Пошук

Хладагент пропиленгликоль

Пропиленгликоль

Пропиленгликоль – это соединение органической природы, ациклический двухатомный спирт. Традиционное название образуется от двух слов: пропилен (углеводородный радикал) и гликоль (двухатомный спирт). Синонимические названия: монопропиленгликоль, 1,2-пропандиол, 1,2-дигидроксипропан, пропан-1,2-диол. Сокращения: ПГ, PG, PGI.

Применяется в пищевой промышленности, при изготовлении теплоносителей и тормозных жидкостей. Может выступать пластификатором, дезинфектантом, а также способствовать выполнению ряда иных задач в различных направлениях.

Далее мы детально остановимся на таких вопросах: каковы физические и химические свойства этого вещества, в каких отраслях и для каких целей его задействуют. Также детально рассмотрим его роль в качестве хладагента для молочной промышленности, пивоварения, систем отопления и т.д.

Физико-химические свойства, получение и хранение пропиленгликоля

Пропиленгликолю характерны жидкое состояние, вязкая текстура и сладковатый вкус. Цвето-ароматические параметры, как правило, отсутствуют, но иногда возможен легкий специфический запах. Данное соединение гигроскопично, то есть с легкостью поглощает воду.

Это отличный растворитель для гидрофильных и гидрофобных веществ. Первые, в частности соли, сахара и аминокислоты, хорошо растворяются в воде, вторые в ней почти не растворимы. Так, пропиленгликоль активно задействуется в процессах получения р-воров хим. веществ, которые один в другом не растворяются.

Молярная масса – 76,09 г/моль, плотность – 1,0363 г/см³. Термосвойства: t плавления – -60 °C, t кипения – 187,4 °C, t вспышки – 107 °C. Формула: С3H8O2.

ПГ не обладает токсическим воздействием. Попадая в организм, не провоцирует отравлений. Также не несет опасности, если его долго вдыхать. Считается безопасным, экологически чистым продуктом. Все эти характеристики объясняют, почему в наше время все чаще отдают предпочтение именно эфирам пропиленгликоля, а не этиленгликоля – вещества более вредного и токсичного.

Получение рассматриваемого материала осуществляют из нефтепродуктов в ходе дистилляции и очистки с последующей апробацией. Основной способ синтеза выглядит так: гидратация окиси пропилена при t 160-200 °C и давлении 1,6 МПа. На выходе образуется ряд веществ. Основную часть занимает пропиленгликоль – 85,5 %. Также появляются дипропиленгликоль (13 %) и трипропиленгликоль (1,5 %). Выделение гликолей происходит в вакууме на ректификационном колонном аппарате.

Как хранить пропиленгликоль?

Хранится технический продукт 12-60 месяцев со дня производства, пищевой – около 2 лет. Если после длительного хранения анализ качества показал норму, применение может продолжаться. Что касается хранения в ходе транспортировки, то оно должно осуществляться в стальных емкостях с толстым внутренним слоем фенольного лака. Для продолжительных периодов подойдет тара из алюминия или нержавеющей стали.

Если говорить о концентрированном PG, то он горючий, пожаро- и взрывоопасен. Если при хранении произойдет возгорание, для тушения можно использовать тонкораспыленную воду, пенные и порошковые составы. В то же время, водные пропиленгликолевые растворы (теплоносители) негорючие. Их тушить не придется.

При работе стоит учитывать тот факт, что перегрев пропиленгликолесодержащих р-воров приводит к разложению их составляющих. Это, в свою очередь, является причиной ухудшения их теплофизических качеств.

Пропиленгликоль: широта применения

Данный реактив по всему миру активно используется в пищепроме, фармацевтике и косметологии. Известен как добавка к пище под кодом Е1520. Высокочистый пропиленгликоль придает пищевым продуктам необходимые свойства. Как краситель, ароматизатор или вкусовая добавка отвечает за нужный окрас/запах/вкус. В роли консерванта продлевает сроки хранения пищи (имеет умеренные консервирующие и бактерицидные свойства). Кроме того, обеспечивает необходимое качество и консистенцию. Служит популярным увлажнителем табака. Как растворитель задействуется для растворения пищевых добавок, в экстракции различных натуральных ароматизирующих материалов и синтетических веществ, необходимых для изготовления паст, мазей и т.д. Может выступать носителем, диспергатором, смягчающим и увлажняющим (влагоудерживающим) агентом в большом количестве косметики, призванной смягчать и увлажнять кожу. С его участием сегодня производят множество уходовых и декоративных косметических средств, в частности: шампуни, лосьоны, кремы, помады и др.

Вот еще ряд процессов, где часто не обходятся без ПГ:

– создание ненасыщенных полиэфирных смол для строительства и автомобильной сферы, а также эластичных полиуретанов и алкидных смол;

– дезинфекционная обработка помещений пищевых предприятий, путем распыления аэрозольного пропиленгликоля в воздушном пространстве;

– производство целлофана и ПВХ-пленок (служит пластификатором);

– реализация визуальных эффектов, с помощью дымомашин, на различных праздниках, шоу, концертах, при съемках фильмов и т.д.;

– изготовление жидкостей для электронных парогенераторов, сигарет.

Но, все же, хотим остановиться более детально не на перечисленных отраслях применения этого вещества, а на его роли при создании таких продуктов, как теплоносители, антифризы, тормозные жидкости и антиобледенители. Поэтому дальше поговорим именно об этом.

Зачем нужны промышленные теплоносители и какими они бывают?

Современный пищепром далеко не тот, который был несколько десятков лет назад. Технологии постоянно совершенствуются, на смену вчерашним, грубо говоря, достижениям приходят совсем новые, оставляя предыдущие варианты в истории. Сегодня любое пищевое предприятие сложно представить без холодильных установок. Промышленный холод нужен и важен.

Крупные пром. предприятия с огромным числом отдаленных холодопотребителей, в частности молокозаводы, мясокомбинаты, пивзаводы и др., супермаркеты с централизованным холодоснабжением – все задействуют системы с промежуточным хладоносителем (теплоносителем). Зачем нужен промежуточный хладоноситель? Какова его роль в теплообменном процессе? Он необходим для того, чтобы забирать тепло от объекта, который подлежит охлаждению, и перемещать его к холодильному агрегату, который непосредственно создает искусственный холод, используя хладагент.

Благодаря промежуточному хладоносителю реализуются следующие преимущества:

– существенное уменьшение объема хладагента в системе;

– предотвращение соприкосновения хладагента с пищей;

– локализация возможных аварийных ситуаций с утечкой хладоносителя в машинное отделение;

– упрощение регулировки температурного режима на объектах, которые охлаждаются;

– обеспечение легкости эксплуатации холодильников;

– поэтапное введение системы в работу и наращивание числа потребителей холода.

Вещества, которые могут использоваться в роли промежуточного хладоносителя:

– вода. Имеет немало плюсов: доступность, нетоксичность, отличные теплофизические параметры, возможность контакта с преимущественным количеством пищевых продуктов. Но нельзя не учитывать и один существенный недостаток: ограниченный диапазон температур для применения – не меньше 0 °С. Если температура будет ниже, вода превратится в лед, который, в свою очередь, приведет к внутреннему давлению, способному повредить оборудование;

– этанол. Характеризуется обильной испаряемостью и горючестью. Кроме того, в последнее время в Украине к нему несколько затруднен доступ. Так что, в целом, использоваться может, но широкого распространения в этом сегменте не получил;

– растворы неорганических солей. Задействуются нередко, так как достаточно экономичны. Однако являются коррозиоактивными, а поэтому способны приводить к неполадкам оборудования. В результате расходы на ремонт техники могут значительно превысить те суммы, которые удается сэкономить на покупке хладоносителя данной группы;

глицерин. Два ключевых параметра: экобезопасность и высокая вязкость. С первым все понятно, безопасно, значит хорошо. Что касается второго, то стоит учитывать, что умеренные и низкие температуры значительно повышают вязкость, в результате чего увеличивается нагрузка на оборудование, рабочие ресурсы техники минимизируются. Иногда может даже возникнуть необходимость в установке добавочного насоса, помогающего циркуляции хладоносителя;

– водные р-воры этилен- и пропиленгликолей. Им под силу гарантировать надежную работу оборудования при умеренно низкой t в течение долгого периода.

Этиленгликоль активно применяется при создании машинных антифризов. Также рекомендован для теплообменной техники (отопительных, кондиционирующих систем и т.д.). Но нельзя не учитывать тот факт, что данное соединение токсично, поэтому к применению его в пищепроме следует отнестись с осторожностью. Возможно, даже лучше от подобного отказаться, как это делают американские, немецкие, французские и другие предприятия. Развитые страны не используют этиленгликоль в быту и даже в автомобилях. Нам с вами есть над чем задуматься.

Пропиленгликоль в рассматриваемом сегменте намного ярче, чем этиленгликоль. Он совместил его достоинства с отсутствием недостатков. Поэтому широко задействуется в фармацевтике, пищепроме, табачном направлении, при изготовлении косметических средств, пластических масс, полиэфирных смол и многих других продуктов.

ПГ – популярный охладитель молока, пива, вина и прочих жидкостей. Охлаждает путем принудительной циркуляции, обычно, 30 % водным раствором, размещающимся в змеевиках. Неплотность системы – не беда. Небольшие утечки не страшны, ввиду отсутствия токсического влияния указанного вещества. 0,25 % раствор не меняет вкус, 30 % позволяет довести t охладителя до -12,8 °С (для сравнения: вода – лишь до t 1,1 °С).

Нюанс, который важно учитывать, в частности при охлаждении пива находящимся в трубках хладагентом: охлаждайте до температуры на 3-4°С ниже, нежели требуется. Пока он заполнит накопитель и дойдет к ЦКТ, температурная разница сгладится.

Хладоносители пропиленгликолевые растворы

Что касается ПГ в роли хладоносителя, то здесь важно рассмотреть такой парамаетр, как t замерзания. Теоретически данное вещество замерзает при -60 °С. Но практика показывает, что у чистого пропиленгликоля значительно повышаются вязкость и неподвижность при не таких уж и больших отрицательных t. Это объясняет, почему хладоносителем чаще всего выступает не сам материал, а его водные растворы с t замерзания варьируемой, в зависимости от концентрации пропиленгликоля.

Пропиленгликолевые хладоносители имеют множество плюсов, поэтому в последнее время очень активно внедряются на предприятиях пищевой промышленности (молокозаводах, пивоварнях и прочих) не только в США, Европе, но и в Украине. Оптимальный t диапазон применения теплоносителей на основе пропиленгликоля – до -33 °С.

Что важно для пищевых производств, так это то, что ПГ – зарегистрированная добавка к пище. Так автоматически решается вопрос о безопасности данного хим. продукта. К тому же, он лишен вкуса, цвета и запаха, а поэтому при непреднамеренном контакте с пищевыми продуктами, никак не изменяет их характеристик. К примеру, мороженое не станет соленым, а минеральная вода горькой, если в качестве хладоносителя будет задействован 1,2-дигидроксипропан.

Также хотим отметить повышенную пожарную безопасность на предприятиях, которые используют ПГ. Его растворы в вышеуказанном температурном режиме не горючи.

А что по поводу коррозионной активности? Само вещество проявляет слабую агрессию по отношению к металлам. Если при создании теплоносителя использовать воду, подготовленную специальным образом (прошедшую дистилляцию или лишенную солей), а также ингибирующие коррозию всяческих металлов добавки, коррозионное воздействие можно свести к минимуму. Более того, в роли ПАВ пропиленгликоль способен растворять и вымывать отложения, которые скапливаются внутри, а также смазывать элементы охлаждающей системы.

И еще. Пропиленгликолевые хладоносители характеризуются достаточно продолжительным периодом эксплуатации. Когда закончится срок годности, не понадобится сразу же осуществлять замену. Можно будет периодически контролировать состояние вещества и использовать его до того времени, пока результат контроля не просигнализирует о необходимости замены.

Как видите, в производстве теплоносителей и хладагентов пропан-1,2-диол занимает лидерские позиции. Благодаря ему можно создавать экологические, пожаро- и взрывобезопасные водные р-воры, теплоносители для молокозаводов, пивоварен и прочих предприятий пищепрома. Содержание главного компонента в растворе может отличаться, в зависимости от климатических условий применения: 31-55 % для задействования при t от -15 до -40 °C.

Зависимость t замерзания р-вора от концентрации – важный теплофизический фактор ПГ-раствора, которому свойственен нелинейный характер. При концентрации 70 % температурный минимум составляет -60°C. Если концентрацию доводить до 98 %, t будет практически постоянной – -60 °C. А так как от процента пропиленгликоля, входящего в состав теплоносителя, зависит стоимость продукта, совсем не целесообразно создавать рабочие материалы с концентрацией, превышающей 70 %.

Пропиленгликоль для систем отопления и кондиционирования

Монопропиленгликоль – это также на сегодняшний день один из популярнейших теплоносителей для отопительных и кондиционирующих систем жилых и нежилых (в т.ч. складов, где хранятся пищевые продукты) помещений. Реализация процесса теплообмена благодаря ему происходит эффективно и безопасно.

Рабочий раствор = до 50 % ПГ + до 50 % вода. Также некоторый объем может приходиться на карбоксилатные присадки (не более 5 %). Такой состав обеспечивает выдерживание температурного диапазона -40-100 °C, ввиду чего теплоноситель считается одним из наиболее надежных в переменчивом климате.

Чтобы пропиленгликоль для системы отопления порадовал по максимуму, учтите его тех. описание, хим. состав и все другие характеристики. Стоит знать, что этот теплоноситель более хим. активен и оперативнее начинает реагировать с поверхностями и прочими веществами. Такое положение вещей объясняет необходимость использовать дополнительные компоненты – спец. присадки-нейтрализаторы окисления и функциональные добавки (стабилизаторы, антикоррозионные, противонакипные агенты…).

Обратите внимание! Пропиленгликолевый р-вор нельзя применять в тех системах, где присутствуют цинковые элементы, иначе может произойти отслоение материала. Что касается пластика, текстиля и прочего, то на них 1,2-пропандиол агрессивно не реагирует.

Преимущества ПГ для систем отопления:

– быстрое растворение + отличное смешивание с иными веществами;

– существенное снижение t замерзания исходника;

– хорошее влаговпитывание с поверхности и с воздушного пространства;

– низкая t кристаллизации;

– нетоксичность и пожаробезопасность;

– легкое разложение, отсутствие вредного воздействия на людей и окружающую среду.

Что ж, теперь можно подвести итоги. Пропиленгликоль – это материал, имеющий огромное значение для различных промышленных направлений, особенно для тех, которым важен качественный, эффективный и безопасный процесс охлаждения. Сегодня это вещество является одним из самых популярных хладоносителей и основным рабочим материалом для многих систем отопления и кондиционирования. Оно обладает массой уникальных свойств, о которых мы вам детально рассказали, поэтому его популярность не то, что фиксировано большая, но и постоянно увеличивается.

Остановить выбор на хладагенте пропиленгликоле – 100 % не прогадать!

Поделиться



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *