【文章內(nèi)容簡介】 ） 爆炸極限： ～ %（ Vol%，在空氣中）。 產(chǎn)品用途 二甲醚是一種重要的甲醇下游產(chǎn)品，因其特有的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，用途十分廣泛。它主要作為甲基化劑，也可 用作冷凍劑、溶劑、浸出劑、麻醉劑、燃料等。同時還在制藥、染料、農(nóng)藥等工業(yè)中有著廣泛的用途。其具體用途如下： （ 1）作為液化石油氣的替代物 液化石油氣（ LPG）目前在城鎮(zhèn)已廣為使用，以彌補城市管道煤氣之不足，但由于國內(nèi)產(chǎn)量有限，每年需大量進(jìn)口 LPG 以滿足消費需求，目前進(jìn)口量已占到消費量的 32~40%，表 21 為我國近年石油液化氣的進(jìn)口量。 表 21 近年我國石油液化氣進(jìn)口量（單位： 104t） 年份 1990 1998 1999 2020 2020 2020 2020 進(jìn)口量 477 554 482 489 929 1460* 消費量 1363 1459 1552 2101 / *預(yù)測值 如果二甲醚價格合適 ， 取代 LPG 進(jìn)口 ，則 估計 2020 年需燃料級 . 11 . 二甲醚 1920 萬噸，可見二甲醚在未來 5～ 10 年代替 LPG 有廣闊市場 ，其市場容量相當(dāng)可觀。表 22 給出了液化石油氣（ LPG）與二甲醚（ DME）性質(zhì)對比。 表 22 液化石油氣與二甲醚性質(zhì)對比 燃料 相對分子 質(zhì)量 60℃時蒸汽壓 平均 熱值kJ/kg 爆炸 下限 % 理論 空氣量m3/kg 理論 煙氣量m3/kg 預(yù)混 氣熱值kJ/m3 理論 燃燒 溫 度℃ ℃時蒸汽 壓 kPa LPG 45760 3909 2055 1200 DME 31450 4219 2250 832 對比情況表明： ① 在 同 等 溫 度 下 二 甲 醚 的 飽 和 蒸 汽 壓 要 比 石 油 液 化 氣 低 ，℃時為 832kPa，符合 GBlll7489 要求中 1380kPa 指標(biāo)，故貯存及運輸時更安全。 ② 二甲醚在空氣中的爆炸下限比石油液化氣高一倍，在使用時二甲醚比石油液化氣更安全。 ③ 雖然二甲醚熱值僅 為石油液化氣的 ，但二甲醚自身含氧，在燃燒過程中所需空氣量僅為石油液化氣的 ，因此二甲醚預(yù)混氣熱值要比石油液化氣高（ :1），其理論燃燒溫度也比石油液化氣高 195℃（ %）。 二甲醚單獨作民用燃料使用還具有下述優(yōu)點： ① 由于自身含氧，碳鏈短，燃燒充分安全，燃燒過程不析碳不會產(chǎn)生黑煙，無殘液，燃燒尾氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 ② 二甲醚易于壓縮，常溫貯存壓力≤ ，低于石油液化氣的 ，故更為安全，且可利用現(xiàn)有的石油液化氣罐，槽等容器及管道，灶具亦可通用，故易于推廣。 二甲醚在不同季節(jié)門窗全開狀態(tài)下用二甲醚液化氣灶燃燒后對有害物殘留量的衛(wèi)生防疫檢測結(jié)果如表 23 所示，開門窗或抽油煙機影響則見表 24。 表 23 二甲醚灶燃燒后有害物殘留量 有害 組分 夏 季 冬 季 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) . 12 . mg/Nm3 早餐點火 30秒 早餐后 30 秒 早餐點火 30 秒 早餐后 30秒 午餐點火 30 秒 午餐后 30 秒 日均 甲醇 甲醛 CO 10 表 24 二甲醚灶燃燒后環(huán)境衛(wèi)生檢測 有害物濃度增值 開門窗雙灶點火 關(guān)門窗開抽 油煙機雙杜 關(guān)門窗不開抽 油煙機雙灶 開門窗本底值 mg/Nm3 點火期 燃燒期 點火期 燃燒期 點火期 燃燒期 日均 二甲醚 甲醇 CO NOX 檢測結(jié)果表明二甲醚燃料及灶具在正常情況下對人體不會造成傷害，對室內(nèi)空氣也不會造成污染，室內(nèi)空氣中有害物濃度符合國家居住區(qū)大氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和居室空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。二甲醚灶具亦符合 GJ483的燃?xì)庠罹邩?biāo)準(zhǔn)要求，可參見表 25。 表 25 二甲醚灶具燃料檢測結(jié)果 項 目 GJ483 標(biāo)準(zhǔn)要求 實測結(jié)果 著火率 啟動 10 次著火不少于 8 次 100% 點火性能 和 倍壓力下能正常點燃 正常 傳火性 點燃一孔后 4 秒鐘內(nèi)傳遍所有孔 1 秒 火焰狀態(tài) 均勻、清晰、穩(wěn)定 均勻 熱負(fù)荷 不低于 （ 2500kcal/h） 及 熱效率 額定負(fù)荷下熱效率 55% %及 % 煙氣組成 CO 額定負(fù)荷下煙氣 CO% %及 % O2 O2 不高于 14% 11% 說明：每噸二甲醚可供五戶四口之家作炊事燃料使用一年。 （ 2）作為其它民用燃料的摻配組分 液化石油氣主要組分是低碳烴，它富含 C3 和 C4 的烷烴與烯烴，還含有少量 C5 烴類，由于 C5 組分沸點較高，蒸汽壓較低，又不能與C3 或 C4 組分互溶 ，故不能隨 C3 或 C4 組分一起完全燃燒，呈殘液留在液化氣鋼瓶中。如在石油液化氣中添加少量二甲醚，它不但能提高C5 的氣化效率，還增加 C C4 與 C5 間的互溶性，從而消除液化氣鋼瓶中殘液，避免燃燒時析炭，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 . 13 . 二甲醚熱值為 64686kJ/Nm3，如將一定比例的二甲醚加入到熱值為 15907kJ/Nm3 的城市煤氣或熱值為 37674kJ/Nm3 的天然氣中，可解決城市煤氣供氣高峰時氣量不足問題，降低城市煤氣中 CO 含量，增加使用安全性，并改善煤氣的質(zhì)量，提高燃?xì)鉄嶂怠? （ 3）車用燃料 我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速， 民用汽車需求量將從 2020 年的 186~207萬輛 /年增長到 2020 年的 289~327 萬輛 /年，其中貨車 106~120 萬輛，客車 55~68 萬輛，轎車 128~139 萬輛，重型貨車和大型客車全部使用柴油機，中型貨車和客車也大部分采用柴油機，近年輕型貨車和客車也開始柴油化，農(nóng)用車快速發(fā)展加快了車用燃料柴油化進(jìn)程。預(yù)計到2020 年民用汽車保有量 3000 萬輛將耗柴油 4000 萬噸，加上軍用車輛耗柴油 110~140 萬噸，對柴油總需求達(dá) 4200 萬噸左右，國內(nèi)石油產(chǎn)量無法滿足需要，每年都要花費大量外匯進(jìn)口原油和成品柴油，影響國 家能源安全。 二甲醚是良好的柴油替代燃料，它具有下述獨特的優(yōu)點： （ 1）二甲醚結(jié)構(gòu)中僅含 CH 鍵和 CO 鍵，含氧達(dá) %，因而燃燒后生成的炭微粒少，允許采用較大量的廢氣循環(huán)，從而降低尾氣中 NOx 排放量，僅為柴油排放時的 30%。 （ 2）二甲醚十六烷值 55~60，比柴油高 27%，起燃溫度低，滯燃期比柴油短，尾氣 NOx 排放少，燃燒噪音比柴油低 10~15dB，接近汽油機噪音水平。 （ 3）二甲醚低熱值雖然比柴油低，僅為柴油的 %，但二甲醚與空氣理論混合氣熱值比柴油高 5%（二甲醚為 3066kJ/kg，柴油為2911kJ/kg），故用二甲醚的發(fā)動機功率比柴油高 10~15%。 （ 4）二甲醚的氣化潛熱為柴油的 倍，可大幅降低柴油機的最高燃燒溫度。 表 26 二甲醚與柴油的燃料性能對比 燃料 相對分子質(zhì)量 沸點 ℃ 抗爆性十六烷值 低熱值kJ/kg 理論 空燃比 自燃溫度℃ 含氧量 % 液態(tài) 密度kg/l 20℃蒸汽壓 MPa 氣化潛熱kJ/kg 粘度 CP . 14 . 二甲醚 46 ℃ 55~60 28840 235 460 柴油 190~220 180~360 40~50 42500 250 0 0 290 44~54s 表 27 柴油機使用二甲醚與柴油時性能比較 燃料 功率 （扭距） Nm 燃料 經(jīng)濟(jì)性 尾氣 NOX g/HP178。 H 總烴 g/HP178。 H 總微粒 g/HP178。 H 最高 加速煙度 % 最大 燃燒噪音 dB 二甲醚 230 相等 0 78 柴油 200 5 88 * 重型卡車柴油機渦輪增壓，中冷無廢氣后處理或廢氣再循環(huán) 據(jù)西安交大開發(fā)的二甲醚汽車在高速公路、城市交通繁忙地段、坡 地及洼地長期試車表明二甲醚汽車易起動；換檔自如，加速爬坡性能好，最高車速高于原柴油車。 丹麥 Haldor Topsф e 公司曾用 Navistar 8 缸 升中型車柴油機和 AVL LEADER 4 缸 2 升轎車柴油機進(jìn)行測定，表明二甲醚排放尾氣完全可達(dá)到全球最嚴(yán)格的加州超低排放（ ULEV）標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見表28。 表 28 二甲醚用柴油機尾氣有害物排放量 排 放 物 中 型 車 轎 車 CO g/HP178。 h NOX+非甲烷烴 g/HP178。 h 非甲烷烴 g/HP178。 h 顆粒物 g/HP178。 h 甲醛 g/HP178。 h CO g/HP178。 h 總烴 g/HP178。 h NOX g/HP178。 h 顆粒物 g/HP178。 h ULEV 標(biāo)準(zhǔn) 用二甲醚結(jié)果 * * 0 * 經(jīng)尾氣催化轉(zhuǎn)化器后 測定結(jié)果表明：用二甲醚替代柴油可改善柴油機排放尾氣的狀態(tài)， NOx 排放僅為柴油的 30%，烴類為柴油的 40%， CO為柴油的 50%，達(dá)到歐Ⅲ和美國加州中型載重車及客車尾氣超低排放 ULEV 標(biāo)準(zhǔn)，并存潛力達(dá)到 歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。 2020 年上海市推出 10 輛二甲醚城市大客車投入 147 路公交線上運營。為配合二甲醚業(yè)公交車商業(yè)化運營，國內(nèi)首個二甲醚加氣站已 . 15 . 矗立在上海 147 路公交線終點站，目前可解決 30 輛二甲醚公交車的加注問題。 二甲醚汽車在上海 147 路公交線上的試驗結(jié)果表明，二甲醚公交車比柴油、汽油公交車的動力性更好，可節(jié)能 5%左右，尾氣排放可達(dá)歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)。另外，使用柴油機的大型客車發(fā)動機都可以改裝為使用二甲醚的發(fā)動，費用只要 1 萬元左右，而大規(guī)模生產(chǎn)二甲醚的成本與柴油也相差無幾。 上海交大和上柴股份公司正在研發(fā)第二代滿足國 IV 標(biāo) 準(zhǔn)二甲醚汽車。在上海首條二甲醚公交示范運行線路開通后，北京、廣州、杭州、貴陽、張家港、臨沂等城市，也都有意引進(jìn)上海研制生產(chǎn)的二甲醚汽車，用于城市公交。 預(yù)計我國 2020 年和 2020 年柴油消費量將分別增長到 4500 萬噸和 9000 萬噸，若 2020 年能取代 5%的柴油， 2020 年可取代 10%的柴油，則 2020 和 2020 年車用二甲醚的需求量將分別為 225 萬噸和 900萬噸。 （ 4）制藥、染料、溶劑、油漆的中間體 二甲醚可與發(fā)煙硫酸或三氧化硫進(jìn)行氣相反應(yīng)，可生成硫酸二甲酯；與苯胺蒸汽反應(yīng)生成高純度 N,N二甲基苯胺；羰基 化后制得二甲醚甲酯，同系化生成二甲醚乙酯；可制得高產(chǎn)率醋酐和二甲醚乙烯母體 — 亞乙基二甲酯。 （ 5）氣霧推進(jìn)劑 從 80 年代開始，世界各國競相開發(fā)二甲醚用途，將它作為氣霧推進(jìn)劑，目前涉及的范圍包括油漆、殺蟲劑、發(fā)麗香、空氣清新劑、發(fā)膠、膠水、脫模劑、除銹劑、潤滑油等，被稱為繼壓縮氣體、氟里昂、丙 丁烷之后的第四代氣霧推進(jìn)劑，在世界上推進(jìn)劑的用量位于第二。由于氟里昂對大氣臭氧層有嚴(yán)重破壞作用而被限制和禁止使用后，二甲醚成為公認(rèn)的氣霧推進(jìn)劑的理想替代品，這是目前二甲醚的主要用途之一。 （ 6）制冷劑 二甲醚可作為氟里 昂的代用品用制冷劑，在冷凍食品時可去除異 . 16 . 味和臭味。據(jù)輕工總會透露，我國家用電冰箱行業(yè)已確定了淘汰氟里昂的時間表，將于 2020 年在冰箱生產(chǎn)中停止使用氟里昂物質(zhì)，作為氟里昂的代用品二甲醚，它的需求量將會隨著氟里昂的禁止使用而越來越大。 （ 7）合成低碳烯烴 乙烯是最基本的石油化工原料之一，為解決乙烯來源，國內(nèi)外正積極進(jìn)行從甲醇或二甲醚制備乙烯等低碳烯烴混合物。美國 UOP、德國 Lurgi 及中國科學(xué)院大連化物所等單位已取得了一些進(jìn)展。對我國缺油地區(qū)更具吸引力。 （ 8）其它 高濃度的二甲醚可用作麻醉劑，但麻醉效果比乙醚 差；二甲醚可用作聚合物的催化劑和穩(wěn)定劑；可作為優(yōu)良的萃取劑和烷基化劑，在合成有機硅化合物和制取高純度氮化鋁 氧化鋁 氧化硅陶瓷中作偶合劑，在美國、日本、加拿大等國它作為農(nóng)作物高效增產(chǎn)劑，是一種極好的速效肥。 二甲醚的國內(nèi)外生產(chǎn)情況 二甲醚的國外生產(chǎn)情況 目前國外總生產(chǎn)能力超過 24 萬噸 /年以上，產(chǎn)量在 15 萬噸左右（這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要指用作氣霧劑和制冷劑的二甲醚量，由于二甲醚用作燃料正在興起，國外一些百萬噸級的燃料級二甲醚裝置正在建設(shè)或籌建之中，尚無建成投產(chǎn)的報道，因此，以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)暫以 氣霧劑級二甲醚為準(zhǔn)）。國外二甲醚的生產(chǎn)主要集中在美國、德國和英國，主要生產(chǎn)廠家有杜邦公司、阿克蘇公司、德國聯(lián)合萊茵褐煤公司、日本住友 精化 公司等，其中德國聯(lián)合菜茵褐煤公司和漢堡 DMA 公司的生產(chǎn)能力較大，均在 6 萬噸 /年左右，美國的杜邦公司和荷蘭阿克蘇 諾貝爾公司的生產(chǎn)能力各為 3 萬噸 /年，其它裝置的能力大部分在～ 萬噸