Ethylen eller ethen er en kemisk forbindelse med to kulstofatomer og fire hydrogenatomer i hvert molekyle. Disse molekyler er sat sammen med en dobbeltbinding, som gør det til et kulbrinte. Det er meget vigtigt i industrien og er endda blevet brugt i biologien som et hormon. Det er også det mest fremstillede kemikalie. Der er blevet fremstillet omkring 75 millioner tons af det hvert år siden 2005. Den største anvendelse er til fremstilling af polyethylen.

Fysiske og kemiske egenskaber

  • Kemisk formel: C2H4 (ofte skrevet som C2H4 eller C2H6? – korrekt er C2H4).
  • Molekylvægt: ca. 28,05 g/mol.
  • Fasestatus ved stuetemperatur: farveløst gas.
  • Kogepunkt: ca. −103,7 °C; smeltepunkt: ca. −169,2 °C.
  • Struktur: Hvert kulstofatom er sp2-hybridiseret, hvilket giver en plan struktur omkring dobbeltbindingen (C=C). Dobbeltbindingen gør stoffet mere reaktivt end mættede kulbrinter.
  • Reaktivitet: reagerer let med additions-, polymerisations- og oxidationsreaktioner; bruges som byggesten i mange kemiske synteser.

Fremstilling

Den dominerende industrielle metode til produktion af ethylen er steam cracking (termisk krakning) af lette kulbrintefraktioner fra olie og gas (fx ethan, LPG eller nafta). I denne proces opvarmes råmaterialet til meget høje temperaturer i korte opholdstider, hvorved større kulbrinter spaltes til mindre molekyler, blandt andet ethylen. Efter krakningen separeres produkterne ved køling og destillation i komplekse fraktioneringstanke.

Der findes også andre processer og forskningsområder, som eksempelvis katalytisk krakning, dehydrogenering af ethane og direkte oxidationsprocesser. Produktion kan desuden ske fra bioråvarer — f.eks. dehydrering af bioethanol til bio-ethylene — hvilket giver mulighed for reduktion af fossilt råvareforbrug.

Industrielle anvendelser

Ethylen er en central byggeklods i kemisk industri. De vigtigste anvendelser inkluderer:

  • Polyethylen: Den største enkeltanvendelse er polymerisation til polyethylen (PE), der findes i alt fra emballage og rør til tekstiler og legetøj.
  • Oksider og alkoholer: Oxidation af ethylen giver ethylenoxid, som videre omdannes til ethylen glykol (antifrostvæske, polyesterfibre).
  • Vinylklorid og PVC: Ethylen kan chloreres til ethylendichlorid, som efter videre behandling bruges til at fremstille vinylchloridmonomer og dermed PVC.
  • Stof- og mellemprodukter: Ethylbenzener og styren (til plastics og syntetiske fibre), alfa-olefiner (som co-monomerer i specialpolymerer) og andre kemikalier fremstilles ofte via viderekemiske processer med ethylen som udgangspunkt.
  • Andre: anvendes som reaktant i en lang række fine og specialkemikalier samt som råmateriale i petrochemiske kæder.

Biologisk rolle

Udover industrielle anvendelser fungerer ethylen i planter som et hormon. Det påvirker frugtmogningsprocesser, blomstervisning (senescens), bladfald (abscission) og responser på stress. Ethylengas bruges kommercielt til at modne frugter (fx bananer), men kontrolleret håndtering er nødvendig, da overeksponering kan skade afgrøder.

Sikkerhed, transport og miljø

  • Brand- og eksplosionsfare: Ethylen er stærkt brandfarligt og kan danne eksplosive blandinger med luft. Antændelsesgrænser ligger typisk omkring 2,7–36 vol% i luft. Det er letantændeligt ved varme, gnister eller flammer.
  • Opbevaring og transport: Transporteres som trykgas i stålflasker eller som kryogen væske under lave temperaturer; store mængder flyttes via pipeline-netværk til petro-kemiske anlæg. Forhindre polymerisation under opbevaring ved at tilsætte inhibitorer og undgå kontakt med oxygen ved høje temperaturer.
  • Miljøpåvirkning: Produktionen er energiintensiv og medfører CO2-udslip. Ethylen er også en flygtig organisk forbindelse (VOC) og kan bidrage til ozondannelse i troposfæren under sollys.
  • Håndtering: Ved udslip skal man undgå tændkilder og sikre god ventilation; lækager af flydende ethylen kan forårsage frostskader ved direkte kontakt.

Marked og trends

Ethylen er et nøgleprodukt i den globale petrokemiske industri, og produktion samt kapaciteter følger udviklingen i petrokemiske investeringer og råvaretilgængelighed. Skift i råvarepriser (fx billig skifergas i USA), samt øget fokus på cirkulær økonomi og biobaserede alternativer, påvirker både lokation og teknologi for ethylenproduktion. Desuden arbejdes der med teknologier til at reducere CO2-aftryk (fx elektrificerede processer, CO2-opsamling og brug af bio-feedstocks).

Opsummering: Ethylen (ethen) er en lille, men meget vigtig organisk forbindelse med en dobbeltbinding, der gør den kemisk reaktiv og særligt velegnet som råmateriale i fremstillingen af plastik og en lang række kemiske produkter. Dens rolle strækker sig fra industrielle materialer til biologiske processer som plantehormon, men produktion og brug stiller også krav til sikkerhed og miljøhensyn.