【文章內容簡介】 1996 1997 1998 20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 18 1999 2021 2021 2021 180 2021 141 2021 135 從 2021 年我國甲醇進口的來源分布見表 26，中東地區(qū)的數量 最大，占總進口量的 %，其次為新西蘭，占 %，其它國家的份額較小。中東、新西蘭等地甲醇，由于其天然氣資源豐富，價格低廉，成本低，競爭力強，是我國甲醇工業(yè)最大、最強的競爭對手。美國和西歐的甲醇，由于天然氣價格高，成本較高，再加上運輸等費用，其競爭力較弱。 表 26 2021 年我國甲醇進口分布情況 進口產品來源國家 所占比例， % 巴林 印度尼西亞 伊朗 馬來西亞 卡塔爾 沙特阿拉伯 新西 蘭 其它國家 合計 100 甲醇產品國內外近遠期需求量預測 20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 19 國外情況 預計在近幾年之內，世界甲醇的最大需求國仍是美國、西歐和日本。亞洲將是甲醇需求量增長較快的地區(qū)，世界甲醇生產及消費狀況預測見表 27。 表 27 世界甲醇生產能力 地區(qū) 2021 2021 2021～ 2021 能力 /kt 比例 /% 能力 /kt 比例 /% 平均增長率 /% 非洲 亞洲 東歐 中東 北美 大洋州 中南美 西歐 世界合計 1763 6333 4866 6149 4938 2495 8136 3775 38455 5 16 13 16 13 6 21 10 100 1763 10255 4366 11144 1568 1000 12256 2895 45247 4 23 10 25 3 2 27 6 100 0 10 － 2 13 － 21 － 17 9 － 5 3 世界甲醇消費預測見表 28 表 28 世界甲醇消費預測 地區(qū) 2021 2021 2021～ 2021 能力 /kt 比例 /% 能 力 /kt 比例 /% 平均增長率 /% 非洲 亞洲 東歐 中東 北美 大洋州 237 9984 1928 1862 8940 158 1 32 6 6 28 1 271 12187 2204 1963 7592 177 1 36 7 6 23 1 3 4 3 1 － 3 2 20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 20 中南美 西歐 世界合計 1306 7097 31512 4 23 100 1469 7601 33464 4 23 100 2 1 1 二甲醚供需現狀和需求預測 二甲醚產品用途 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品的潛力。在室溫下是無色氣體，在 下為液體，無腐蝕性和致癌性。國際上稱之為 21 世紀潔凈燃料，化學式為 CH3OCH3，分子結構中只有 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 55 以上。燃燒時無黑煙。釋放的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 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 今天世界上消耗的二甲醚主要是作為氣霧推進劑中氟氯碳的一種替代品 (用于帶噴嘴的化妝品，涂料和農業(yè)化學藥品的罐裝容器中 )。也作為化工原料，用來生產硫酸二甲酯、聚甲基苯和高純度氮、 N二 甲基20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 21 苯胺和其他化學物的甲基試劑。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。其純度幾乎都超過 %。 本工程生產的二甲醚為“燃料級二甲醚”，將主要作為“民用燃料”、“工業(yè)燃料”和“車用燃料”，產品純度≥ 95wt%；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。 民用燃料 2021 年末，全國設市 級 城市 660 個，城市人口 33805 萬人。城市用氣人口 25929 萬人，燃氣普及率 %， 液化氣供應總量 1125 萬噸。 由 于二甲醚有與液化石油氣相似的物理性質，同時又具有完全燃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 LPG 的不足。 二甲醚與 LPG 的比較 名稱 二甲醚 LPG 摩爾質量 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要求大于 95%，其余為甲醇、 C3C4 烴、20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 22 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 低，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。 中國科學院山西煤化所在國內外首 先提出二甲醚作為民用燃料，于1995 年在陜西西安新型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 LPG多數帶殘液（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)質優(yōu)價時，將上述因素結合起來考慮，二甲醚和LPG 的當量比取 ： 1 較為 合理。 在室內開或關門窗，及用或不用抽油煙機等不同條件下進行二甲醚燃燒試驗，經陜西省燃氣用具質量監(jiān)督站，陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站等檢測。 檢測結果表明：“在著火性能、燃燒工況、熱負荷、熱效率、煙氣成份等方面符合煤氣灶 CJ483 的技術指標”；“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，對空氣不構成污染”；“該燃料在使用配套的燃具燃燒后，室內空氣中甲醇、甲醛及一氧化碳殘留量均符合國家居住區(qū)大氣衛(wèi)生標準及居室空氣質量標準”。 因此，二甲醚作為民用燃料具有以下優(yōu)點： 20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 23 二甲醚在室溫下可以液化， 氣瓶壓力符合現有液化石油氣要求，可以用現有液化石油氣罐盛裝，確保儲運安全。 DME 與 LPG 一樣，同屬氣體類燃料，使用方便，不用預熱，隨用隨開。 二甲醚組成穩(wěn)定，無殘液，可確保用戶有效使用。 二甲醚比 LPG 具有更好的燃燒特性，在燃燒時不會產生不安全的氣體。 燃料級二甲醚（ DME≥ %）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。 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（相當于 20人）一年的用量（低標準）。那么 100， 000 噸的二甲醚可以滿足約 200萬人的用氣需求。 這項具有前景的實驗結果增加了美國、日本和丹麥公司對二甲醚的興趣。 DME 也可在飯店替代 LPG。在居民煤氣灶上進行的二甲醚燃燒試驗同樣可以應用在飯店的煤氣灶上。在該用途中，用二甲醚替代 LPG使用時，結果不應該出現技術或環(huán)境、健康和安全方面的問題。 工業(yè)燃料 利用二甲醚替代乙炔氣切割鋼板試驗，并取得意想不到的效果。通過二甲醚與乙炔氣、液化石油氣切割鋼板對比試驗，得出用二甲醚氣割20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 24 鋼板，其綜合經 濟成本約為乙炔氣成本的三分之一，約為液化石油氣成本的二分之一，而且切割產生的氧化鐵較少，割口平整，有利提高焊接質量并節(jié)省鋼材。實踐中證明二甲醚氣體用于工業(yè)氣割時，其穿透能力強，切割速度快，耗氧少。工件切割表面平整，無掛渣，無需人工清渣，可提高工作效率，有效降低生產成本。另外，乙炔氣生產是高耗能、且污染較大的行業(yè)，也是國家限制發(fā)展的行業(yè)，如二甲醚替代乙炔氣在機械加工和建設行業(yè)推廣使用。 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 %。隨著石油工業(yè)的發(fā)展機動車數量的增加，我 國石油出口國變?yōu)橐粋€石油進口國。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。結果顯示出二甲醚是一種理想的新型燃料，可以替代柴油。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 轉化處理能夠滿足國家的排放標準。 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。 20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 25 二甲醚和柴油的主要物理特性比較 名稱 二甲醚 柴油 化學式 CH3OCH3 CXHY 分子重量 190~220 沸點 (℃ ) 180~360 液體密度 (g/cm3) 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 粘結性 (cp) 44~54 碳 (%) 氫 (%) 氧 (%) 0 二甲醚研究指出，二甲醚作為馬達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 在燃燒期間產生的碳質煙霧排放物極少 對金屬無腐蝕 在用于石油燃燒系統(tǒng)時，無需特殊的材料。 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%） 20 萬噸甲醇 /年 10 萬噸二甲醚 /年 可行性報告 26 低噪音（低 10~15dB） 超低的廢氣排放量，如：氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物比柴油發(fā)動機用常規(guī)燃料的排放量都低，相應為 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），這是在世界上最嚴格的標準。下表提供了用二甲醚柴油發(fā)動機