مقاله بررسی اتیلن اكساید و موارد استفاده آن

مقاله بررسی اتیلن اكساید و موارد استفاده آن

مقاله بررسی اتیلن اكساید و موارد استفاده آن در 10 صفحه ورد قابل ویرایش

تاریخچه:

اتیلن اكساید (Ethylen Oxide) برای اولین بار در سال 1859 توسط میثمی دان فرانسوی چارلز آدولف ورتز (Charles Adolphe Wurtz) بدست آمد. این دانشمند اتیلن اكساید را از تركیب 2- كلرواتانول با یك پایه به دست آورد.

در طول جنگ جهانی اول این ماده از لحاظ صنعتی اهمیت پیدا كرد و از آن برای تولید دو محصول اتیلن گلایكول (خنك كننده رادیاتور) و همچنین ساخت بمب شیمیایی گاز خردل استفاده شد.

در سال 1931 دیگر شیمی دان فرانسوی روشی برای تهیه اتیلن اكساید به طور مستقیم از اتیلن و اكسیژن با استفاده از كاتالیزور نقره پیدا نمود. از سال 1949 تقریباً تمام تولید اتیلن اكساید صنعتی، به همین روش انجام می‎گیرد.

به طور خلاصه، اتیلن اكساید از واكنش اتیلن و اكسیژن روی كاتالیزور و نقره در دمای 200 تا 300 درجة سانتیگراد به دست می‎آید. فشار این فرایند در محدوده 1 تا 2 مگاپاسكال و معادله شیمیایی آن به صورت زیر است:

بازدة این واكنش معمولاً بین 70 تا 80% است. روشهای گوناگونی برای تولید اتیلن اكساید وجود دارد كه از لحاظ صنعتی هیچ یك ارزش روش ذكر شده را ندارند.

موارد استفاده:

گاز اتیلن اكساید، توانایی از بین بردن باكتری ها، قارچ ها و كپك ها را داراست و بنابراین برای استریل كردن موادی كه نمی توان آنها را با استفاده از حرارت استریلیزه نمود، كاربرد فراوانی دارد. (موادی كه در اثر حرارت تخریف می‎شوند) استریلیزه كردن با اتیلن اكساید برای حفاظت ادویه جات در سال 1938 توسط شیمیدان آمریكایی به كار گرفته شد و هنوز هم استفاده می‎شود. علاوه بر این، اتیلن اكساید برای استریلیزه كردن تجهیزات پزشكی مانند باند و لوازم جراحی و بخیه استفاده می‎شود.

بیشترین مصرف اتیلن اكساید به عنوان مادة واسطه در تولید دیگر محصولات شیمیایی است. عمده مصرف آن در تولید اتیلن گلایكول است. اتیلن گلایكول برای تولید پلی استرها (مانند پلی اتیلن ترفتالات) برای ساخت فیبرها، بطری ها و فیلمهای مخصوص و همچنین تولید ضدیخ برای رادیاتور اتومبیل ها به كار می رود. اتیلن اكساید هم علاوه بر مصارف ذكر شده، به عنوان یك ماده واسطه در تولید گسترة وسیعی از مواد شیمیایی مانند اتانول آمین ها، گلایكول اترها برای پوشش سطوح و اتوكسی لات ها برای فرمولاسیون سورفكتانت ها.

اتانول آمین ها را می‎توان از واكنش اتیلن اكساید با آمونیاك به دست آورد. از اتیلن اكساید در تولید شوینده ها نیز استفاده می‎شود.

نكات بهداشتی:

استنشاق اتیلن اكساید سمی است. نشانه های این مسمومیت سردرد و سرگیجه بوده و پیشرفت بیماری با تشدید نشانه های آن و همچنین تشنج همراه است. در ضمن شوك ناگهانی و حالت اغما (كما) نیز به دنبال دارد. تماس اتیلن اكساید با پوست، خارش ایجاد كرده و بخار آن تنفس را مشكل می‌كند. استنشاق بخار آن منجر به پر شدن ریه از این سیال می گردد كه عواقب بدی را به دنبال دارد. حیوانات آزمایشگاهی كه در معرض تماس با این ماده قرار گرفتند، دچار درجات بالایی از سرطان كبد شدند، در حالیكه نشانه ای از سرطان در انسانهایی كه برای مدت طولانی با آن سروكار داشتند و یا مقدار ناچیزی (دوز پائین) از اتیلن اكساید به آنها تزریق شد، دیده نشد. تماس طولانی با اتیلن اكساید ممكن است احتمال بیماری آب مروارید را در انسان تقویت كند. اتیلن اكساید تاثیرات وراثتی بی شماری روی حیوانات دارد و با جهش ژنتیكی نرخ بالایی از سقط جنین را به همراه دارد. تاثیرات وراثتی اتیلن اكساید روی انسانها به خوبی مطالعه نشده است، اما به وضوح معلوم شده است كه تاثیرات مشابهی روی انسانها دارد.

تولید:

خواص فیزیكی اكسید اتیلن

اكسید اتیلن یك گاز بی رنگ است كه در دمای پایین به گاز تبدیل می‎شود. اتیلن اكساید با هر نسبتی با آب، الكل، اتر و حلال های آلی دیگری به هر نستبی قابل امتزاج است. بخار اتیلن اكساید شعله ور و قابل انفجار می‎باشد. خواص فیزیكی اتیلن اكساید در جدول ضمیمه آمده است.

تولید اتیلن اكساید

فرایند تولید اتیلن اكساید هنگامی كه به وسیله اكسید كردن مستقیم كلروهیدرین انجام شود بسیار اقتصادی می‎باشد. دانشمندان آلمانی این روش را در جنگ جهانی اول معرفی كردند. اتحادیه كاربیت در آمریكا اولین كمپانی می‎باشد كه به طور عمده فرایند كلروهیدرین را مورد استفاده قرار داده است. اتحادیه كاربیت همچنین اولین اتحادیه می‎باشد كه فرایند اكسیداسیون مستقیم را به صورت اقتصادی و تجاری درآورده است.

فرایند كلروهیدرین

فرایند كلروهیدرین هنگامی كه از كلرین ارزان قیمت یا كسدیك سود در دسترس تهیه شود از نظر تجاری بسیار جذاب می‎باشد. فرایند كلروهیدرین در حدود 50 تا 60 درصد محصول تولید شده اتیلن اكساید می‎دهد در صورتی كه اكسیداسیون مستقیم تنها 15 درصد اتیلن اكساید از محصول خروجی می‎دهد. یك بیان قابل شرح برای مرحله‌ی هیپوكلردار كردن اینكه ابتدا ما یون كلرید مثبت را به اتیلن اضافه كنیم تا به شكل یون كربونیوم یا كلرونیوم درآید سپس آنها را به وسیله‌ی هیدروكسیل یا یون كلراید شارژ كنیم.

2 كلرواتیلن اتر می‎تواند به وسیله‌ی واكنش اتیلن و كلرین در حضور كلرو هیدرین در دمای بالای 60 درجه اتفاق بیافتد. دو روش مهم صنعتی برای به دست آوردن اتیلن كلروهیدرین كه برای به دست آوردن اتیلن اكساید یك واسطه است وجود دارد. در روش اول اتیلن با آهك هیدروژن دار شده‌ی له شده در دمای 20 درجه‌ی سانتی گراد و تحت فشار 200 اتمسفر مخلوط می‎شود. این مخلوط به مخلوط كن پمپ می‎شود و در آنجا با بخار كلرین برخورد می‌كند و بصورت كلسیم اكسید كلراید ناپایدار درآید و در نهایت اسید هیپوكلروس و كلسیم كلراید می دهد، سپس اسید هیپوكلروس با اتیلن واكنش داده می‎شود.