Etilenas arba etenas yra cheminis junginys, kurio kiekvienoje molekulėje yra du anglies ir keturi vandenilio atomai. Šios molekulės sujungtos dviguba jungtimi, todėl tai yra angliavandenilis. Jis labai svarbus pramonėje ir netgi naudojamas biologijoje kaip hormonas. Jis taip pat yra labiausiai gaminama cheminė medžiaga. Nuo 2005 m. kasmet jo pagaminama apie 75 mln. tonų. Dažniausiai jis naudojamas polietileno gamybai.

Kas tai per medžiaga?

Etilenas (chemine raide žymimas C2H4) yra paprasčiausias alkenas – angliavandenilis su vieną dviguba anglies–anglies jungtimi. Dėl tos dvigubos jungties etilenas yra daugiau reaktyvus nei sodrūs alkanai. Molekulės molinė masė yra 28,05 g/mol.

Fizikinės ir cheminės savybės

  • Fazė: be slėgio esantis – bespalvės dujos.
  • Virimo temperatūra: maždaug −103,7 °C; lydimosios: apie −169,2 °C.
  • Tankis: dujos yra lengvesnės už orą; molinis tūris panašus į kitus mažus angliavandenilius.
  • Cheminės savybės: tipinės alkenų reakcijos – adicija prie dvigubos jungties (halogenavimas, hidrohalogenavimas, hidratacija), oksidacija, epoksidacija (etileno oksido susidarymas) ir polimerizacija.

Gamybos būdai

Pagrindiniai etileno gamybos procesai pramonėje:

  • Garų skilimas (steam cracking): tai plačiausiai taikomas būdas – angliavandeniliai (naftos frakcijos, naftos etanas, propanas) aukštoje temperatūroje ir trumpai veikiami su garais skyla, išsiskiriant etilenui ir kitiems alkenams.
  • Katalizinė dehidrogenacija: etanas ar kiti alkanai dehidrinuojami į etileną katalizatorių pagalba.
  • Žaliavų pasirinkimas: gamyba priklauso nuo žaliavų kainų – išmetami etaną, naftos frakcijas ar butaną; dujų etileno gamyklos (steam crackers) dažnai naudojamos ir kaip gamybiniai centrų mazgai.
  • Atskyrimas ir valymas: po reakcijos produktai valomi ir atskiriami frakcinės distiliacijos ar kitos technologijos pagalba, kad gautų aukštos grynumo etileną.

Panaudojimas pramonėje

Etilenas yra vienas svarbiausių organinių chemijos žaliavų:

  • Polietileno gamyba: didžiausia etileno vartotoja – įvairių tipų polietilenas (PE) naudojamas pakuotėse, plėvelėse, vamzdžiuose, buteliuose ir kt.
  • Etileno oksidas ir etilenglikolis: etileno oksidas (epoksidas) gaunamas tiesiogine etileno epoksidacija ir yra tarpinis produktas gaminant etilenglikolį (antifrizai, poliesterio žaliavos).
  • Chlorinimas ir tolesnės transformacijos: etilenas chlorinamas ar halogeninamas, gaminant medžiagas, tokias kaip vinilchloridas (PVC pramonė) ar kitos organinės cheminės medžiagos.
  • Organinė sintezė: etilenas – pagrindinė pradinė žaliava daugeliui monomerų ir cheminių tarpininkų: styrenas, etilo benzolas, įvairūs alkilinti produktai.
  • Žemės ūkis: kontroliuojamo etileno naudojimas skatina vaisių nokimą ir reguliuoja augalų vystymąsi.

Etilenas kaip augalų hormonas

Augaluose etilenas veikia kaip hormonas, kontroliuojantis nokinimą, senėjimą ir tam tikras stresines reakcijas. Jis skatina vaisių sunokimą (pvz., bananams, pomidorams), skatina lapų birimą, gali paveikti žydėjimą ar lytinę augalo raidą tam tikrose rūšyse. Dėl to etileną pramoniniu mastu naudoja vaisių nokinimui arba nokinimo sulėtėjimui (pvz., laikant šaldytuve) kontroliuojant etileno koncentraciją.

Saugumas ir aplinkos aspektai

  • Ugnies ir sprogimų pavojus: etilenas yra labai degus ir formuoja sprogias mišinius su oru. Reikalingi tinkami saugojimo ir vykdymo reikalavimai.
  • Toksikologija: pats etilenas turi žemą aštrų toksiškumą žmonėms, tačiau didelės koncentracijos gali sukelti deguonies trūkumą uždaroje patalpoje ir sukelti apsvaigimą ar asfiksiją.
  • Aplinkos poveikis: tiesioginis etileno išsiskyrimas prisideda prie lauko oro laisvųjų organinių junginių (VOC) kiekio, gali dalyvauti fotocheminėse reakcijose ir ozono susidaryme prie žemės paviršiaus. Be to, etileno gamyba yra energijai imlus procesas, dažnai susijęs su CO2 emisijomis.

Laikymas ir analizė

Etilenas dažniausiai laikomas suslėgtas arba suskystintas žemoje temperatūroje. Jis analizuojamas dujų chromatografija, masės spektrometrija ir specialiais davikliais pramonės diagnostikai. Įmonės taiko sistemas nuotėkiams aptikti ir gesinimo priemones, kad sumažintų saugumo riziką.

Trumpas apibendrinimas

Etilenas yra universalus ir ekonomiškai svarbus cheminis junginys – pirmiausia žaliava plastikų, tirpiklių ir cheminių tarpininkų gamybai. Jo gamyba yra vienas pagrindinių pramonės rodiklių, o etileno biologinės savybės daro jį svarbiu ir žemės ūkio praktikoje. Dėl didelio degumo ir industrinio masto gamybos etilenu su tuo susijusi rizika reikalauja griežtų saugos ir aplinkos apsaugos priemonių.