Was ist Ethylenoxid?
Ethylenoxid ist eine organische Verbindung mit zwei Kohlenstoffen und einer zyklischen Etherstruktur.
Es wird auch als Epoxyethan und Oxiran bezeichnet. Bei Raumtemperatur ist es ein Gas und in Wasser und organischen Lösungsmitteln löslich.
Anwendungen von Ethylenoxid
Ethylenoxid kann in unveränderter Form oder als Ausgangsstoff für die Synthese anderer Verbindungen verwendet werden. In unveränderter Form wird es als starkes Desinfektionsmittel verwendet. Es wird in einem Desinfektionsverfahren verwendet, das als Ethylenoxid-Sterilisation bezeichnet wird und bei der Sterilisation von wenig hitzebeständigen Materialien wirksam ist, die einer Sterilisation bei hohen Temperaturen nicht standhalten.
Bei der Verwendung als Rohstoff für die Synthese wird es häufig als Ausgangsstoff für Ethylenglykol und Polyethylenoxid, das polymerisiertes Ethylenoxid ist, verwendet. Darüber hinaus wird es auch als Rohstoffe für Ethanolamin, Ethylencarbonat und Alkylether verwendet.
Da Polyethylenoxid sehr hydrophil ist, kann es mit hydrophoben Alkylgruppen zu einem Tensid kombiniert und als nichtionisches Tensid in Detergenzien verwendet werden.
Eigenschaften von Ethylenoxid
Die Molekularformel von Ethylenoxid ist CH2CH2O, mit einem Molekulargewicht von 44,05. Es ist eine gasförmige organische Verbindung bei Raumtemperatur und Druck, mit einem spezifischen Gewicht von 0,8711 bei 20 °C, einem Flammpunkt von -17,8 °C, einem Siedepunkt von 10,7 °C und einem Gefrierpunkt von -111,3 °C. Es ist gut löslich in Wasser, Aceton und Ether.
Es hat eine zyklische Etherstruktur und durch ringöffnende Polymerisation entsteht Polyethylenoxid, ein Polyether und es reagiert im Allgemeinen leicht mit aktiven Wasserstoffverbindungen.
Weitere Informationen zu Ethylenoxid
1. Herstellung von Ethylenoxid
Ethylenoxid wird durch Kontaktoxidation von Ethylen mit Sauerstoff synthetisiert. Sauerstoff kann durch Luft (Mischgas mit Stickstoff) ersetzt werden, aber die Sauerstoffmethode, bei der Sauerstoff als Ausgangsstoff verwendet wird, ist derzeit die gängigste Methode.
Ein Gemisch aus Ethylengas und Sauerstoff (Ethylenkonzentration 20-35 %) wird in einen mit einem Katalysator auf Silberbasis gefüllten Mehrröhrenreaktionsturm eingeleitet und unter Bedingungen von 230-315 °C und einem Druck von 851-2.127 kPa umgesetzt. Nach der Reaktion folgen mehrere Wasch- und Trennstufen, gefolgt von einer weiteren Destillation, um hochreines Ethylenoxid zu erhalten. Die Ausbeute bei dieser Produktionsmethode liegt bei etwa 80 %.
Hauptreaktionsgleichung: C2H4 + 1/2O2 → C2H4O (Ethylenoxid)
Nebenreaktionsgleichung: C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
Die gängigste Methode ist die Oxidation von Ethylen mit Sauerstoff, aber auch die Hydrolyse-Neutralisation von Ethylenchlorhydrin (C2H4ClOH) wurde verwendet. Obwohl diese Methode eine hohe Ausbeute hat, wird sie wegen der hohen Kosten und der geringeren Reinheit im Vergleich zur direkten Oxidation von Ethylen nicht mehr verwendet.
2. Vorsichtsmaßnahmen in Bezug auf Ethylenoxid
Aspekte der Handhabung
Ethylenoxid hat einen relativ breiten Explosionsbereich von 3,0-100 % und kann sich in Abwesenheit von Sauerstoff zersetzen und explodieren. Es ist nicht nur strengstens verboten, Feuer zu machen, sondern muss auch an einem kühlen, gut belüfteten, dunklen Ort ohne direkte Sonneneinstrahlung gelagert werden.
Mit einer Dampfdichte von 1,52 ist es schwerer als Luft. Wenn es ausläuft, bleibt es wahrscheinlich unter den Füßen und der Geruch wird nicht wahrgenommen. Eine strenge Kontrolle ist unerlässlich, da die geringste Energie eine Explosion verursachen kann.
Toxizität
Ethylenoxid wurde als Gefahrstoff eingestuft, da mehrere Berichte über vermehrte Fehlgeburten aus epidemiologischen Studien sowie eindeutige Auswirkungen wie Keimzellmutagenität aus Tierversuchen vorliegen.
Zu den weiteren akuten toxischen Wirkungen gehören Blasenbildung, wenn es auf der Haut haftet, Keratitis kann auftreten, wenn es in die Augen gelangt und das Einatmen großer Dampfmengen kann zu Narkose und Tod führen. Bei der Handhabung müssen Schutzbrillen, Schutzhandschuhe und Gasmasken für organische Gase getragen werden.