مونو اتیلن گلیکول MEG چیست؟​ 5 روش تولید و 20 کاربرد آن

در این مقاله، از سری مقالات علمی سایت مهرادکو می پردازیم به :

مونو اتیلن گیلکول MEG چیست؟

• مونو اتیلن گلیکول یا MEG یک ترکیب شیمیایی از گروه اتیلن گلیکول ها است.
• اتیلن گلیکول ها (Ethylene Glycols) گروهی از ترکیبات شیمیایی با فرمول CH₂OHCH₂OH یا C₂H₆O₂ هستند که دارای یک یا چند گروه هیدروکسیل (-OH) می باشند. این ترکیبات معمولاً به عنوان الکل دی‌هیدروکسی شناخته می‌شوند و در اینجا “اتیلن” به معنی دو اتم کربن پیوند زده و “گلیکول” به معنی دارا بودن گروه‌های هیدروکسی (-OH) است.
• وقتی که یکی از گروه‌های هیدروکسی (-OH) از اتیلن گلیکول جدا می‌شود، مونو اتیلن گلیکول به دست می‌آید. در این ترکیب، تنها یکی از دو گروه هیدروکسیل متصل به اتیلن گلیکول باقی می‌ماند و گروه دیگر جایگزین شده است. این تغییر در ساختار مولکول باعث اختصاص نام “مونو” به آن می‌شود. مونو اتیلن گلیکول ساده ترین و پر مصرف ترین مشتق اتیلن گلیکول ها است.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مونو اتیلن گلیکول MEG:

تاریخچه MEG، کشف یا سنتز؟

1. 1. بررسی اولیه: مونو اتیلن گلیکول نتیجهٔ تحقیقات و فرآوری‌های شیمیایی است و اصلا به طور طبیعی در محیط زیست یا از طریق تولید شیمیایی به وجود نمی‌آید. 
      از این رو، نمی‌توان آن را کشف یا اختراع دانست.
   2. منابع: همان طور که گفته شد؛ مونو اتیلن گلیکول(MEG) اصولاً از اتیلن گلیکول تولید می‌شود و نیاز به فرآیندهای شیمیایی صنعتی دارد. تولید اتیلن گلیکول نیز به صورت صنعتی از اتیلن انجام می‌شود، که خود از گاز طبیعی یا نفت خالص می‌شود.
      با این حال، اتیلن گلیکول که پیش ماده ای برای تولید مونو اتیلن گلیکول است، در طبیعت به صورت آزاد وجود ندارد؛ اما در برخی از مواد گیاهی و میوه‌ها به صورت گلوکوزیدها یا ساختارهای مشابه یافت می‌شود. مانند خیار، هندوانه، گوجه‌فرنگی، لوبیا، سیب، انگور.
   3. نخستین تولید: بر طبق اکثر منابع، برای اولین بار شیمیدان فرانسوی چارلز ورتز در سال 1859 توسط فرآیند صابونی کردن اتیلن گلایکول موفق به تولید مونو اتیلن گلایکول شد، اما گویا این ماده تا قبل از جنگ جهانی اول کاربرد تجاری پیدا نکرد.
      تا اینکه آمریکا در سال 1917 با استفاده از کلروهیدراسیون اتیلن، این ماده را به صورت نیمه تجاری تولید کرد و اولین واحد بزرگ تجاری را برای تولید MEG در سال 1925 در چارلستون آمریکا برپا کرد. تا سال 1929 این ترکیب به صورت گسترده تقریبا توسط تمام تولید کنندگان دینامیت استفاده می شد که منجر به صدور مجوز برای محصول آن در سال 1953 شد.

5 روش تولید مونو اتیلن گلیکول MEG:

روش‌های مختلفی برای تولید مونو اتیلن گلیکول (MEG) وجود دارد، اما به صورت تجاری، این دو روش اصلی بیشترین کاربرد را دارند: هیدراتاسیون اتیلن اپوکسید و اپوکسیداسیون اتیلن.
روش های دیگری نیز وجود دارد که هرکدام از این ها مزایا و معایب خود را دارند و انتخاب بین آن‌ها بستگی به شرایط اقتصادی، فناوری‌های مورد استفاده و نیازهای بازار دارد.
انتخاب بهینه‌ترین روش بر اساس همین عوامل صورت می‌گیرد. در ادامه به بررسی دقیق تر این روش ها می‌پردازیم.

1. اپوکسیداسیون اتیلن:

   • مرحله 1: اتیلن با استفاده از گاز اکسیژن یا هوا تبدیل به اتیلن اپوکسید می‌شود: $\text{اتیلن}+\text{اکسیژن }$
   • مرحله 2: اتیلن اپوکسید با استفاده از یک عامل اکسیدان (مانند پرمنگنات پتاسیم) به مونو اتیلن گلیکول تبدیل می‌شود: مونو اتیلن گلیکول → اتیلن اپوکسید + اکسیدان
   • این روش از لحاظ اقتصادی و فناوری بهبود یافته و به‌عنوان یکی از روش‌های اصلی در تولید تجاری MEG استفاده می‌شود.

2. هیدراتاسیون اتیلن اپوکسید:

   • مرحله 1: اتیلن اپوکسید با آب تحت کاتالیز اسید سولفوریک به مونو اتیلن گلیکول تبدیل می‌شود: مونو اتیلن گلیکول → اتیلن اپوکسید + آب
   • مرحله 2: مونو اتیلن گلیکول حاصل را از محلول جدا کرده و فرآیندهای پالایش را بر روی آن اعمال می‌کنند تا به محصول پایانی با خلوص بالا برسد.

3. استفاده از اکسید سنتز:

   • مرحله 1: اتیلن به وسیله یک اکسیدها (مثل اکسید کروم، اکسید وانادیم) به اتیلن اپوکسید تبدیل می‌شود: $\text{اتیلن}+\text{اکسید}$
   • مرحله 2: اتیلن اپوکسید با یک عامل اکسیدان (مثل هیدروژن پراکسید) به MEG تبدیل می‌شود.

4. کاتالیزورهای آلی:

   • اتیلن با گاز کربن منواکسید در حضور یک کاتالیزور آلی به MEG تبدیل می‌شود.

5. هیدروژناسیون:

• اتیلن گلیکول به وسیله هیدروژن در حضور یک کاتالیزور (مثل نیکل یا پلاتین) به MEG تبدیل می‌شود: مونو اتیلن گلیکول→ اتیلن گلیکول+هیدروژن
• این روش دما و فشار خاص خود را می‌طلبد و یکی دیگر از روش های تولید تجاری مونو اتیلن گلایکول است.

20 کاربرد‌ مونو اتیلن گلیکول MEG :

مونو اتیلن گلیکول (MEG) به عنوان یک ماده شیمیایی چند منظوره در صنایع مختلف به کار می‌رود. در زیر، 20 کاربرد مونو اتیلن گلیکول در صنایع مختلف آورده شده‌اند:

1. ضد یخ: به عنوان یک ماده ضد یخ در محصولات سرمایشی و سیستم‌های خنک‌کننده خودروها. مهمترین کاربرد مونو اتیلن گلایکول در بازار ایران، استفاده در ساختار ضد یخ ها می باشد.MEG در سیستم های خنک کننده موتور احتراق با هدف بالا بردن نقطه جوش و کاهش نقطه انجماد محلول مورد استفاده قرار می گیرد.
   برای جلوگیری  از ضد خوردگی باید مقداری DEG به MEG اضافه شود.
2. تولید پلی‌اتیلن ترفتالات (PET): برای ساخت بطری‌ها، بسته‌بندی های مواد غذایی، نوشیدنی های گازدار و الیاف نساجی.
3. الیاف پلی‌استر: در صنایع نساجی برای تولید نخ و فیلم و پارچه و فیبرها.
4. مواد شیمیایی خوراکی: برای تولید برخی افزودنی ها در محصولات غذایی خاص و گلایکولات‌ها که در صنعت غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
5. محصولات بهداشتی و آرایشی: MEG ممکن است در ترکیبات افزوده به شامپوها، صابون ها، لوسیون‌ها و محصولات مراقبت از پوست، رنگ و لاک ها به کار رود.
6. لاستیک و قطعات خودرو: به عنوان یک ماده افزودنی در تولید لاستیک و برای موتورها و دیگر قطعات مکانیکی،
7. کفپوش‌ها و چسب‌ها: در صنایع ساختمانی برای تولید کفپوش‌ها و چسب‌ها مثلا چسب های رنگی و بتونی برای دیوارها.
8. تولید مواد پزشکی: به عنوان ماده پایه برای تولید برخی از محصولات پزشکی مثل ژل ها و داروهایی چون پریستالتیکس (Prestalix) و برخی سوسپانسیون ها.
9. تولید مواد شیمیایی نساجی: در تولید مواد رنگزا و مواد شیمیایی نساجی.
10. سازه‌های فلزی: برای جلوگیری از یخ زدگی در سازه‌های فلزی. در برخی از سازه‌های فلزی که با تغییرات دما مواجه هستند، MEG به عنوان ماده‌ای جلوگیری‌کننده از افت ترمیم حرارتی و تشکیل یخ در نقاط مختلف سازه استفاده می‌شود. همچنین از سازه‌های فلزی در برابر خوردگی حفاظت می‌کند.
11. کاغذ و چاپ: در صنعت کاغذ و چاپ به عنوان یک ماده نرم‌کننده در جوهرهای چاپ و مواد چاپگرها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
12. فرآیند جذب و تصفیه آب: در فرآیندهای جذب آب و تصفیه آب می‌تواند به عنوان یک جاذب برای برخی از آلاینده‌ها و ترکیبات شیمیایی در آب عمل کند و به تصفیه آب کمک کند
    همچنین عنوان یک ماده جذب‌کننده آب مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از سیستم‌ها و تجهیزاتی که نیاز به حفظ خشکی دارند، محافظت کند. این کاربرد معمولاً در صنایع الکترونیکی و ذخیره‌سازی محصولات حساس به رطوبت انجام می‌شود.
13. صنایع پلیمری و پلاستیک: به عنوان یک ماده افزودنی و مرطوب کننده در تولید برخی از پلیمرها و پلی استر های اشباع نشده و پلاستیک‌ها به کار می‌رود.
    از جمله پلیمر های پرکاربرد میتوان پلیمرهای آلیفاتیک و پلیمرهای پلی‌آمید که در صنایع نساجی و بسته‌بندی استفاده می‌شوند، را نام برد.
14. صنعت نفت: از MEG به عنوان یک مایع حفاری و مایع تعلیقی در فرآیندهای حفاری نفت و گاز استفاده می‌شود. این مایع‌ها به کنترل دما و جلوگیری از تشکیل هیدرات‌ها در چاه‌های نفتی کمک می‌کنند. همچنین میتواند به عنوان یک مایع حفاظتی در برابر یخ‌زدگی در لوله‌ها و تجهیزات نفتی و در فرآیند تصفیه آب در چاه‌های نفتی به عنوان یک ماده جذب‌کننده به کار رود.
15. صنعت گاز: در تصفیه گازها، در فرمول مایعات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش از MEG  استفاده می‌شود.
    در فرآیندهای تولید گاز مایع (LNG) نیز استفاده می‌شود تا از ایجاد هیدرات‌ها جلوگیری کند و مانع از ایجاد مشکلات عملیاتی شود. همچنین در سایر محصولات فرآوری گازی از مونو اتیلن گلیکول به عنوان یک ماده آنتی فریز و یا حلال و ماده کمکی به کار می‌رود.
16. کشاورزی: در صنایع کشاورزی ممکن است از MEG به عنوان یک ماده افزودنی در تولید برخی از محصولات کشاورزی و نهاده‌های کشاورزی و فرمولاسیون مواد زراعی استفاده شود. 
17. تولید مواد بهداشتی دامی: MEG در ترکیبات برخی از محصولات بهداشتی و درمانی برای دام‌ها نیز استفاده می‌شود.
18. صنایع الکترونیک: در برخی قطعات و سیستم‌های خنک‌کننده حرارت موجود در دستگاه‌های الکترونیکی از MEG به عنوان یک سیال حرارتی استفاده می‌کنند. این استفاده به جلوگیری از افزایش دما در دستگاه‌های الکترونیک و حفظ عملکرد بهینه آنها کمک می‌کند. همچنین در برخی از فرآیندهای تولید مواد مهندسی الکترونیکی به عنوان یک ماده افزودنی و یا حلال مورد استفاده قرار می‌گیرد
19. چرم: از مونو اتیلن گلایکول در صنعت چرم به عنوان نرم کننده چرم، حلال در فرآیندهای چرم سازی، حافظ چرم در برابر رطوبت و ماده پردازشی در فرآیندهای مختلف چرم‌سازی مثل رنگ آمیزی استفاده می‌شود. این موارد باعث می‌شود چرم انعطاف پذیری داشته باشد و از اثرات سختی و خشکی و ترک و چسبندگی حفظ شود یا مقاومت در برابر آب افزایش یابد.
20. آتش نشانی: MEG به عنوان یک ماده اصلی در تولید گلایکول آتش‌نشانی (Antifreeze Glycol) که یک نوع مایع آتش‌نشانی یا سیال خنک‌کننده است به کار می‌رود.
     این محصول در آتش‌نشانی‌ها به عنوان یک مایع حفاظتی و خنک‌کننده برای حفظ اجسام آتش‌نشانی و افراد در معرض آتش به کار می‌رود.
    MEG همچنین برای محافظت از تجهیزات عنوان یک ماده حفاظتی در برابر یخ‌زدگی و هیدرات‌ها در خطوط آتش‌نشانی و تجهیزات مرتبط مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کاربرد علی الخصوص در محیط‌های سرد مهم است.

عملکرد مونو اتیلن گلیکول (MEG) در ضدیخ:

از آنجایی که بیشترین کاربرد مونو اتیلن گلایکول در بازار ایران، استفاده در ساختار ضد یخ ها است و کلا به نام ضد یخ هم مشهور شده است، به عملکرد مونو اتیلن گلیکول (MEG) در ضدیخ بودن آب و کاهش نقطه انجماد به دلیل ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی این ماده میپردازیم. در زیر توضیحاتی مختصر در مورد اینکه چگونه MEG باعث این عملکرد می‌شود، آورده شده است:

1. کاهش نقطه انجماد:
   MEG با ذرات آب اتصالات هیدروژنی ایجاد می‌کند. این اتصالات هیدروژنی باعث می‌شوند که ذرات آب به هم چسبیده‌تر شوند و تشکیل ساختار بلوری یخ را کاهش دهند. این اتصالات همچنین موجب کاهش فشار بخار آب می‌شود که به افزایش نقطه ذوب (کاهش نقطه انجماد) کمک می‌کند.
2. تشکیل اتصال هیدروژنی:
   MEG باعث افزایش تشکیل اتصالات هیدروژنی بین ذرات آب می‌شود. این اتصالات هیدروژنی باعث می‌شوند که ذرات آب به هم متصل شوند و به سختی جمع شوند، که این موضوع موجب کاهش خواص بلورزی یخ می‌شود و نقطه انجماد به پایین‌تر از نقطه انجماد آب پاک کاهش می‌یابد.
3. افزایش ویسکوزیته:
   ویسکوزیته یک مایع به نسبت مقاومت آن در برابر تغییر شکل تحت تأثیر یک نیروی برش است. مخلوط MEG و آب باعث افزایش ویسکوزیته آب می‌شود که این خاصیت موجب می‌شود که ذرات آب به هم چسبیده‌تر شوند و یخ‌زدگی کاهش یابد.
4. مقاومت در برابر یخ‌زدگی:
   MEG با تشکیل یک لایه حافظه به وسیله اتصالات هیدروژنی بین ذرات آب، از یخ‌زدگی جلوگیری می‌کند. این لایه حافظ باعث می‌شود که ذرات آب به سطح مخلوط چسبیده و از تشکیل یخ در سطح مخلوط MEG و آب جلوگیری شود.

• در کل، این ویژگی‌ها و اثرات MEG در تشکیل اتصالات هیدروژنی، افزایش ویسکوزیته، و کاهش نقطه انجماد آب به صورت ترکیب با آب، باعث می‌شود که MEG به عنوان یک ماده آنتی‌فریز به کار رود.

سوالات متداول FAQs: 

1. آیا اتیلن گلیکول در آب حل می‌شود؟
   پاسخ: بله، اتیلن گلیکول به خوبی در آب حل می‌شود. این یکی از ویژگی‌های مهم این ترکیب است که امکان استفاده آن در بسیاری از محلول‌ها و مخلوط‌های آبی را فراهم می‌کند. این ویژگی باعث محبوبیت اتیلن گلیکول در خنک‌کننده‌ها، ضد یخ‌ها، و محصولات مشابه شده است.
2. محلول اتیلن گلیکول در آب چه نام دارد؟
   پاسخ: ترکیب اتیلن گلیکول و آب به صورت شیمیایی به عنوان کنسانتره / ترکیب / مخلوط / محلول گلیکول شناخته می‌شود. این محلول معمولاً به عنوان خنک‌کننده در سیستم‌های خنک‌کننده خودروها، یخ‌زدایی، و دیگر کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود.
3. آیا اتیلن گلیکول یک الکل است؟
   پاسخ: خیر، اتیلن گلیکول در واقع یک گلایکول (غیرالکلی) است. این ترکیب شیمیایی دارای دو گروه هیدروکسیل (-OH) است و از نظر ساختاری با الکل‌ها مشابه است، اما معمولاً به عنوان یک گلایکول (گلیکول آلی) دسته‌بندی می‌شود. الکل‌ها عموماً ترکیباتی هستند که یک گروه هیدروکسیل دارند، اما گلایکول‌ها به ترکیباتی اطلاق می‌شود که دارای دو گروه هیدروکسیل هستند. در برخی تفاسیر افراد این ماده را به اشتباه یک الکل سمی به حساب می‌آورند.
4. تولید ضدیخ با مونو اتیلن گلیکول (MEG) چگونه است؟
   پاسخ: برای تولید ضدیخ بر پایه مونو اتیلن گلیکول، مقدار معینی از این ماده را با آب و یک بازدارنده و دافع خوردگی مناسب مخلوط می کنند. بهتر است بیش از 70 درصد MEG استفاده نشود.
   استفاده از بازدارنده های خوردگی در این فرمولاسیون ضروری است.(مانند پروپیلن گلیکول و DEG)
5. حداقل و حداکثر دوز به کار رفته مونو اتیلن گلیکول (MEG) در سیستم ها به عنوان ضد یخ چقدر است؟
   پاسخ: حداقل دوز MEG معمولا کمتر از 20 درصد حجم سیستم نیست و حداکثر آن نیز معمولاً از 60 درصد تجاوز نمی کند.
6. برای رقیق کردن مونو اتیلن گلیکول (MEG) از چه ماده ای استفاده کنیم؟
   پاسخ: یکی از راه های رقیق کردن مونو اتیلن گلیکول (MEG) استفاده از آب دیونیزه یا مقطر است. از آب حاوی مقادیر زیادی نمک کلسیم یا کلرید [Cl-] اجتناب کنید. لازم به ذکر است صنایع و کارخانجات مختلف فرآیندها و مواد مختص به محصولات خود را برای رقیق سازی MEG استفاده می‌کنند.
7. مونو اتیلن گلایکول (MEG) یا ضد یخ را از کجا تهیه کنیم؟ قیمت مونو اتیلن گلیکول چقدر است؟
   پاسخ: برای خرید مونو اتیلن گلایکول در کیفیتی مطابق با استانداردها و قیمت رقابتی با شرکت مهراد تجارت میلان در تماس باشید.
   شرکت مَهرادکو از سال ۱۳۹۳ تا کنون به عنوان تامین کننده ی مونو اتیلن گلایکول با پتروشیمی ها، پالایشگاه ها، کارخانجات و صنایع مختلف همکاری داشته است. 
   این شرکت مونو اتیلن گلیکول (MEG) را به صورت حواله های ۱۰ تنی و ۲۲ تنی تحویل درب پتروشیمی و بشکه های پلمب ۲۳۰ کیلوگرمی تحویل انبار شور آباد در تهران به کارخانه های مختلف عرضه می کند. مونو اتیلن گلیکول پتروشیمی شازند اراک، پتروشیمی مروارید، پتروشیمی فرساشیمی و پتروشیمی مارون از جمله محصولاتی است که توسط مَهرادکو ارائه می‌شوند.

منابع:

teamchem.co
fa.wikipedia.org