تری‌اتیلن گلایکول (TEG)؛ معرفی، خواص و کاربردهای صنعتی

معرفی محصول

تری‌اتیلن گلایکول (Triethylene Glycol) با نام اختصاری TEG، یکی از اعضای خانواده گلایکول‌های اتیلنی و ترکیبی آلی از گروه دی‌ال‌های اتری است. این ماده معمولاً به‌صورت مایعی شفاف، بی‌رنگ، ویسکوز و تقریباً بی‌بو مشاهده می‌شود و به دلیل نقطه جوش بالا، فراریت پایین در دمای محیط، قابلیت امتزاج کامل با آب و وجود گروه‌های عاملی هیدروکسیل، در طیف وسیعی از فرایندهای شیمیایی و صنعتی کاربرد دارد.

تری‌اتیلن گلایکول در ساختار مولکولی خود دارای دو گروه هیدروکسیل انتهایی و دو پیوند اتری است. این ساختار، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاصی به آن می‌دهد و امکان استفاده از آن را به‌عنوان حلال، ماده واسطه شیمیایی، جزء فرمولاسیون و سیال فرایندی فراهم می‌کند.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای صنعتی TEG، آب‌زدایی گاز طبیعی در واحدهای فرآورش گاز است. در این فرایند، تری‌اتیلن گلایکول با جذب آب از جریان گاز، به کاهش رطوبت گاز کمک می‌کند. نقطه جوش بالا و فراریت پایین آن نیز برای بازیابی گلایکول در واحد احیا و کاهش اتلاف حلال اهمیت دارند.

علاوه بر صنایع گاز، TEG در تولید برخی رزین‌های پلی‌استر، مشتقات استری، نرم‌کننده‌ها، روان‌کننده‌ها، حلال‌های صنعتی، سیالات انتقال حرارت و برخی فرمولاسیون‌های کمک‌آسیاب سیمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. انتخاب این ماده برای هر کاربرد باید با توجه به گرید، خلوص، میزان آب، ترکیب ناخالصی‌ها و الزامات فنی فرایند انجام شود.

ساختار شیمیایی و مشخصات عمومی

نام شیمیایی: تری‌اتیلن گلایکول

نام انگلیسی: Triethylene Glycol

نام اختصاری: TEG

نام‌های دیگر: تری‌گلایکول، ۲-[۲-(۲-هیدروکسی‌اتوکسی)اتوکسی]اتانول

شماره CAS: 112-27-6

فرمول مولکولی: C₆H₁₄O₄

جرم مولی: 150.17 گرم بر مول

ساختار شیمیایی:

HO–CH₂–CH₂–O–CH₂–CH₂–O–CH₂–CH₂–OH

این ساختار شامل دو گروه هیدروکسیل انتهایی و دو اتم اکسیژن اتری است. گروه‌های هیدروکسیل در تشکیل پیوند هیدروژنی و انجام واکنش‌های شیمیایی مانند استریفیکاسیون نقش دارند. پیوندهای اتری نیز در تعیین قطبیت، حلالیت و رفتار مولکولی این ماده مؤثر هستند.

خواص فیزیکی و شیمیایی

تری‌اتیلن گلایکول مایعی قطبی و جاذب رطوبت است که با آب به‌طور کامل امتزاج‌پذیر است. این ماده در مقایسه با مونو اتیلن گلایکول و دی‌اتیلن گلایکول، جرم مولی و نقطه جوش بالاتری دارد و معمولاً ویسکوزیته بیشتری نشان می‌دهد.

نقطه جوش مرجع TEG در فشار اتمسفری حدود ۲۸۵ درجه سانتی‌گراد و نقطه ذوب آن حدود منفی ۷ درجه سانتی‌گراد است. چگالی آن نیز در دماهای متداول اندازه‌گیری در حدود ۱٫۱۲ تا ۱٫۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب قرار می‌گیرد. مقدار دقیق هر خاصیت به دمای اندازه‌گیری، ترکیب نمونه، خلوص و روش آزمون وابسته است.

این ویژگی‌ها، به‌ویژه نقطه جوش بالا و فشار بخار پایین، برای فرایندهایی که به یک مایع قطبی با فراریت نسبتاً کم نیاز دارند، اهمیت دارند.

کاربردهای صنعتی تری‌اتیلن گلایکول

۱. آب‌زدایی گاز طبیعی

یکی از مهم‌ترین کاربردهای TEG در صنایع نفت و گاز، حذف رطوبت از گاز طبیعی است. در واحدهای آب‌زدایی جذبی، گاز مرطوب با گلایکول کم‌آب تماس پیدا می‌کند و بخشی از آب موجود در گاز به فاز مایع منتقل می‌شود.

گلایکول غنی از آب سپس به واحد احیا ارسال می‌شود. با استفاده از گرما و کنترل شرایط عملیاتی، آب از گلایکول جدا شده و گلایکول احیاشده به فرایند بازمی‌گردد.

عملکرد واحد به عواملی مانند غلظت گلایکول ورودی، دمای تماس، فشار، دبی گاز، طراحی برج، تعداد مراحل تماس، دمای احیا و میزان اتلاف گلایکول وابسته است.

کیفیت TEG، به‌ویژه میزان آب، ناخالصی‌ها، محصولات تخریب و ترکیبات تجمع‌یافته در مدار، بر عملکرد واحد و کیفیت گاز خروجی تأثیر می‌گذارد.

۲. تولید رزین‌های پلی‌استر

تری‌اتیلن گلایکول می‌تواند به‌عنوان یکی از مواد اولیه در تولید برخی رزین‌های پلی‌استر و پلی‌استرهای غیراشباع استفاده شود. گروه‌های هیدروکسیل آن در واکنش با اسیدهای کربوکسیلیک یا مشتقات مناسب آن‌ها شرکت می‌کنند.

ورود TEG به ساختار پلیمر می‌تواند بر انعطاف‌پذیری زنجیره، قطبیت، رفتار حرارتی و برخی خواص مکانیکی محصول نهایی اثر بگذارد. جهت و شدت این تغییرات به نوع اسید، سایر مواد اولیه، نسبت مولی، وزن مولکولی هدف و شرایط واکنش وابسته است.

۳. تولید نرم‌کننده‌ها و مشتقات استری

تری‌اتیلن گلایکول در تولید برخی استرهای آلی و مشتقات شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مشتقات، بسته به ساختار مولکولی، می‌توانند در فرمولاسیون‌های صنعتی و برخی سامانه‌های پلیمری کاربرد داشته باشند.

باید میان مصرف مستقیم TEG در یک فرمولاسیون و استفاده از آن به‌عنوان ماده اولیه برای سنتز یک استر تفاوت قائل شد؛ زیرا خواص، سازگاری و الزامات ایمنی محصول نهایی ممکن است کاملاً متفاوت باشند.

۴. حلال‌های صنعتی و فرمولاسیون‌های تخصصی

قطبیت مناسب، امتزاج‌پذیری با آب و فراریت نسبتاً پایین، TEG را برای بررسی در برخی فرمولاسیون‌های صنعتی مناسب می‌سازد. در این کاربردها، انتخاب ماده به حلالیت ترکیبات هدف، ویسکوزیته، سرعت تبخیر، سازگاری شیمیایی و شرایط فرایند وابسته است.

TEG در برخی فرمولاسیون‌های تخصصی، از جمله سامانه‌های مرتبط با جوهرهای چاپ و پاک‌سازی تجهیزات، نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ با این حال، مناسب‌بودن آن باید برای کاربرد و فرمولاسیون مشخص تأیید شود.

۵. سیالات انتقال حرارت و خنک‌کننده‌ها

تری‌اتیلن گلایکول در برخی سامانه‌های سیال صنعتی و انتقال حرارت قابل بررسی است. ویژگی‌های حرارتی، ویسکوزیته، رفتار در دماهای پایین، سازگاری با تجهیزات و پایداری شیمیایی باید پیش از انتخاب بررسی شوند.

TEG نباید بدون ارزیابی مهندسی، جایگزین مستقیم هر نوع سیال انتقال حرارت یا ضدیخ تلقی شود. عملکرد مخلوط‌های آبی آن با ترکیب، غلظت، دما و مواد افزودنی تغییر می‌کند.

۶. افزودنی‌های کمک‌آسیاب سیمان

برخی ترکیبات گلیکولی، از جمله تری‌اتیلن گلایکول، در فرمولاسیون کمک‌آسیاب سیمان به کار می‌روند. این مواد ممکن است بر تجمع ذرات، رفتار آسیاب‌پذیری و عملکرد فرایند آسیاب تأثیر بگذارند.

اثربخشی TEG به نوع سیمان، ترکیب مواد اولیه، طراحی افزودنی، مقدار مصرف و شرایط آسیاب وابسته است. انتخاب مقدار مصرف باید بر اساس آزمون‌های آزمایشگاهی و صنعتی انجام شود.

۷. روان‌کننده‌ها و مواد شیمیایی واسطه

تری‌اتیلن گلایکول می‌تواند در تولید برخی مشتقات آلی و فرمولاسیون‌های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. گروه‌های هیدروکسیل آن امکان انجام واکنش‌های شیمیایی مشخص را فراهم می‌کنند و زنجیره اتری آن بر خواص قطبیت و حلالیت محصول اثر می‌گذارد.

کاربرد واقعی ماده باید بر اساس واکنش‌پذیری، سازگاری با سایر اجزا و الزامات محصول نهایی تعیین شود.

مزایای فنی تری‌اتیلن گلایکول

مهم‌ترین ویژگی‌های فنی TEG عبارت‌اند از:

• نقطه جوش بالا و فراریت نسبتاً پایین در دمای محیط.

• امتزاج‌پذیری کامل با آب.

• قابلیت جذب آب که در آب‌زدایی گاز طبیعی اهمیت دارد.

• وجود دو گروه هیدروکسیل برای انجام واکنش‌های شیمیایی منتخب.

• قابلیت استفاده به‌عنوان ماده اولیه در تولید برخی پلی‌استرها و مشتقات استری.

• امکان استفاده در برخی فرمولاسیون‌های صنعتی، سیالات و سامانه‌های شیمیایی تخصصی.

مزایای واقعی محصول باید در شرایط عملیاتی و با توجه به مشخصات فنی گرید مصرفی ارزیابی شوند.

تفاوت TEG با MEG و DEG

مونو اتیلن گلایکول (MEG)، دی‌اتیلن گلایکول (DEG) و تری‌اتیلن گلایکول (TEG) اعضای یک خانواده شیمیایی هستند، اما ساختار و خواص یکسانی ندارند.

MEG دارای دو اتم کربن، DEG دارای چهار اتم کربن و TEG دارای شش اتم کربن است. هر سه ترکیب دو گروه هیدروکسیل دارند، اما تعداد پیوندهای اتری در ساختار آن‌ها متفاوت است.

جرم مولی MEG برابر 62.07، DEG برابر 106.12 و TEG برابر 150.17 گرم بر مول است. نقطه جوش TEG از دو ترکیب دیگر بالاتر است و این ویژگی در کاربردهایی مانند آب‌زدایی گاز طبیعی و فرایندهایی که به فراریت پایین‌تر نیاز دارند اهمیت دارد.

این سه ماده جایگزین مستقیم یکدیگر در تمام کاربردها نیستند و انتخاب آن‌ها باید بر اساس هدف فرایند، خواص موردنیاز و الزامات فنی انجام شود.

کنترل کیفیت و انتخاب گرید

کنترل کیفیت تری‌اتیلن گلایکول باید متناسب با کاربرد نهایی انجام شود. پارامترهای مهم می‌توانند شامل خلوص، میزان آب، رنگ، اسیدیته، چگالی، ضریب شکست و ترکیب ناخالصی‌های گلایکولی باشند.

در کاربرد آب‌زدایی گاز، میزان آب گلایکول ورودی و خروجی، تجمع ناخالصی‌ها و محصولات تخریب و وضعیت مدار گردش گلایکول اهمیت ویژه‌ای دارند.

برای کاربردهای حساس، گواهی آنالیز محموله باید بررسی و نتایج آزمون با مشخصات فنی مصوب مقایسه شود. در صورت نیاز، آزمون‌های تکمیلی باید با روش‌های معتبر و متناسب با ماتریس نمونه انجام شوند.

شرایط نگهداری و حمل‌ونقل

تری‌اتیلن گلایکول باید در ظروف یا مخازن تمیز، دربسته و سازگار با ماده نگهداری شود. از ورود رطوبت، ذرات جامد، آلودگی‌های خارجی و مواد ناسازگار جلوگیری شود.

شرایط ذخیره‌سازی، نوع بسته‌بندی، دمای نگهداری و الزامات حمل‌ونقل باید مطابق برگه اطلاعات ایمنی محصول و دستورالعمل تأمین‌کننده تعیین شوند. در سامانه‌های صنعتی، پاکیزگی تجهیزات انتقال و جلوگیری از آلودگی متقاطع نیز اهمیت دارد.

ایمنی و ملاحظات زیست‌محیطی

با وجود اینکه تری‌اتیلن گلایکول در برخی ارزیابی‌های خطر نسبت به بعضی گلایکول‌های دیگر سمیت خوراکی پایین‌تری نشان داده است، نباید آن را برای مصرف انسانی بی‌خطر فرض کرد. شرایط استفاده و الزامات ایمنی باید بر اساس گرید، مسیر مواجهه و کاربرد نهایی تعیین شوند.

از بلع اتفاقی، تماس کنترل‌نشده و تخلیه مستقیم ماده به محیط زیست جلوگیری شود. استفاده از تجهیزات حفاظت فردی، رعایت بهداشت صنعتی و اجرای دستورالعمل‌های مدیریت نشت ضروری است.

هرگونه استفاده در محصولات غذایی، دارویی، آرایشی یا سایر محصولات مرتبط با مصرف انسانی، مستلزم بررسی اختصاصی گرید، خلوص، مقررات مربوطه و ایمنی کاربرد نهایی است.

جمع‌بندی

تری‌اتیلن گلایکول یک ماده شیمیایی صنعتی با نقطه جوش بالا، فراریت نسبتاً پایین و قابلیت امتزاج کامل با آب است. مهم‌ترین کاربرد آن در صنایع گاز، آب‌زدایی گاز طبیعی است. این ماده همچنین در برخی فرایندهای تولید رزین‌های پلی‌استر، مشتقات استری، سیالات صنعتی و افزودنی‌های کمک‌آسیاب سیمان استفاده می‌شود.

انتخاب صحیح TEG مستلزم بررسی خلوص، میزان آب، ناخالصی‌ها، شرایط عملیاتی و الزامات ایمنی است. شرکت کیمیاگستران سپهر تری‌اتیلن گلایکول را در چارچوب سبد مواد اولیه شیمیایی صنعتی معرفی می‌کند؛ مشخصات نهایی محصول باید بر اساس گرید قابل عرضه و گواهی آنالیز همان محموله تأیید شود.