Что такое оксид этилена

Оксид этилена: структура, свойства, риски и применение

Содержание:

В окись этилена Это органическое соединение семейства эпоксидов. При комнатной температуре он газообразный, бесцветный и, хотя он почти не имеет запаха, имеет легкий сладкий запах, похожий на запах эфиров.

Это очень универсальный химический строительный блок, поскольку он используется в широком спектре промышленных приложений для производства других химических соединений с множеством применений. Это связано с его высокой реакционной способностью, то есть с легкостью реагирования с другими веществами.

Это широко используемое дезинфицирующее средство, например, при стерилизации медицинского и стоматологического оборудования, поскольку оно способно уничтожать вирусы, бактерии, грибки и споры, особенно в сухих условиях. Кроме того, его использовали для фумигации пищевых продуктов для упаковки, хотя такое использование вызывает сомнения.

Несмотря на его полезность, с ним нужно обращаться с особой осторожностью, так как он может вызвать раздражение глаз и кожи. Вдыхание оксида этилена в течение длительного времени может повлиять на нервную систему. Поэтому лица, подвергающиеся воздействию его паров или растворов, должны носить защитную одежду и оборудование.

Состав

Его молекулярная формула C₂ЧАС₄О. Он принадлежит к группе эпоксидов, являясь наиболее простыми и важными из них. Он имеет форму трехчленного кольца.

Из-за своей треугольной кольцевой структуры оксид этилена очень реакционноспособен, что связано с легкостью, с которой кольцо открывается. В среднем валентные углы составляют 60º, что ослабляет ваши связи. Молекула менее стабильна, чем у линейного эфира, и имеет тенденцию легко реагировать с другими химическими соединениями.

Свойства

Другие имена

Физическое состояние

Молекулярный вес

Точка возгорания

Плотность

Его плотность ниже, чем у воды, 0,882 при 10 ºC. В свою очередь, его пары тяжелее воздуха.

Растворимость

Он растворим в воде, бензоле, ацетоне, этаноле и эфире. Смешивается с четыреххлористым углеродом.

температура самовоспламенения

Другие свойства

— Если он подвергается нагреванию или загрязнению, он может экзотермически полимеризоваться (выделяя большое количество тепла). Если внутри контейнера происходит полимеризация, он может сильно разорваться.

— Может реагировать с окислителями.

— Он чрезвычайно токсичен, канцероген и является хорошим генератором мутаций в клетках бактерий и млекопитающих.

Производство

В промышленных масштабах его получают окислением этилена кислородом (O₂) с воздуха. Скорость этой реакции увеличивается в присутствии металлического серебра (Ag) и воздействия температуры. Реакция показана ниже:

Риски

На здоровье

— Сообщалось, что он вызывает неврологические расстройства и может привести к смерти. Самая низкая концентрация, которая может вызвать токсические эффекты при вдыхании, составляет 12 500 ppm / 10 секунд (ppm означает: части на миллион).

— Сильно раздражает кожу, глаза и дыхательные пути.

— Воздействие паров окиси этилена высокой концентрации может вызвать раздражение глаз, воспаление глазной оболочки и повреждение роговицы.

— Развитие катаракты связано с воздействием ее паров и брызг. Концентрированные растворы вызывают сильное поражение глаз.

— Контакт водных растворов окиси этилена с кожей вызывает раздражение и может привести к тяжелому дерматиту с волдырями и ожогами.

— Его вдыхание может повлиять на нервную систему, вызывая, среди прочего, головные боли и тошноту.

Огонь

— При воздействии пламени или тепла существует опасность взрыва. При нагревании образуются опасные пары.

— Пар образует с воздухом взрывоопасные смеси в широком диапазоне концентраций.

Приложения

Промышленное применение

Он используется в качестве промежуточного звена в производстве других химикатов, которые, в свою очередь, используются при производстве полиэфирных волокон для одежды, обивки, ковров и подушек.

Оксид этилена производит этиленгликоль, который используется в антифризах автомобильных двигателей. Этиленгликоль также используется в производстве стекловолоконных и пластиковых упаковочных пленок.

Другие химические вещества, производимые из окиси этилена, включают неионные поверхностно-активные вещества, используемые в моющих средствах и рецептурах посуды.

Медицинские приложения

Он используется в качестве стерилизующего агента для медицинского оборудования, такого как хирургические инструменты, иглы и инъекторы для подкожных инъекций или протезы.

Он также используется для стерилизации гемодиализных аппаратов, лабораторного оборудования, стоматологических инструментов, ветеринарных инструментов, термометров, хирургической одежды или оборудования для оказания первой помощи, среди прочего.

Несмотря на то, что существуют различные методы стерилизации медицинского оборудования, в некоторых случаях использование оксида этилена не может быть заменено никакими средствами.

Это касается стерилизации некоторых материалов, чувствительных к теплу и излучению, а также некоторых инструментов и устройств, требующих стерилизации на месте использования в больницах.

Библиотеки и музеи

Сельское хозяйство и пищевая промышленность

Он использовался как пестицид, фунгицид, фумигант, гербицид, инсектицид, родентицид и другие варианты. Значительно снижает популяцию бактерий и грибков в специях.

Однако из соображений безопасности и защиты окружающей среды использование окиси этилена для фумигации пищевых продуктов было запрещено в Европейском Союзе и в Соединенных Штатах.

Источник

Фейк | ПЦР-тесты вызывают рак, потому что их стерилизуют окисью этилена

В социальных сетях и мессенджерах распространяется видео, на котором неизвестный мужчина (предположительно британец) утверждает, что мазки ПЦР, используемые для диагностики коронавируса, подвергаются стерилизации окисью этилена — опасным химическим веществом, вызывающим рак. А значит — и сами ПЦР-тесты опасны. Для доказательства он показывает упаковку ПЦР-теста, где написано «STERILE EO».

Мужчина заключает, что тем самым «они» (неизвестно, о ком конкретно идёт речь) «убивают нас».

«Людям нужно просыпаться сейчас же. Это война. Они нас убивают и мы это делаем друг с другом. Просыпайтесь, чтобы спасти ваших детей от рака мозга, лейкемии, лимфомы и многого другого… Они помещают это на мазок и вставляют в ваш мозг», — говорит автор видео.

Вердикт: Манипуляция и фейк

Тогда как окись этилена действительно используется для стерилизации медицинского оборудования и действительно является канцерогенным веществом, неправильно утверждать, что стерилизуемый инструмент — ПЦР-тест — каким-то образом может приводить к раковым заболеваниям и «убивать». Важным компонентом стерилизации является дальнейшая очистка медицинских инструментов от остатков окиси этилена до уровней, при которых он не представляет опасности для человека. То есть медицинские изделия не приносят вреда.

Похожие сообщения уже были опровергнуты фактчекинговой командой Reuters и министерством здравоохранения Великобритании. Информация распространялась в социальных сетях и до появления этого видео.

Отдельно хотелось бы напомнить, что носоглотка не связана напрямую с мозгом, поэтому вставить тест прямо в мозг не получится. Ещё в прошлом году мы разобрали фейк, в котором утверждалось, что во время теста на коронавирус людям разрывают мембрану между мозгом и носом ватной палочкой.

В подробностях

Согласно Управлению по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (далее FDA), около пятидесяти процентов всего стерильного медицинского оборудования в США стерилизованы окисью этилена. Несмотря на то, что существуют разные способы стерилизации (как высокие температуры, радиация и т.д.), для многих медицинских инструментов использование окиси этилена может быть единственным методом, который не повредит инструмент. Устройства, изготовленные из определенных полимеров (пластмассы или смолы), металлов или стекла, или имеющие несколько слоёв упаковки или труднодоступные места (например, катетеры), как правило, стерилизуются окисью этилена.

Окись этилена при нормальных условиях — бесцветный легковоспламеняющийся газ с характерным сладковатым запахом. Сильное воздействие газа может привести к раздражению дыхательных путей и повреждению легких, головной боли, тошноте, рвоте, диарее, одышке и цианозу. Длительное воздействие связано с возникновением рака, репродуктивными эффектами, мутагенными изменениями, нейротоксичностью и сенсибилизацией. Окись этилена отнесена к канцерогенам Национальным институтом онкологии США.

Учитывая опасность, которую представляет окись этилена, безусловно формируются международные стандарты, которым необходимо следовать производителям медицинского оборудования, включая производителей ПЦР-тестов. На своём сайте FDA приводит два добровольных согласованных стандарта — ANSI AAMI ISO 11135: 2014 и ANSI AAMI ISO 10993-7: 2008 (R) 2012 — которые описывают, как разрабатывать, проверять и контролировать процессы стерилизации окисью этилена для медицинских изделий. Эти стандарты помогают гарантировать, что уровни химического вещества на изделиях находятся в безопасных пределах.

Базовый цикл стерилизации окисью этилена состоит из пяти этапов — предварительное кондиционирование и увлажнение, обработка газом, дегазация и обработка воздухом. Всё это занимает 2,5 часа, исключая время аэрации. Аэрация позволяет десорбировать токсичный остаток окиси этилена, который абсорбируется многими материалами во время стерилизации. Время аэрации варьируется в зависимости от техники стерилизации.

Окисью этилена, например, часто стерилизуют медицинские шприцы. Следуя логике автора видео, человек, получивший любой укол таким шприцом, в результате заболеет раком. Сталкивались ли вы с этим?

Больше тех, кто пользуется медицинским оборудованием, рискуют, конечно же, люди, которые непосредственно занимаются стерилизацией этого оборудования. Поэтому для них также существуют меры предосторожности и строгие правила работы с химическим веществом.

Негативному влиянию окиси этилена также могут быть подвержены люди, живущие рядом с промышленными предприятиями, которые используют химическое вещество в своём производстве и не контролируют промышленные выбросы.

Источник

Этилена оксид

Этилена оксид – это бесцветный сжатый сжиженный газ. Вещество может всасываться в организм при вдыхании и через кожу в виде водного раствора. Чрезвычайно огнеопасно. НЕ ДОПУСКАТЬ открытого огня, искр и курения.

Аварийная карточка (АХОВ)

В случае пожара: охлаждать баллоны, обливая их водой. Вести борьбу с огнем из укрытия. Перекройте поступление; если невозможно и нет риска для окрестностей, дайте огню прогореть, в других случаях – тушите порошком, спиртоустойчивой пеной, разбрызгиванием воды, двуокисью углерода.

Провести эвакуацию из опасной зоны! Проконсультироваться со специалистом! Вентиляция. НИКОГДА не направлять струю воды на жидкость. Удалить газ, используя мелкие брызги воды.

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 большого габарита, малого габарита ПФМГ-96, модульного типа ППФМ-92 с коробками марок А, М, БКФ.

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.

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. Полусидячее положение. Удалить загрязненную одежду. ПРИ ОБМОРОЖЕНИИ: промыть большим количеством воды, НЕ удалять одежду.

ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, ВНЕШНИЙ ВИД:

БЕСЦВЕТНЫЙ СЖАТЫЙ СЖИЖЕННЫЙ ГАЗ

ФИЗИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ:

Газ тяжелее воздуха. и может стелиться по земле; возможно возгорание на расстоянии.

ХИМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ:

Вещество может полимеризоваться при нагревании под влиянием кислот, оснований, хлоридов металлов и оксидов металлов с опасностью возникновения пожара или взрыва. Вещество разлагается при разогреве выше 500°C, вследствие чего возникает опасность пожара и взрыва. Реагирует бурно с многими соединениями. Металлическая арматура, содержащая серебро, медь, ртуть или магний использоваться не должна, поскольку они могут реагировать с примесями к газу с образованием взрывчатых соединений.

ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ:

Вещество может всасываться в организм при вдыхании и через кожу в виде водного раствора.

РИСК ПРИ ВДЫХАНИИ:

При утечке содержимого очень быстро достигается опасная концентрация этого газа в воздухе.

ВЛИЯНИЕ КРАТКОВРЕМЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ:

Вещество раздражает глаза, кожу и дыхательные пути. Вдыхание очень высоких концентраций может вызвать отек легких (см. Примечания). Водный раствор может вызвать ожоги кожи. Быстрое испарение жидкости может вызвать обморожение. Вещество может оказывать действие на глаза, приводя к отсроченному возникновению катаракты.

ВЛИЯНИЕ ДОЛГОВРЕМЕННОГО ИЛИ МНОГОКРАТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ:

Повторный или длительный контакт с кожей может вызвать дерматит (в случае водного раствора). Повторный или длительный контакт может вызвать сенсибилизацию кожи. Вещество может оказывать действие на нервную систему. Вещество канцерогенно для человека. Может вызвать наследуемые генетические нарушения у людей.

НАЛИЧИЕ ОКИСИ ЭТИЛЕНА ОПРЕДЕЛЯЮТ:

– сигнализатором термохимическим «Щит-2»;

– пневмоакустическим эксплозиметром «Трель-1».

Температура кипения: 11°C

Относительная плотность (вода = 1): 0.9

Растворимость в воде: очень хорошая

Давление паров, кПа при 20°C: 146

Относительная плотность пара (воздух = 1): 1.5

Температура вспышки: Горючий газ

Температура самовоспламенения: 429°C

Пределы взрываемости, объем% в воздухе: 3-100

Смертельная концентрация составляет 1700 мг/м 3 в течение 4 часов.

Источник

Окись этилена

Окись этилена
Общие
Систематическое наименование	окись этилена, оксиран
Традиционные названия	этиленоксид
Химическая формула	C2H4O
Эмпирическая формула	C2H4O
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	газ [1]
Молярная масса	44,0526 г/моль
Плотность	(относительно воды при температуре 10 °C для жидкой окиси этилена) [2] 0,8824 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	−111,3 [3] °C
Температура кипения	10,7 [4] °C
Температура вспышки	[4] °C
Критическая точка	195,8 °C; 7,19 МПа [4]
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	48,19 [5] Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	−51,04 [5] кДж/моль
Удельная теплота испарения	25,82 [4] Дж/кг
Удельная теплота плавления	5,17 [4] Дж/кг
Давление пара	145,8 кПа (при 20 °C) [4]
Оптические свойства
Показатель преломления	1,35965 (при 7 °C) [5]
Классификация
Рег. номер CAS	75-21-8
SMILES	C1CO1
Регистрационный номер EC	200-849-9
RTECS	KX2450000

О́кись 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.

Содержание

История открытия

Этиленоксид был открыт в 1859 году французским химиком-органиком Шарлем Адольфом Вюрцем действием гидроксида калия на 2-хлорэтанол [6] :

Строение и параметры молекулы

Относительную неустойчивость углерод-кислородных связей в молекуле показывает сравнение энергии разрыва двух связей C-O в окиси этилена с энергией разрыва одной связи C-O в этаноле и диметиловом эфире: они близки по значению — разница составляет 12,7 % и 5,9 % соответственно [14] :

Особенности строения молекулы окиси этилена определяют его химическую активность и объясняют лёгкость раскрытия цикла в многочисленных реакциях присоединения (см. раздел «Химические свойства»).

Физические свойства

Некоторые физические константы окиси этилена:

35,8
27,6

57,7
83,6
114,0

Физические свойства жидкой окиси этилена в температурном диапазоне от −40 до 195,8 °C [9] :

Физические свойства паров окиси этилена в температурном диапазоне от 298 до 800 К [9] :

Химические свойства

Далее будут рассмотрены наиболее типичные химические реакции с участием окиси этилена.

Присоединение воды и спиртов

Водные растворы окиси этилена довольно устойчивы и могут длительное время существовать без заметного протекания химической реакции, однако добавление небольшого количества кислоты [24] сразу же приводит к образованию этиленгликоля даже при комнатной температуре:

Обычно, на практике, реакцию проводят при температуре около 60 °C при большом избытке воды, чтобы исключить реакцию образовавшегося этиленгликоля с этиленоксидом, в результате чего образуются ди- и триэтиленгликоли [26] :

Использование щелочных катализаторов может привести к образованию полиэтиленгликоля:

Аналогично протекает реакция со спиртами, в результате чего образуются эфиры этиленгликоля (целлозольвы):

Реакция с низшими спиртами протекает менее активно, чем с водой, требует более жёстких условий (нагревание до 160 °C, давление до 3 МПа) и присутствия кислотного или щелочного катализатора.

Присоединение карбоновых кислот и их производных

При взаимодействии окиси этилена в присутствии катализаторов с карбоновыми кислотами получаются неполные, а с ангидридами кислот — полные эфиры гликолей:

По аналогии возможно и присоединение амидов кислот:

Присоединение аммиака и аминов

Аналогично может протекать реакция и с первичными и вторичными аминами:

Диалкиламиноэтанолы могут дальше реагировать с окисью этилена, образуя аминополиэтиленгликоли [9] :

Триметиламин реагирует с окисью этилена в присутствии воды, образуя холин [29] :

Ароматические первичные и вторичные амины также реагируют с окисью этилена, образуя соответствующие ариламиноспирты.

Присоединение галогеноводородов

Окись этилена легко реагирует с водными растворами галогеноводородов HCl, HBr и HI [30] с образованием галогенгидринов:

Реакция с галогеноводородами в водном растворе конкурирует с кислотно катализируемой гидратацией окиси этилена, поэтому всегда в качестве побочного продукта будет образовываться этиленгликоль с примесью диэтиленгликоля. Для получения более чистого продукта, можно проводить реакцию в газовой фазе или в среде органического растворителя.

Галогенгидрины также можно получить, пропуская окись этилена через водные растворы галогенидов металлов [25] :

Присоединение металлорганических соединений

Взаимодействие окиси этилена с магнийорганическими соединениями (реактивами Гриньяра) можно рассматривать как нуклеофильное замещение под действием карбаниона металлоорганического соединения. Конечным продуктом реакции будет первичный спирт:

Помимо реактивов Гриньяра по аналогичной схеме присоединяются и другие металлорганические соединения, например, алкиллитий:

Прочие реакции присоединения

Присоединение цианистого водорода

Этиленоксид легко вступает в реакцию с цианистым водородом с образованием этиленциангидрина:

Вместо HCN можно применять охлаждённый (10—20 °C) водный раствор цианида кальция [33] :

Этиленциангидрин легко теряет воду, образуя акрилонитрил:

Присоединение сероводорода и меркаптанов

Взаимодействуя с сероводородом, окись этилена образует 2-меркаптоэтанол и тиодигликоль, с алкилмеркаптанами получается 2-алкилмеркаптоэтанол:

Избыток окиси этилена с водным раствором сероводорода приводит к трис-(гидроксиэтил)сульфония гидроксиду:

Присоединение азотистой и азотной кислот

Взаимодействие окиси этилена с водными растворами нитритов бария, кальция, магния или цинка, а также с раствором нитрита натрия с углекислым газом, приводит к образованию 2-нитроэтанола [34] :

Реакция окиси этилена с азотной кислотой приводит к моно- и динитрогликолю [35] :

Реакция с соединениями, содержащими активную метиленовую группу

Реакция окиси этилена с соединениями, содержащими активную метиленовую группу, в присутствии алкоголятов приводит к образованию бутиролактонов [36] :

Присоединение к ароматическим соединениям

Окись этилена вступает в реакцию Фриделя — Крафтса с бензолом с образованием фенилэтилового спирта:

Реакции синтеза краун-эфиров

С помощью окиси этилена можно получить ряд многочленных гетероциклических соединений, известных как краун-эфиры.

Один из известных методов заключается в катионной циклополимеризации окиси этилена с ограничением размера образующегося цикла [38] :

Интересной является реакция окиси этилена с SO₂ в присутствии солей цезия, приводящая к образованию одиннадцатичленного гетероциклического соединения, обладающего комплексообразующими свойствами краун-эфиров [39] :

Реакция изомеризации

При нагревании окиси этилена при температуре около 400 °C или 150—300 °C в присутствии катализаторов (Al₂O₃, H₃PO₄ и пр.) происходит изомеризация в ацетальдегид [40] :

Радикальный механизм, предложенный Бенсоном (англ. Sidney W. Benson ) для объяснения реакции, происходящей в газовой фазе, включает в себя следующие стадии [41] [42] :

Реакции восстановления

Окись этилена может быть подвергнута гидрированию с образованием этилового спирта в присутствии катализатора:

Окись этилена может также восстанавливаться водородом в момент выделения (реакция цинковой пыли с уксусной кислотой) до этилена (выход до 70 %) [44] :

Реакции окисления

Окись этилена может быть окислена в зависимости от условий до гликолевой кислоты или до диоксида углерода:

Реакции димеризации

В присутствии кислотных катализаторов можно провести димеризацию окиси этилена с образованием диоксана:

Механизм реакции выглядит следующим образом [43] :

Реакция димеризации не является селективной, так как в ходе её проведения всегда образуются побочные продукты и, в частности, ацетальдегид (вследствие реакции изомеризации).

Реакции полимеризации

Катионная полимеризация окиси этилена протекает под действием протонных кислот (HClO₄, HCl), кислот Льюиса (SnCl₄, BF₃ и пр.), металлорганических соединений или более сложных, многокомпонентных составов [48] :

На первой стадии происходит инициация катализатора (MX_m) под действием алкил- или ацилгалогенида или соединения с активным атомом водорода, обычно воды, спирта или гликоля:

Образующийся активный комплекс вступает в реакцию с окисью этилена по S_N2-механизму:

Механизм реакции выглядит следующим образом [49] :

Термическое разложение

Инициация цепи, в отличие от реакции изомеризации, происходит в основном следующим образом [51] :

Проводя термическую деструкцию окиси этилена в присутствии соединений переходных металлов в качестве катализаторов, можно не только уменьшить её температуру, но и получить в качестве основного продукта этилен, то есть фактически провести реакцию обратную синтезу окиси этилена прямым окислением.

Прочие реакции

Под действием тиоцианат-ионов или тиомочевины окись этилена превращается в тииран (сульфид этилена) [52] :

Пентахлорид фосфора, взаимодействуя с окисью этилена, образует дихлорэтан [25] :

Трихлорид фосфора с окисью этилена образует хлорэтиловые эфиры фосфористой кислоты [25] :

Продуктом реакции оксида этилена с хлорангидридами карбоновых кислот в присутствии иодида натрия является сложный йодэтильный эфир [53] :

При нагревании окиси этилена с двуокисью углерода в среде неполярного растворителя при 100 °C в присутствии бис-(трифенилфосфин)-никеля(0) образуется этиленкарбонат [54] :

Реакция окиси этилена с формальдегидом в присутствии катализатора при температуре 80—150 °C приводит к образованию 1,3-диоксолана [56] :

Каталитическое гидроформилирование окиси этилена приводит к образованию гидроксипропаналя и далее пропан-1,3-диола [57] :

Лабораторные методы получения

Дегидрохлорирование этиленхлоргидрина или его производных

Дегидрохлорирование этиленхлоргидрина, открытое ещё Вюрцем, до сих пор остаётся одним из распространённых лабораторных методов получения окиси этилена:

В свою очередь, в лаборатории этиленхлоргидрин получают одним из перечисленных ниже методов [58] :

Удобным и одним из старейших препаративных методов получения окиси этилена является действие щёлочи на хлорэтилацетат [59] :

С высоким выходом (до 90 %) можно получить окись этилена действием оксида кальция (с другими щелочами выход реакции снижается) на этилгипохлорит [59] :

В свою очередь, этилгипохлорит получают по реакции:

Прямое окисление этилена пероксикислотами

Для эпоксидирования этилена в лабораторных условиях используют пероксикислоты, например, пероксибензойную или мета-хлорпероксибензойную кислоты [60] :

Прочие препаративные методы

Среди прочих препаративных методов можно отметить следующие [59] :

Из последних публикаций упомянем использование смешанного литий-серебро-алюминиевого катализатора для прямого окисления этанола в окись этилена [61] :

Промышленное производство

История промышленного производства окиси этилена

Хлоргидриновый процесс производства окиси этилена

Технологически хлоргидриновый процесс состоит из следующих этапов:

На практике окись этилена получают непрерывным методом. В первой реакционной колонне происходит гипохлорирование этилена с образованием этиленхлоргидрина [67] :

Далее водный раствор этиленхлоргидрина поступает во вторую реакционную колонну, где он вступает в реакцию с 30%-м раствором гидроксида кальция при температуре 100 °C [67] :

Процесс производства окиси этилена прямым окислением этилена

Использование метода прямого окисления этилена в мировой промышленности

Химия и кинетика процесса прямого окисления этилена

Формально процесс прямого окисления этилена в присутствии серебряного катализатора можно записать в виде уравнения:

Вместе с тем, изучая практический процесс проведения реакции, можно наблюдать значительное количество углекислого газа и воды в её продуктах, что можно было бы объяснить полным окислением этилена или окиси этилена:

Процесс гетерогенного каталитического окисления этилена был изучен P. A. Kilty и W. M. H. Sachtler, которые предположили для него следующий механизм [75] :

Здесь (ads) — частицы, адсорбированные на поверхности катализатора; (adj) — частицы серебра, непосредственно граничащие с атомами кислорода.

Общая схема реакции будет выглядеть следующим образом:

Несмотря на существование единого фундаментального химического процесса каталитического окисления этилена, на практике существуют две различные технологические схемы окисления: более старая, предполагающая использование воздуха, и новая с использованием кислорода (>95 %).

Сравнительный анализ двух схем представлен в нижеследующей таблице [9] :

Помимо общеэкономических соображений, преимущество окисления этилена кислородом заключается в следующем [77] :

Мировое производство окиси этилена

Оксид этилена является одним из крупнейших по объёму органических полупродуктов мирового химического производства, уступая лишь этилену (113 млн тонн в 2008 году [78] ), пропилену (73 млн тонн в 2008 году [79] ), этанолу (52 млн тонн в 2008 году [80] ), бензолу (41 млн тонн в 2008 году [81] ), метанолу (40 млн тонн в 2008 году [82] ), терефталевой кислоте (39 млн тонн в 2008 году [83] ), винилхлориду (36,7 млн тонн в 2008 году [84] ), дихлорэтану (36,6 млн тонн в 2008 году [85] ), этилбензолу (29,2 млн тонн в 2008 году [86] ), п-ксилолу (28 млн тонн в 2008 году [87] ), стиролу (26 млн тонн в 2008 году [88] ), н-бутилену (21 млн тонн в 2008 году [89] ) и толуолу (20 млн тонн в 2008 году [90] ).

По состоянию на 2004 год мировое производство окиси этилена по регионам выглядит следующим образом [93] :

Крупнейшие мировые производители окиси этилена по объёму производственных мощностей, по состоянию на 2006 год (№ 1, 2, 5, 6), 2008—2009 гг. (№ 3, 4, 7):

Производство окиси этилена в России

Производство окиси этилена в России осуществляется на следующих предприятиях:

Применение

Основным направлением использования окиси этилена является получение этиленгликолей [112] : 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 [113] :

Производство этиленгликоля

В промышленности этиленгликоль получают некаталитической гидратацией окиси этилена при температуре до 200 °C и давлении 1,5—2 МПа [116] :

Другой метод: реакция окиси этилена и CO₂ с промежуточным получением этиленкарбоната (температура 80—120 °C и давление 2—5 МПа) и его последующий гидролиз с декарбоксилированием [116] :

В настоящий момент самыми современными технологиями производства этиленгликоля в мире являются [118] :

Производство эфиров гликолей

Химическая схема производства заключается в реакции соответствующего спирта с окисью этилена:

Реакция моноэфиров с кислотой или её ангидридом приводит к образованию соответствующих сложных эфиров:

Производство этаноламинов

В промышленности этаноламины (моно-, ди- и триэтаноламины) получают по реакции аммиака с окисью этилена в безводной среде при температуре 40—70 °C, давлении 1,5—3,5 МПа [121] :

В процессе реакции образуются все три этаноламина, при этом аммиак и часть моноэтаноламина подвергаются рециркуляции. Разделение готовых продуктов осуществляется с помощью вакуумной дистилляции.

Аналогично получают и различные гидроксиалкиламины:

Производство этоксилатов

Производство этоксилатов в промышленности осуществляют прямой реакцией высших спиртов, кислот или аминов с окисью этилена в присутствии щелочного катализатора при температуре 120—180 °C.

The BUSS LOOP® reactors technology представляет собой непрерывный процесс, включающий в себя три стадии [124] :

Производство акрилонитрила

Прочие направления использования

Идентификация окиси этилена

Простейшей качественной реакцией может служить свойство окиси этилена осаждать нерастворимые гидроксиды металлов при его пропускании через водные растворы солей, например:

По аналогии, пропуская воздух через водный раствор некоторых солей натрия или калия (хлориды, иодиды, тиосульфаты и др.) с добавлением фенолфталеина, окись этилена обнаруживается по появлению ярко-розовой окраски индикатора [131] :

Существует множество других методов идентификации окиси этилена в присутствии различных сопутствующих веществ, среди которых можно упомянуть [131] :

Огне- и пожароопасность

Температура самовоспламенения составляет 429 °C; минимальное огнеопасное содержание в воздухе: 2,7 % об. [133]

Физиологическое воздействие

Действие на микроорганизмы

Дезинфицирующее действие окиси этилена по своему эффекту схоже с температурной стерилизацией, с тем различием, что окись этилена воздействует на объекты преимущественно поверхностно из-за его ограниченной проникающей способности.

Действие на человека и животных

Значения средних летальных доз окиси этилена в отношении некоторых животных:

Гигиенические нормативы

Основные российские гигиенические нормативы для окиси этилена [143] :

Предельное содержание окиси этилена в атмосферном воздухе по нормативам США (American Conference of Governmental and Industrial Hygienists): 1,8 мг/м³ [144]

Источник