اتیلن چیست و چه کاربردهایی دارد؟
اتیلن یا اتن، ساده‌ترین هیدروکربن غیر اشباع بوده و اولین عضو از گروه آلکن‌ها است.
Ethylene ( اتیلن ) ، گازی بدون بو و بی رنگ و یک گاز هیدروکربنی با فرمول شیمیایی C2H4 است. به دلیل وجود این پیوند دوگانه، اتیلن ایزومر صورت‌بندی ندارد، یعنی دو نیمه مولکول نمی‌توانند با چرخش حول پیوند دوگانه، صورت‌بندی خود را تغییر دهند. اتیلن دارای ساختمان مسطح بوده، زاویه بین دو اتصال کربن-هیدروژن، ۱۱۷ درجه است. یعنی مقداری بسته‌تر از زاویه ۱۲۰ درجه که برای هیبریداسیون sp2 مناسب است. اتیلن گازی بیرنگ و آتش‌گیر به‌شمار می‌رود و در ترکیب نفت و گاز طبیعی یافت می‌شود.
تاریخچه ی اتیلن
در سال ۱۷۹۵، اتیلن را گاز اولفین می‌نامیدند. اولین سنتز ترکیبات اتیلن (دی کلرو اتان) در سال ۱۷۹۵ توسط شیمیدان هلندی انجام شد.
در اواسط قرن ۱۹ به علت اینکه C2H4 یک هیدروژن از C2H5 اتیل کم داشت، پسوندهای ene (از ریشه یونانی) به آخر اتیل اضافه کرده و از آن به بعد گاز اولفین را اتیلن می‌نامند.
تا سال ۱۸۵۲ در متون علمی واژه اتیلن استفاده می‌شد. در سال ۱۸۶۶ «هافمن» شیمیدان آلمانی، سیستم نامگذاری هیدروکربن‌ها را بر پایه آلکان بنا نهاد. و هر هیدروکربنی که از آلکان مربوطه دو هیدروژن کمتر داشت، آلکن با فرمول CnH2n و اگر چهار هیدروژن از آلکان مربوطه کم داشت آلکین CnH2n-2 نامیده می‌شود. طبق این نامگذاری، اتیلن به اتن تغییر نام یافت. انجمن بین‌المللی شیمیدان‌ها در سال ۱۸۹۲ این نام را وارد نامگذاری آیوپاک کردند و از آن تاریخ تا امروز، این نام در متون علمی و کتاب‌های درسی و … مورد استفاده قرار میگیرد.
جرم مولکولی این ترکیب ۰۵/۲۸گرم بر مول و چگالی آن ۲۶/۱ گرم بر لیتر است. قابلیت انحلال آن 250mL در یک لیتر آب صفر درجه است. نقطه ذوب آن °41.04K و نقطه جوش آن °169.4K و حد انفجارش ۲٫۷ تا ۳۶٪ در هواست.
مشخصات گاز اتیلن
- بی رنگ
- آتشزا
- با بویی اندک
- چگالی سبک تر از هوا
روش های تولید اتیلن
اتیلن در صنایع پتروشیمی با روش کراکینگ با بخار آب تولید می‌شود.
در این فرایند هیدروکربن‌های گازی و محلول‌های سبک هیدروکربن حاصل از نفت به مدت بسیار کوتاه در دمای ۹۵۰–۷۵۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند. عموماً در این واکنش هیدروکربن‌های بزرگ به هیدروکربن‌های کوچک شکسته شده، هیدروکربن‌های اشباع با ازدست‌دادن هیدروژن به هیدروکربن‌های غیر اشباع تبدیل می‌شوند.
محصول این واکنش مخلوطی از انواع هیدروکربن‌هاست که اتیلن عمده‌ترین آن است. مخلوط را به‌وسیله متراکم‌سازی و تقطیر جز به جز جداسازی می‌کنند. روش‌های دیگر، هیدروژن‌دارکردن استیلن با استفاده از کاتالیزور و آبگیری از اتانول است.
کاربردهای اتیلن در صنعت کشاورزی
در زیر به برخی از کاربردهای اتیلن در صنعت کشاورزی اشاره خواهیم کرد:
- تسریع رسیدن میوه‌ها و سبزیجات: این گاز به عنوان یک هورمون طبیعی برای تسریع فرآیند رسیدن میوه‌ها و سبزیجات مورد استفاده قرار میگیرد. گیاهان خود اتیلن تولید می‌کنند، اما ممکن است برخی از میوه‌ها و سبزیجات بعد از برداشت تولید کمتری از این گاز داشته باشند. افزودن اتیلن به محیط اطراف میوه‌ها و سبزیجات باعث تسریع فرآیند رسیدن آنها می‌شود.
- تنظیم زمان برداشت و بازاریابی محصولات: با استفاده از این گاز، می‌توان زمان برداشت محصولات کشاورزی را تنظیم کرد. این امر به کشاورزان کمک می‌کند تا محصولات خود را در زمان مناسب و با کیفیت به بازار عرضه کنند.
- کنترل زندگی‌افزا و تازگی محصولات: این گاز به عنوان یک ماده کنترلی، می‌تواند عمر زندگی میوه‌ها و سبزیجات را تأثیر بدهد. در برخی موارد، افزودن یا کاهش اتیلن می‌تواند به تازگی و زندگی‌افزا بودن محصولات کمک کند.
- کنترل رشد گیاهان: این گاز بر رشد و توسعه گیاهان تأثیر می‌گذارد. در برخی موارد، این گاز می‌تواند به کنترل ارتفاع و رشد گیاهان کمک کند.
- تسهیل در فرآوری و انبار‌سازی: اتیلن می‌تواند در فرآیند انبار‌سازی محصولات کشاورزی مؤثر باشد. مثلاً، در مواردی که میخواهند گیاهان یا میوه‌ها به مراحل بعدی فرآوری بروند، افزودن اتیلن به محیط می‌تواند مراحل پس از برداشت را تسریع دهد.
- استفاده در کشت و صنعت گلخانه‌ها: اتیلن به عنوان یکی از عوامل موثر در کشت و صنعت گلخانه‌ها برای تنظیم و تسریع رشد محصولات کاربرد دارد.
استفاده از اتیلن در کشاورزی باعث بهبود کیفیت و کمک به مدیریت بهتر منابع کشاورزی می‌شود. این تکنولوژی‌ها به کشاورزان این امکان را می‌دهند تا محصولات خود را در زمان بهینه‌تر برداشت کرده و بازاریابی نمایند.
شیوه استفاده از اتیلن در سردخانه برای میوه
باید در ابتدا بگوییم که استفاده از اتیلن برای هر میوه متفاوت است و باغداران و انبارداران باید به روش درست و دقیق از این ماده استفاده کنند. لذا برای میوه های مختلف لازم است از گاز اتیلن در دمای مشخصی در انبار پخش گردد و حتما دقت کنید اگر بیش از اندازه در فضا منتشر گردد سبب خراب شدن میوه ها می شود.
نکات مهم برای استفاده از گاز اتیلن برای میوه ها در سردخانه
- باید برای نگهداری از میوه، انبار حتما عایق حرارتی داشته باشد تا دما را توسط آن کنترل کند.
- انبار نگهداری میوه باید کاملا بسته و غیر قابل نفوذ باشد.
- انبار باید هم سیستم گرمایی و هم سرمایشی داشته باشد.
- میزان درجه سردخانه بهتراست ثابت باشد زیرا موجب عملکرد بهتر گاز اتیلن می گردد.
موارد مصرف و کاربرد اتیلن در صنایع گوناگون
این ماده در محصولات صنعتی زیادی مورد استفاده قرار میگیرد و تولید و صنعت ایرانی نیز از این کاربردها بی بهره نیست.
با برخی از موارد استفادی اتن را در اینجا آشنا میشویم:
مواد شیمیایی:
این گاز ماده اولیه برای چندین سنتز صنعتی است. به عنوان یک واسطه در صنایع شیمیایی و برای تولید پلاستیک استفاده می شود.
خوراکی و نوشیدنی:
مخلوط اتیلن و نیتروژن موجود در سیلندرها˛ برای کنترل رسیدن میوه ها، به ویژه میوه موز استفاده می شود. همچنین در کشاورزی برای تقویت رشد محصول کاربرد دارد. در این مورد ، گاز اتیلن را مستقیماً به داخل خاک تزریق می کنند.
شیشه:
از این گاز در تولید شیشه های مخصوص صنعت خودروسازی (شیشه خودرو) استفاده می شود.
پزشکی و درمان:
در پزشکی آن را به عنوان بی حس کننده بکار می گیرند.
تولید فلزات:
به عنوان گاز اکسی سوخت در برش فلز، جوشکاری و انتشاردهنده حرارتی با سرعت بالا کاربرد دارد.
پالایش نفت و گاز:
به عنوان عامل مایع کننده˛ به ویژه در کارخانه های مایع سازی گاز LNG استفاده می شود.
لاستیک و پلاستیک:
این گاز در استخراج لاستیک بکار می رود.
مضرات و اثرات مخرب اتیلن
استفاده از گاز اتیلن در کشاورزی می‌تواند مزایا و معایبی داشته باشد. در اینجا به برخی از مضرات ممکن استفاده از گاز اتیلن در کشاورزی اشاره می‌شود:
- زیست‌ترازه‌ها و آلاینده‌ها: استفاده از گاز اتیلن ممکن است منجر به انتشار مواد آلاینده و آلاینده‌های هوا مانند نیتروژن اکسید، اکسیدهای کربن، و متان شود. این آلاینده‌ها می‌توانند تاثیرات زیست‌محیطی منفی داشته باشند و به تغییرات آب و هوا و آلودگی هوای شهری منجر شوند.
- تأثیرات منفی بر سلامت کارگران: از آنجایی که گاز اتیلن به عنوان یک ماده معتبر آلاینده هوا در نظر گرفته می‌شود، افرادی که در کشاورزی و در معرض این گاز قرار دارند ممکن است به عوارض سلامتی مثل تنفس مشکل، عفونت‌های تنفسی، و بیماری‌های قلبی-عروقی دچار شوند.
- تأثیر بر محیط زیست: استفاده بی‌رویه از گاز اتیلن می‌تواند به آلودگی هوا و زمین منجر شود و تأثیرات مخربی بر روی محیط زیست داشته باشد. این آلودگی می‌تواند به کاهش کیفیت خاک و آب، تخریب بوم‌های زیستی و تغییرات اقلیمی منجر شود.
- مصرف انرژی زیاد: فرآیند تولید گاز اتیلن و استفاده از آن در کشاورزی به مصرف انرژی زیادی نیاز دارد. این مصرف انرژی می‌تواند منجر به افزایش گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی شود.
- مصرف منابع آب: برای تولید گاز اتیلن نیاز به مقدار زیادی آب دارد. در مناطق با کمبود منابع آب، استفاده از این گاز ممکن است به کاهش موجودی آب و مشکلات آبی منجر شود.
بنابراین، استفاده از گاز اتیلن در کشاورزی به دقت باید مدیریت شود و نیاز به اقدامات محیط‌زیستی و ایمنی دارد تا اثرات مخرب آن کاهش یابد و استفاده‌های بهینه‌تری از آن در تولید محصولات کشاورزی به دست آید
خطر اشتعال پذیری و شرایط نگهداری
در انبار ها و محیط های سربسته باید به طور مداوم و منظم برای پاکسازی هوا از هرگونه اتیلن˛ از فیلتر های مخصوص استفاده نمود. این فیلترها در کاهش و حفظ سطوح پایین این گاز موثرند. اتیلن در غلظت های بالا قابلیت انفجار دارد. در غلظت های بالاتر از ۲۷۰۰۰ قسمت در میلیون ppm، فقط یک جرقه می تواند آن را مشتعل کرده و باعث انفجار مرگبار شود. با این حال، در صورت استفاده از غلظت استاندارد این گاز و طبق دستورالعمل های تولیدکنندگان، می تواند از انفجار و خطرات جانبی جلوگیری نمود. سطح مورد نیاز برای اشتعال این گاز حدود ۲۰۰ برابر بیشتر از سطح لازم برای شروع کار است.
سعی کنید از ژنراتورهای استاندارد در محل مورد نظر که ۱۶۰۰ فوت مکعب یا بزرگتر (۴۵ متر مکعب) هستند استفاده کنید. هنگام استفاده از ژنراتور و کنسانتره˛ در اتاق هایی که ۱۶۰۰ فوت مکعب (۴۵ متر مکعب) یا بزرگتر هستند، هیچ حطری برای انفجار این گاز وجود ندارد.
اطلاعات ایمنی:
اتیلن تحریک کننده پوست و چشم نیست ولی تماس با اتیلن مایع ممکن است سبب یخ زدگی شدید شود. اتیلن بشدت اشتعال پذیر است.
مجتمع های تولیدکننده در ایران:
پتروشیمی امیرکبیر و پتروشیمی بندرامام، از مجتمع های تولید داخلی این ماده ی شیمیایی میباشند.به این نکته توجه داشته باشید که این اطلاعات پزشکی روزمره جایگزین علم و تخصص پزشکی در زندگی نمیباشد و صرفا جهت بالابردن دانش درمورد سلامتی و بهداشت تهیه شده است.