Все, что нужно знать о пропиленгликоле, в одной статье
Пропиленгликоль сочетает в себе преимущества сходных по структуре веществ, почти не имея их недостатков. Физические свойства и полное отсутствие токсичности позволяют использовать его в совершенно разных областях от теплоносителей до косметики и пищи.
Используется уже 80 лет
Полипропиленгликоль – двухатомный спирт. Это прозрачная жидкость без запаха со сладковатым вкусом плотностью ниже, чем у близких продуктов – этиленгликоля и глицерина, но более вязкая. Благодаря очень простой химической структуре, пропиленгликоль стал одним из ключевых крупнотоннажных продуктов основного органического синтеза.
История его применения насчитывает более 80 лет, хотя открыт он был гораздо раньше – в середине 19 века. В 1856 году французский химик Шарль Вюрц смог сначала синтезировать первый из двухатомных спиртов– этиленгликоль, а затем его гомологи – пропиленгликоль и бутиленгликоль.
Тогда способом получения стал гидролиз калиевой щелочью пропиленгликольдиацетата, синтезированного из дибромпропана при взаимодействии с ацетатом серебра. Сейчас основная технология производства – гидратация окиси пропилена при температуре от 160 ℃ до 200 ℃ при давлении около 1,6 Мпа. В результате реакции выделяется около 85% вещества.
Исходя из степени очистки, пропиленгликоль делится на пищевой и технический. Как и в случае с моноэтиленгликолем при производстве монопропиленгликоля образуется два сопродукта – ди- и трипропиленгликоль: 13% и 1,5% от общего выхода продукта соответственно.
Читайте также: Как «нанопилюлями» из ПЭГ вакцинируют от COVID-19 и лечат рак: гликоли в медицине
Еще один вариант получения пропиленгликоля – синтез био-пропиленгликоля из лактата аммония, полученного сбраживанием сахаросодержащего сырья, а также переработка другого растительного спирта – глицерина.
Расширение этого направления на данный момент стимулирует развитие технологий, рост цен на нефть и дисбаланс спроса и предложения на пропилен. В мире пропиленгликоль из возобновляемого сырья производят BioChem Technology Group, Archer Daniels Midland Company и Oleon Н.В.
Стабильный рост в перспективе
Глобальный объем производства пропиленгликоля в 2020 году составил 2,7 млн тон. Крупнейшие мировые производители – Китай, США и Германия. По оценкам эксперта, в ближайшее время этот мировой рынок будет расти на 5% ежегодно. Наибольший рост предполагается в Китае и других развивающихся регионах.
На данный момент основная сфера потребления пропиленгликоля в мире (около 50% от общего объема выпуска) – сектор ненасыщенных полиэфирных смол , которые используются в строительной отрасли и автопроме. В результате реакции пропиленгликоля и оксида пропилена получают полимеры для производства полиуретана, олигомеры и другие органические соединения.
Еще одно из основополагающих свойств пропиленгликоля – способность выступать пластификатором, а также растворителем для различных веществ, в том числе большинства низкомолекулярных органических соединений, содержащих кислород и азот. Это делает его востребованным веществом в производствах целлофановых и поливинилхлоридных плёнок, а также в лакокрасочной индустрии.
И в жар, и в холод
Благодаря возможности повышать и понижать температуру жидкостей, существенные объемы пропиленгликоля направляются на производство антифризов и теплоносителей.
Как отмечают поставщики жидкостей для теплоносителей, водный раствор пропиленгликоля отличается отсутствием прямой зависимости между ростом концентрации и теплофизическими свойствами раствора. При понижении концентрации температура кристаллизации, теплопроводность и теплоемкость не снижаются. Это позволяет экономить пропиленгликоль при создании готовых продуктов.
Хотя наиболее популярен в этой сфере в качестве компонента моноэтиленгликоль, чрезвычайно низкая токсичность пропиленгликоля позволяет его использовать в отопительных системах с открытым контуром, а также на объектах с повышенными требованиями к экологической безопасности.
Среди них – общественные и жилые помещения, фармацевтические, косметические, пищевые производства, так как даже при разгерметизации системы отопления или охлаждения и попадании теплоносителя или антифриза на базе пропиленгликоля в организм риска отравления людей нет.
Читайте также: Аудит новой технологии: пропиленгликоль из биоглицерина, как отхода производства биодизеля
Также пропиленгликоль не опасен для воздуха, грунта и грунтовых вод: он быстро разлагается и не накапливается. Долгосрочные тесты на токсичность, проведенные на грызунах и собаках, показывают, что это вещество не является канцерогеном.
Безопасность пропиленгликоля была оценена и подтверждена международными и национальными институтами, например, Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР). Это позволяет использовать это вещество в фармацевтике в качестве растворителя для активных ингредиентов в лекарствах и пищевой промышленности (присадка E1520), например, для растворения ароматизаторов в напитках или поддержания влажности корма для животных.
Помимо этого, химическая нейтральность молекулы пропиленгликоля (т. е. обычно она не вступает в реакцию с другими веществами) делает его полезным при сочетании контрастирующих химических веществ, например, в парфюмерии, для создания единой однородной жидкости.
Еще одной набирающей популярность сферой применения пропиленгликоля становится производство жидкости для электронных сигарет. Пропиленгликоль помогает правильно смешивать компоненты жидкости, а также улучшает вкусопередачу и повышает текучесть жидкости, позволяя ей лучше парить. Конкурент вещества в этой области – глицерин.
Читайте также: Чего ждать на рынке пропиленгликоля к 2030 году?
Полезный побочный продукт
Благодаря исключительно высокой растворяющей способности и большой вязкости, достаточно широкое распространение получил один из сопродуктов пропиленгликоля – дипропиленгликоль.
Он активно используется в сфере производства смол, пластиков и чернил. Добавки дипропиленгликоля к другим гликолям улучшают их свойства как селективных растворителей для экстракции ароматических углеводородов.
Помимо этого, это вещество используется как компонент гидравлических жидкостей, в качестве антиобледенительной присадки к топливу и в аэрозолях с бактерицидными свойствами (наиболее эффективно – в смеси с изопропиловым спиртом).
Эксперты считают сектор пропиленгликоля перспективным и прогнозируют дальнейший стабильный спрос на этот продукт в долгосрочной перспективе. Но в ближайшее время на определенный период объемы потребления гликолей могут сократиться на фоне стремящихся к многолетним пикам цен, которые на споте в Европе приближаются к 1000 евро. При этом мощности по производству рискуют снизиться из-за разразившегося в нескольких ключевых странах производства энергокризиса.
Нина Адамова из ЦЭП Газпромбанка отмечает, что за последние месяцы цены на гликоли в России не опускались ниже 100 тысяч рублей за тонну (с учетом НДС), хотя объем производства внутренними предприятиями за январь-август 2021 года не снизился, оставаясь примерно на уровне аналогичного периода прошлого года.
На внешних рынках стоимость гликолей также остается на максимумах и продолжает расти. Эксперт поясняет, что на глобальном уровне на рынке гликолей меньше, чем на других химических секторах отражаются последствия энергокризиса в Китае и Европе. Это связано с тем, что основной продуцент гликолей в мировой нефтехимической отрасли 2 ближневосточные компании, которые в отличие от европейских, китайских и других азиатских производителей, не страдают от этой проблемы.
