新燃料-二甲醚(DME

 
摘 要

    作为LPG和石油类的替代燃料，二甲醚倍受注目，文章介绍了二甲醚的性质、制法及其用途。

    作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。DME是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。

    1 二甲醚

    1．1概况

    DME的化学式是CH30CH3，是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于加压时容易液化，可以用作喷雾剂、致冷剂及特殊燃料。

    现在DME是由甲醇在催化剂存在下脱水合成；也可以将甲醇合成时产生的气体分离精制制造。目前全世界二甲醚的产量不超过10×104t/y。

    1．2 DME的物理性质与特性

表1列出了DME及其它燃料的性质。

表1DME与其它燃料的性质比较表
项目二甲醚丙烷 丁烷 甲醇轻油(2号)
化学式CH30CH3C3H8C4H10CH30H-
分子量46.0744.0658.0832.04-
沸点℃-24.9-42.1-0.564.5190-350
液比重(沸点)0.750.580.60--
(20℃)0.670.490.570.790.8-0.88
蒸发潜热kJ/kg467126386--
蒸汽压MPa,20℃0.5100.8330.207--
爆炸极限％3.4-272.2-9.51.9-8.56.2-36-
十六烷值155--545>
低位发热量MJ/kg 28.946.545.821.142.5


注1 十六烷值，表示柴油着火性的指数，该值高表示着火性好。

    DME与LPG一样是无色物质，常温常压下是气体。

    沸点约-25℃，比C3H8高、比C4H10低。常压下冷到-25℃或在常温下加压到0.5-0.6MPa，容易液化。

    在沸点时液体比重比C3H8、C4H10大。

    从表1可以知道其特性：

    1)液态时的低发热量比C3H8、C4H10低，比CH30H高；

    2)十六烷值与轻油近似，具有作柴油引擎燃料的优良特性；

    3)爆炸极限比C3H8、C4H10范围宽，但窄于CH30H。

    因此说，DME可以作为燃料被广泛。

    2 DME的开发

    界里DME并不存在，必须由原料来制成，天然气和煤是目前较好的原料。当然在考虑原料时，对矿物燃料的资源量必须同时考虑。

    由最近的统计确认的矿物燃料埋藏量的可开采年份是：(至1996年底，BP统计)石油：42年；天然气：62年：煤：224年。其中，石油资源在21世纪迎来生产颠峰后生产量将逐渐减少。

    天然气可开采年分比石油长20年，还在进行开发，估计将来的埋藏量可达现在3倍，不用担心资源的枯竭：煤可开采年份300年。在DME大量生产时主要考虑用天然气作燃料。

    2．1天然气为原料的DME生产

    2．1．1合成工艺

    由天然气生产DME的流程如下：

    天然气→合成气→甲醇→DME
    CH4     CO/H2   CH30H  CH30CH3
              |---直接法---↑

    首先，天然气净化后用改质催化剂合成以CO、H2比为主要成分的合成气；这合成气在铜系催化剂下合成甲醇，再由甲醇脱水生产DME。最近为简化工程，降低建设成本，了直接制造DME的工艺(直接法)。


    由天然气经由甲醇合成DME的反应式如下：

改质反应

    CH4十H20←→CO十3H2-206．3kJ／mo1
    C0十H20←→CO2十H2十41.0kJ／mol
甲醇合成反应
    C0十2H2←→CH30H十90．4kJ／mol
  CO十3H2←→CH30H十49．4kJ／mol
脱水反应(DME合成反应)
  2CH30H←→CH30CH3+H20+23．4kJ／mol 

    直接法，就是在上述反应中甲醇合成和脱水反应在一个反应器里进行的。 

    2．1．2设备的开发要点 

    上述的工程中，改质反应是采用了在一般的设备里有催化剂存在下水蒸气改质法制造甲醇和城市煤气等的方法。从已有的技术来看，要与LPG和燃料油竞争必须要规模大、设备大型及提高效率以达到低成本生产。