلن اكسايد با پوست، خارش ايجاد كرده و بخار آن تنفس را مشكل مي‌كند. استنشاق بخار آن منجر به پر شدن ريه از اين سيال مي گردد كه عواقب بدي را به دنبال دارد. حيوانات آزمايشگاهي كه در معرض تماس با اين ماده قرار گرفتند، دچار درجات بالايي از سرطان كبد شدند، در حاليكه نشانه اي از سرطان در انسانهايي كه براي مدت طولاني با آن سروكار داشتند و يا مقدار ناچيزي (دوز پائين) از اتيلن اكسايد به آنها تزريق شد، ديده نشد. تماس طولاني با اتيلن اكسايد ممكن است احتمال بيماري آب مرواريد را در انسان تقويت كند. اتيلن اكسايد تاثيرات وراثتي بي شماري روي حيوانات دارد و با جهش ژنتيكي نرخ بالايي از سقط جنين را به همراه دارد. تاثيرات وراثتي اتيلن اكسايد روي انسانها به خوبي مطالعه نشده است، اما به وضوح معلوم شده است كه تاثيرات مشابهي روي انسانها دارد.

توليد:

خواص فيزيكي اكسيد اتيلن

اكسيد اتيلن يك گاز بي رنگ است كه در دماي پايين به گاز تبديل مي‎شود. اتيلن اكسايد با هر نسبتي با آب، الكل، اتر و حلال هاي آلي ديگري به هر نستبي قابل امتزاج است. بخار اتيلن اكسايد شعله ور و قابل انفجار مي‎باشد. خواص فيزيكي اتيلن اكسايد در جدول ضميمه آمده است.

توليد اتيلن اكسايد

فرايند توليد اتيلن اكسايد هنگامي كه به وسيله اكسيد كردن مستقيم كلروهيدرين انجام شود بسيار اقتصادي مي‎باشد. دانشمندان آلماني اين روش را در جنگ جهاني اول معرفي كردند. اتحاديه كاربيت در آمريكا اولين كمپاني مي‎باشد كه به طور عمده فرايند كلروهيدرين را مورد استفاده قرار داده است. اتحاديه كاربيت همچنين اولين اتحاديه مي‎باشد كه فرايند اكسيداسيون مستقيم را به صورت اقتصادي و تجاري درآورده است.

فرايند كلروهيدرين

فرايند كلروهيدرين هنگامي كه از كلرين ارزان قيمت يا كسديك سود در دسترس تهيه شود از نظر تجاري بسيار جذاب مي‎باشد. فرايند كلروهيدرين در حدود 50 تا 60 درصد محصول توليد شده اتيلن اكسايد مي‎دهد در صورتي كه اكسيداسيون مستقيم تنها 15 درصد اتيلن اكسايد از محصول خروجي مي‎دهد. يك بيان قابل شرح براي مرحله‌ي هيپوكلردار كردن اينكه ابتدا ما يون كلريد مثبت را به اتيلن اضافه كنيم تا به شكل يون كربونيوم يا كلرونيوم درآيد سپس آنها را به وسيله‌ي هيدروكسيل يا يون كلرايد شارژ كنيم.

2 كلرواتيلن اتر مي‎تواند به وسيله‌ي واكنش اتيلن و كلرين در حضور كلرو هيدرين در دماي بالاي 60 درجه اتفاق بيافتد. دو روش مهم صنعتي براي به دست آوردن اتيلن كلروهيدرين كه براي به دست آوردن اتيلن اكسايد يك واسطه است وجود دارد. در روش اول اتيلن با آهك هيدروژن دار شده‌ي له شده در دماي 20 درجه‌ي سانتي گراد و تحت فشار 200 اتمسفر مخلوط مي‎شود. اين مخلوط به مخلوط كن پمپ مي‎شود و در آنجا با بخار كلرين برخورد مي‌كند و بصورت كلسيم اكسيد كلرايد ناپايدار درآيد و در نهايت اسيد هيپوكلروس و كلسيم كلرايد مي دهد، سپس اسيد هيپوكلروس با اتيلن واكنش داده مي‎شود.