Оксиран
Окись этиле́на (этиленокси́д, оксира́н, 1,2-эпоксиэтан) — органическое вещество, имеющее формулу C2H4O. Этот бесцветный газ со сладковатым запахом является производным этилена и представляет собой простейший эпоксид — трёхчленный гетероцикл с одним атомом кислорода и двумя метиленовыми группами.
Благодаря особенностям молекулярной структуры, окись этилена вступает в реакции присоединения с раскрытием цикла, и таким образом легко подвергается полимеризации.
Вещество является чрезвычайно огне- и взрывоопасным. Окись этилена обладает дезинфицирующими свойствами, а также является сильным ядом для человека, проявляя канцерогенное, мутагенное, раздражающее и наркотическое действие.
Окись этилена является одним из важных объектов основного органического синтеза и широко используется для получения многих химических веществ и полупродуктов, в частности этиленгликолей, этаноламинов, простых и сложных гликолевых и полигликолевых эфиров и прочих соединений.
В промышленности окись этилена получают прямым окислением этилена в присутствии серебряного катализатора.
Физические свойства
Окись этилена — бесцветный газ (при 25 °C) или подвижная жидкость[15] (при 0 °C) с характерным эфирным сладковатым запахом, ощутимым при концентрации в воздухе свыше 500 частей на миллион[16]. Хорошо растворима в воде, спирте, эфире и многих других органических растворителях[17]. Температура кипения: 10,7 °C; температура плавления: −111,3 °C; плотность жидкой окиси этилена при температуре 10 °C относительно воды при той же температуре: 0,8824.
Основные термодинамические характеристики:
- стандартная молярная теплоёмкость вещества, Сop = 48,19 Дж/моль·К;
- стандартная энтальпия образования, ΔHo298 = −51,037 кДж/моль;
- стандартная энтропия, So298 = 243,4 Дж/моль·К;
- стандартная энергия Гиббса образования, ΔGo298 = −11,68 кДж/моль;
- теплота сгорания, ΔHoсгор. = −1306 кДж/моль.
Некоторые физические константы окиси этилена:
Параметр |
Значение |
Поверхностное натяжение в жидком состоянии −50,1 °C −0,1 °C |
|
Температура кипения при давлении пара 0,203 МПа (2 атм.) 0,507 МПа (5 атм.) 1,013 МПа (10 атм.) |
|
Вязкость, η×10³ Па·с: −49,8 °C −38,2 °C −21,0 °C 0,0 °C |
|
Уравнение зависимости давления пара (p, мм рт. ст.), от температуры (t, °C) в интервале от −91 до 10,5 °C |
lg p = 6,251 − 1115,1/(244,14+t) |
Дипольный момент при температуре 17—176 °C, 10−30 Кл·м |
6,26 |
Химические свойства
Благодаря особенностям молекулярной структуры (см. раздел «Строение и параметры молекулы»), окись этилена является весьма реакционноспособным соединением и легко вступает в реакции с различными соединениями с разрывом C-O связи и раскрытием цикла. Для соединения наиболее характерны реакции с нуклеофилами, проходящие по механизму SN2 как в кислой (слабые нуклеофилы: вода, спирты), так и щелочной среде (сильные нуклеофилы: OH−, RO−, NH3, RNH2, RR’NH и пр.)
Применение
Основным направлением использования окиси этилена является получение этиленгликолей: до 75 % всего глобального потребления. Среди других ключевых производных можно выделить этоксилаты, этаноламины, простые и сложные эфиры этиленгликоля, полиэтиленгликоль.
Промышленное производство на основе окиси этилена
Основные направления промышленного использования
Окись этилена — важнейшее сырьё, используемое в производстве крупнотоннажной химической продукции, являющейся основой для большого числа разнообразных товаров народного потребления во всех промышленно развитых странах.
Основные направления использования окиси этилена:
- этиленгликоли — используются в качестве антифризов, в производстве полиэстера, полиэтилентерефталата (ПЭТ — сырьё для пластиковых бутылок), агентов для осушения газов, жидких теплоносителей, растворителей и пр.;
- полиэтиленгликоли — используются в производстве парфюмерии и косметики, фармацевтических препаратов, лубрикантов, растворителей для красок и пластификаторов;
- эфиры этиленгликоля — входят в состав тормозных жидкостей, моющих средств, растворителей лаков и красок;
- этаноламины — применяются в производстве мыла и моющих средств, очистки природного газа и аппретирования тканей;
- этоксилаты[114] — используют в производстве моющих средств, в качестве сурфактантов, эмульгаторов и диспергаторов.
Крупнейшим направлением использования окиси этилена является производство этиленгликолей, однако процент его применения в этом виде сильно варьирует в зависимости от региона: от 44 % в Западной Европе, 63 % Японии и 73 % в Северной Америке до 90 % в остальной части Азии и 99 % в Африке.
Химическая опасность
Бесцветный газ со слащавым, вызывающим тошноту запахом, напоминающим эфир. Тяжелее воздуха. Температура затвердевания -112,5°С, при температуре +10,7°С сжижается в бесцветную подвижную жидкость со жгучим вкусов. Хорошо растворяется в воде, спирте и других органических растворителях. С воздухом образует взрывоопасную смесь.
Окись этилена используется в производстве полиэтиленгликолей, полиэтиленоксида и сополимеров с окисью пропилена, полиэтилентерефталата, поверхностно-активных веществ, этаноламинов, деэмульгаторов нефти, фумигантов.
Окись этилена перевозят в контейнерах, железнодорожных цистернах, баллонах, которые являются временным его хранилищем. Обычно окись этилена хранится в сферических резервуарах (объемом 600-2000 м3) при температуре окружающей среды под давлением собственных паров 6-18 кгс / см2. Максимальные объемы хранения 583 тонн.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) окиси этилена в воздухе населенных пунктов (среднесуточная) 0,3 мг/м3, в воздухе рабочей зоны производственных помещений – 1,0 мг/м3. Нижний предел обнаружения запаха – 1,5 мг/м3. Смертельная концентрация составляет 1700 мг/м3 в течение 4 часов.
При ликвидации аварий связанных с утечкой (выбросом) окиси этилена изолировать опасную зону в радиусе 400 м, удалить из нее людей, держаться наветренной стороны, избегать низких мест, не курить.
Непосредственно на месте аварии и на удалении до 400 м работы проводят в изолирующих противогазах или дыхательных аппаратах (АИР-98МИ, КИП-8, ИП-4М, ИВА-24М) и средствах защиты кожи (КИХ-4, КИХ-5, Л-1, ОЗК). На удалении от источника химического заражения 400 м и более для защиты органов дыхания используются фильтрующие промышленные противогазы.
Средства защиты |
Время защитного действия (час) при концентрациях (мг/м3) |
||||
Наименование |
Марка коробки |
25 |
75 |
500 |
5000 |
Промышленные противогазы большого габарита |
М б/ф М с/ф |
100 50 |
50 25 |
25 12 |
5 2,5 |
малого габарита ПФМГ-96 |
К У, М |
30 20 |
15 10 |
2,5 1,6 |
0,16 0,16 |
модульного типа ППФМ-92 с одной коробкой с двумя коробками |
К К |
20 40 |
10 20 |
1,6 3,3 |
0,16 0,33 |
Наличие окиси этилена определяют:
-сигнализатором термохимическим «Щит-2»;
-пневмоакустическим эксплозиметром «Трель-1».
Нейтрализуют окись этилена 25-%-ным водным раствором аммиака (например, 250 литров аммиака и 750 литров воды). Для обеззараживания 1 т окиси этилена используется 2 т водного раствора аммиака.
Для рассеивания газов используют распыленную воду (на 1 т окиси этилена 22 т воды). Место разлива обваловывают и не допускают попадания вещества в поверхностные воды, промывают большим количеством воды, покрывают воздушно-механической пеной.
Для распыления воды или растворов применяют пожарные машины, мотопомпы (МП-800), а также имеющиеся на химически опасных объектах гидранты и спецсистемы
Действия руководителя: изолировать опасную зону в радиусе 200 м, удалить из нее людей, держаться наветренной стороны, избегать низких мест, не курить.
Оказание первой медицинской помощи:
В зараженной зоне: надевание противогаза на пострадавшего, эвакуация из зоны заражения.
После эвакуации из зараженной зоны: покой, тепло, дать увлажненный кислород, обильное промывание кожи и слизистых водой, в глаза 2-3 капли 30%-ного раствора альбуцида, желудок промыть водой.
Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.
Портал Gosstanart.info не осуществляет коммерческой деятельности, не сотрудничает с рекламодателями, производителями товаров и компаниями предоставляющими услуги. Просьба, не обращаться с коммерческими предложениями! Вся информация, представленная на портале, результат независимых исследований и является свободно распространяемой информацией.