【文章內(nèi)容簡介】 二甲醚特性 二甲 醚 （ DME）是一 種 新型的清 潔 能源，具有替代石油和天然氣 產(chǎn)品的潛力。在室溫下是無色氣體，在 為 液體，無腐 蝕 性和致癌性。國 際 上稱之 為 21 世 紀(jì)潔凈 燃料，化學(xué)式 為 CH3OCH3，分子 結(jié) 構(gòu)中只有 CH、 CO鍵 ，沒有 CC鍵 ，其特性與液化石油氣十分相似。十六 烷值 高達(dá) 55 以上。燃 燒時 無黑煙。 釋 放的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物極少，符合 綠 色能源的要求。二甲 醚 主要特性 見 下表。 二甲 醚 主要特性 分子式 CH3OCH3 分子重量 物理性質(zhì) 氣體易于液化，火焰無色 沸點 ℃ 熔點 ℃ 燃點 ℃ 液體密度 臨界溫度 ℃ 自燃溫度 350℃ 爆炸極限 Vol： % 燃燒熱 1455kJ/mol 蒸發(fā)熱 ～ 60 可溶于：水、汽油、 CCl苯、氯苯、丙酮、乙酸甲脂 化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ 期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院技術(shù)成果，未經(jīng)本院許可不得轉(zhuǎn)給第三方或復(fù)制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 16 二甲醚產(chǎn)品用途 今天世界上消耗的二甲醚主要是作為氣霧推進(jìn)劑中氟氯碳的一種替代品 (用于帶噴嘴的化妝品，涂料和農(nóng)業(yè)化學(xué)藥品的罐裝容器中 )。也作為化工原料，用來生產(chǎn)硫酸二甲酯 ,聚甲基苯和高純度氮， N二甲基苯胺和其他化學(xué)物的甲基試劑。另外，它還作為清洗劑，用于高精密儀器（電子儀器）表面的清洗。 所有這些用途都需要高純度的二甲醚。因此，現(xiàn)在生產(chǎn)的所有的二甲醚，其純度幾乎都超過 99wt%。 本工程生產(chǎn)的為“燃料級二甲醚”，將主要作為替代柴油的“車用燃料”與替代 LPG 的“民用燃料”。作為“民用燃料（氣體燃料）”其純度必需≥ 98wt%；作為“車用燃料（液體燃料）”其純度可適當(dāng)降低。但是，將來有可能作發(fā)展其他用途，在本章節(jié)將簡要的討 論所有的用途。 車用燃料 90 年代以來，我國的汽車業(yè)發(fā)展很快，年均增長率為 %。隨著機動車數(shù)量的增加，我國石油出口國變?yōu)橐粋€石油進(jìn)口國。但機動車用石油基燃 料會造成環(huán)境污染。中國面臨著嚴(yán)重的污染問題，尤其是在大城市。 為了解決這些問題，世界范圍內(nèi)都在研究開發(fā)未來汽車代用燃料。相比來說，常規(guī)發(fā)動機代用燃料的 LPG、 LNG和甲醇等正在進(jìn)行發(fā)動機點火的示范測試，因為他們的十六烷值低于 10，只適合于點燃式發(fā)動機。二甲醚具有較高的十六烷值及很好的壓縮性，非常適合壓燃式發(fā)動機。結(jié)果顯示出二甲醚是一種理想的新型燃料，可以替代柴油發(fā)動機。試驗指出，汽車使用二甲醚和使用石油燃料相比，使用二甲醚的汽車將大大降低污染物的排放，尾氣不需催化轉(zhuǎn)化處理能夠滿足國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。 另外，二甲 醚發(fā)動機的噪音水平比石油燃料發(fā)動機的低。下表提供了二甲醚機動車燃料和柴油燃料的特性比較。 二甲醚和柴油的主要物理特性比較 名 稱 二甲醚 柴油 化學(xué)式 CH3OCH3 CXHY 分子重量 190~220 沸點 (℃ ) 180~360 液體密度 (g/cm3) 化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ 期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院技術(shù)成果，未經(jīng)本院許可不得轉(zhuǎn)給第三方或復(fù)制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 17 理論空氣燃料比率 十六烷值 55~60 40~55 蒸氣化潛熱 (kJ/kg) 460 290 低熱值 MJ/kg 自燃溫度 (℃ ) 235 250 粘結(jié)性 (cp) 44~54 碳 (%) 氫 (%) 氧 (%) 0 二甲醚經(jīng)研究指出，二甲醚作為馬達(dá)機動車燃料使它成為一種代替柴油的理想的新型燃料，因為： ? 二甲醚的十六烷值比柴油高（ 55~60） ? 自燃溫度低 ? 在燃燒期間產(chǎn)生的碳質(zhì)煙霧排放物極少 ? 對金屬無腐蝕 ? 在用于石油燃燒系統(tǒng)時，無需專門的材料要求 ? 具有高能量，低噪音，而且在燃燒時無顆粒釋放物，因此二甲醚可以滿足柴油機的環(huán)保要求。 1997年以來，西安交通大學(xué)在“福特 —— 中國研究發(fā)展基金”的支持下 ，開展了直噴式柴油機燃用二甲醚的性能和排放研究，結(jié)果指出二甲醚發(fā)動機具有： ? 單位功率比柴油發(fā)動機高 10~15% ? 較高的熱效率 （高 2~3%） ? 低噪音 （低 10~15dB） ? 超低的廢氣排放量，如：氮氧化物、一氧化碳和碳?xì)浠衔锉炔裼桶l(fā)動機用常規(guī)燃料的排放量都低，相應(yīng)為 30%、 40%、 50%。 這說明使用二甲醚可以滿足歐洲和加利福尼亞的超低排放值（ ULEV），這是在世界上最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。下表提供了用二甲醚柴油發(fā)動機釋放量和 ULEV釋放標(biāo)準(zhǔn)值的比較。 二甲醚發(fā)動機和 ULEV 釋放值的比較 ULEV 二甲醚發(fā)動機試驗的 釋放值 NMHC (包括甲烷 ) CO NOx +HC PM HC CO 二甲醚發(fā)動機還能夠滿足歐洲Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，我國在 20xx 年 化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ 期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院技術(shù)成果，未經(jīng)本院許可不得轉(zhuǎn)給第三方或復(fù)制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 18 9 月已經(jīng)采用了該標(biāo)準(zhǔn)。下表是歐洲Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)和二甲醚柴油發(fā)動機排放量的比較。 二甲醚發(fā)動機排放值和 歐洲 Ⅱ 的排放要求的比較 歐洲Ⅱ標(biāo)準(zhǔn) 二甲醚發(fā)動機試驗排放值 全部 HC CO NOX PM ECE R49 排放 （ g/kWh） 研究表明，二甲醚的十六烷值 55~60，自燃溫度低，而且二甲醚為含氧化合物，含有 %的氧，燃燒后生成的碳煙少，對金屬無腐蝕性、對燃油系統(tǒng)的材料沒有特殊要求。而且，二甲醚發(fā)動機的功率高于柴油機，可降低噪音，實現(xiàn)無煙燃燒，符合環(huán)保要求，是理想的柴油代用燃料。目前西安交通大學(xué)已在中型客車上成功地進(jìn)行了行車試驗，效果十分顯著。 二甲醚作為柴油發(fā)動機潔凈燃料，除建立二甲醚規(guī)?；笮蜕a(chǎn)裝置，還需要建立與之配套的基礎(chǔ)設(shè)施，如儲運站、加油站、二甲醚發(fā)動機生產(chǎn)基地等，需要得到國家的重視和支 持，同時還需要一個市場化的過程。 二甲醚氧化偶聯(lián)后可合成十六烷值 60～ 100 的燃料添加劑，該添加劑常溫下可以與柴油以任何比例相溶，可以配成十六烷值 41～ 57 的燃料。 在我國發(fā)展超低排放的二甲醚是利國利民、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一件大事，前景十分廣闊。為此，原機械工業(yè)部副部長，現(xiàn)中國內(nèi)燃機協(xié)會理事長季守仁等三十多位業(yè)內(nèi)專家聯(lián)合提出了《關(guān)于我國發(fā)展超低排放二甲醚汽車建議書》。 據(jù)報道，日本三菱燃?xì)饣瘜W(xué)、三菱重工、日揮、伊滕忠商事四家公司成立一家名為“日本 DME 公司”聯(lián)合公司，注冊資金一億日元，就發(fā)展新一代燃料二甲 醚（ DME）展開可行性調(diào)查。四家公司計劃于20xx 年在澳大利亞西部批量生產(chǎn)二甲醚，返回日本作為潔凈燃料。 20xx年末，全國設(shè)市城市 660 個，城市人口 33805 萬人。城市用氣人口 25929 萬人，燃?xì)馄占奥?%，液化氣供應(yīng)總量 1125 萬噸。 由于二甲醚有與液化石油氣相似的物理性質(zhì)，同時又具有完全燃 化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ 期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院技術(shù)成果，未經(jīng)本院許可不得轉(zhuǎn)給第三方或復(fù)制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 19 燒及污染物少等因素。二甲醚作為新型民用潔凈燃料，具有巨大潛力在市場上銷售。它可以在國內(nèi)市場及還沒有使用 LPG 的中小城市中作為 LPG的替代品，以彌補國內(nèi) LPG的不足。 二甲醚與 LPG 的比較 名稱 二甲醚 LPG 摩爾質(zhì)量 60℃下的蒸氣壓力， MPa 液體密度（ g/cm3） 低熱值 (kJ/kg) 28840 45760 爆炸下限 (%) 理論空氣量 完全燃燒時最大理論煙霧量 (N0x， 以 NO2計， g/m3) 理論火焰溫度 (℃ ) 2061 2055 自燃溫度 (℃ ) 235 250 燃料級二甲醚的純度一般為 98%，其余為甲醇、 C3C4 烴、水。這可保證瓶裝 二甲醚（液化氣）在通常室溫下燒盡。 二甲醚 40℃時的蒸汽壓僅為 ，比 LPG 要求在 ℃時蒸氣壓低于 ，符合液化石油氣要求（ GB 11174－ 89）。 因此， LPG氣瓶、槽罐車、灌裝站、均可用于二甲醚。 中國科學(xué)院山西煤化所在國內(nèi)外首先提出二甲醚作為民用燃料，于 1995年在陜西西安新燃料及燃具公司建立 500噸 /年二甲醚試驗廠。采用 DME配套灶具和 LPG 鋼瓶，在用戶中使用正常。 二甲醚的低熱值為 LPG 的 63%，但 LPG 為 C3C4（ C5）的混合物，開瓶氣與瓶底氣組成不同，平均熱效 率偏低（ 55%），而二甲醚為化合物，自始至終組成恒定，可均衡保證較高的熱效率（ 60%），另外國產(chǎn)LPG多數(shù)帶殘液（每瓶 12kg），再考慮到 DME 燃燒無黑煙，不黑鍋底，在 DME 燃料不能做到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價時，將上述因素結(jié)合起來考慮，二甲醚和 LPG的當(dāng)量比取 ： 1較為合理。 在室內(nèi)開或關(guān)門窗，及用或不用抽油煙機等不同條件下進(jìn)行二甲醚燃燒試驗，經(jīng)陜西省燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督站，陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站等檢測。 檢測結(jié)果表明：“在著火性能、燃燒工況、熱負(fù)荷、熱效率、煙氣成份等方面符合煤氣灶 CJ483 的技術(shù)指標(biāo)”；“二 甲醚燃料及其配套燃具在正常使用條件下對人體不會造成傷害，對空氣不構(gòu)成污染”； 化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ 期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院技術(shù)成果，未經(jīng)本院許可不得轉(zhuǎn)給第三方或復(fù)制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 20 “該燃料在使用配套的燃具燃燒后，室內(nèi)空氣中甲醇、甲醛及一氧化碳?xì)埩袅烤蠂揖幼^(qū)大氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及居室空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”。 因此，二甲醚作為民用燃料具有以下優(yōu)點： 178。二甲醚在室溫下可以液化，氣瓶壓力符合現(xiàn)有液化石油氣要求，可以用現(xiàn)有液化石油氣罐盛裝，確保儲運安全。 178。 DME 與 LPG 一樣，同屬氣體類燃料，使用方便，不用預(yù)熱，隨用隨開。 178。二甲醚組成穩(wěn)定，無殘液，可確保用戶有效使用。 178。二甲醚比 LPG 具有更好的燃燒特性，在燃燒時不會產(chǎn)生不 安全的氣體。 178。燃料級二甲醚（ DME≥ 98%）可用于民用，在運輸、儲存和使用期間不會影響其性能，不會危害環(huán)境，安全可靠。 178。同品級的 DME 灶與 LPG灶價格相同，若需用 LPG 舊灶改裝，估計每個爐子只需花費 1元人民幣。 二甲醚作為民用燃料，每噸二甲醚可滿足 5戶 4 口之家（相當(dāng)于20 人）一年的用量（低標(biāo)準(zhǔn)）。那么 210， 000噸的二甲醚可以滿足約4 百萬人的用氣需求。 這項具有前景的實驗結(jié)果增加了美國、日本和丹麥公司對二甲醚的興趣。 在 DME 也可在飯店替代 LPG。新疆自治區(qū)有約 3， 500 家飯店，共用 LPG 約 20， 000 噸。在居民煤氣灶上進(jìn)行的二甲醚燃燒試驗同樣可以應(yīng)用在飯店的煤氣灶上。在該用途中，用二甲醚替代 LPG 使用時，結(jié)果不應(yīng)該出現(xiàn)技術(shù)或環(huán)境、健康和安全方面的問題。 從二甲醚消費領(lǐng)域看，氣霧劑推進(jìn) 劑 是二甲醚的主要用途。 20 世紀(jì) 60 年代以來，氣霧劑產(chǎn)品以其特有的包裝特性，深受消費者歡迎，以前氣霧劑產(chǎn)品大量使用氟氯烷作拋射劑（推進(jìn)劑），由于使用時氟氯烷全部釋放到大氣，對大氣臭氧層造成嚴(yán)重破壞，從而影響人類健康、動植物生長和地球生態(tài)環(huán)境，因此，世界各國都在致力于尋找氟氯烷的替代品，我國 從 1998 年起禁止氣霧劑中使用