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摘 要

    作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚倍受注目，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

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应用。

    2 DME的开发

    自然界里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。当然在考虑原料问题时，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  CH₃0CH_{3
              ---}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，研究了直接制造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方法。

    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。

    例如，水蒸气改质法，改质在反应管内进行，从热传递和强度来看，以前的方法有尺寸的限制，故有规模特点的问题。

    但与在合成甲醇时所需的比例相比，用水蒸气改质法得到的混合气中H₂含量是过剩的，这将降低能效。为了改善这些问题，开发了部分氧化法(用氧的改质法)、水蒸气改质法与部分氧化法组合系统或热交换器型改质炉和用陶瓷薄膜的改质炉。

    在合成甲醇中，采用了在大型装置里使用淬冷型(用于冷却的合成气淬冷反应器)，为了放大，提出了回收反应热和提高能效的课题。

    最近又开发了除去反应热，一次转化率高的液相法。DME直接合成法也有同样的情况，反应器的构造成了问题。

    在各阶段里，共同的课题中长寿、高效的催化剂都是不可缺少。目前从天然气制造DME还处于50kg／d一5t/d的试验规模。

    2．2煤作原料生产DME

    在亚洲、太平洋地区有丰富的煤，但大量用作燃料有如下缺点：

    1)煤是固体，难以用管道输送，为弥补这一点，采用煤、油(COM)和煤、水混合物
(CWM)，在输送、贮藏方面的问题颇多，而且在成本上与石油、LPG、LNG无法竞争。

    2)煤中灰分多，会增加运输成本，且在燃烧后还有灰的处理问题；

    3)燃烧时要产生SOx、NOx，且有煤尘产生，必须要投资很大的防止大气污染设备；

    4)低热值的褐煤、次烟煤等不能很好的利用。

    若能以煤作为原料制成DME，则上述缺点全都克服了。而且炭层甲烷(CMG)也可使用，它的需要量将大大地扩大。

    由煤生产DME的过程如下：

    煤层甲烷

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