二甲醚的用途與需求

1、. . . . 二甲醚生產(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用4、二甲醚的用途與需求二甲醚簡稱DME，是一種無毒醚類化合物，它從煤、天然氣等多種資源中制取。二甲醚是重要的化工原料，可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成，如制備低碳稀烴、二甲醚還可羰基化、烴基化、氧化生成一系列有機(jī)化工產(chǎn)品；同時在制藥、燃料、農(nóng)藥等工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途，可以用作氣霧劑的拋射劑、發(fā)泡劑等，代替氟利昂作為致冷劑。由于二甲醚有優(yōu)良的燃燒性能，能實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒，在交通運(yùn)輸、發(fā)電、民用、燃?xì)獾阮I(lǐng)域有著十分美好的應(yīng)用前景。二甲醚含氧量為34.8%，組分單一，碳鏈短，燃燒性能良好，熱效率高，燃燒過程中無殘液，無黑煙，是一種優(yōu)質(zhì)、清潔的燃料。二甲醚可用作汽車燃料

2、、民用燃?xì)狻６酌延泻芨叩氖橹悼勺鳛槠嚾剂鲜褂?，尾氣排放能夠達(dá)到歐排放標(biāo)準(zhǔn)，替代柴油時十六烷值比柴油高10%，發(fā)動機(jī)爆發(fā)力大，性能好。二甲醚作為民用燃料可具備燃燒充分、無殘液、不析碳的優(yōu)點(diǎn)。DME目前主要應(yīng)用于氣霧劑、發(fā)泡劑、化學(xué)中間體和燃料，其中目前民用燃料的用量最大，我國用于民用燃?xì)獾腄ME約占總產(chǎn)量的80%以上。表4.1 二甲醚物性參數(shù)項(xiàng) 目數(shù) 據(jù)分子式CH3OCH3分子量46.07物理性狀(101.3Kpa，1atm)透明無臭氣體沸點(diǎn)101.3kPa(760Hg).-24.9熔點(diǎn).-141.5閃點(diǎn). （開杯法）-41.4密度（20）.g/ml0.661臨界壓力.Mpa(atm)5

3、.36臨界溫度. 126.9臨界密度.g/ml0.242蒸氣壓21.1/7054.4/1300.434Mpa1.198Mpa自然溫度. 350爆炸極限（空氣中）（體積）3.418.2蒸汽壓（20），Mpa(atm)0.53(5.24)燃燒熱（氣態(tài)），KJ/mol(Kcal/mol)1455(347.6)生成熱（氣態(tài)），KJ/mol(Kcal/mol)-185.5(-44.3)熔融熱，KJ/Kg(cal/g)107.3(25.62)蒸發(fā)熱（-24.8）,KJ/Kg(Kcal/g)467.4(116.64)生成自由能.KJ/mol(Kcal/mol)-114.3(-27.3)熵（25）J/(mol

4、.K)cal/(mol. ) 266.8(63.72)表面力（氣相），mN/m(dyn/cm)-40.-20-10211816氣體粘度，Pa S(P)02082.585.5介電常數(shù)（25）,F/m(esn)5.02貝殼松脂丁醇值60比熱2.37體膨脹1324中國的資源概況是缺油少氣，煤炭豐富。按公布的數(shù)據(jù)證實(shí)，中國煤炭儲量為1145億噸，占全球的11.6，至少可開采116年。而中國石油儲量為33億噸，占全球的2.2，可開采年僅為20.2年。目前在中國已探明的一次能源總量中煤炭占了96。2005年中國能源生產(chǎn)總量為222，468萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，一次能源生產(chǎn)總量206，324萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，發(fā)電量24，1

5、46億千瓦小時，均居世界第二位。當(dāng)年新增發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)7000萬千瓦。在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤品燃料占68.7，油品燃料占21.2，天然氣占2.8，水電、核電和風(fēng)電占7.3。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是支撐中國發(fā)展的主要條件。世界與中國主要一次能源概況見表：表4.2 世界與中國主要一次能源概況能源類別單位證實(shí)儲量可采年限產(chǎn)量消費(fèi)量全球中國全球中國全球中國全球中國煤炭Gt oe984.211114.52271162.13740.4982.1860.4801石油Gt142.13.339.920.23.58960.16233.50360.2269天然氣GM315019013706149.32422.327.72

6、404.624.8注：G109，oe為油當(dāng)量，1oe107kcal，約為2t中國原煤或1.5t國際硬煤4.1、二甲醚替代柴油國外研究表明，目前二甲醚是僅此于氫燃料的清潔燃料，有望成為主要石油代替產(chǎn)品。二甲醚常溫、常壓下是氣態(tài)，加壓到56個大氣壓可以變?yōu)橐后w，物理性質(zhì)類似于液化石油氣。二甲醚十六烷值大于55，高于柴油，可作為理想的柴油替代品。二甲醚低毒、低腐蝕性，燃燒時有害氣體排放量明顯低于汽、柴油，能顯著緩解城市汽車尾氣污染。二甲醚作為車用燃料，涉與到方方面面的工作，如發(fā)動機(jī)的改造，供應(yīng)站的建立，環(huán)保政策等等，這些除了企業(yè)的努力外，更需要國家政策的扶持，否則是難以推廣的。作為國家新興能源產(chǎn)業(yè)，

7、應(yīng)努力爭取國家有關(guān)部門在產(chǎn)業(yè)化與配套政策上加以扶持，以促進(jìn)我國二甲醚工業(yè)的快速、健康發(fā)展 。汽車發(fā)動機(jī)特別是柴油發(fā)動機(jī)的主要環(huán)境污染是氮氧化物的排放和顆粒物質(zhì)黑煙的生成。而其中氮氧化物對環(huán)境的破壞作用特別大，它不僅會形成城市與周邊地區(qū)的酸而，還會嚴(yán)重破壞地球的臭氧層。表4.1.1 二甲醚和一些燃料的性質(zhì)項(xiàng) 目DME甲醇柴油分子式CH3OCH3CH3OHCnH1.8n低熱值MJ/kg28.819.542.5液體粘度kg/m·s0.152.4液體密度kg/m3668790840十六烷值556053853沸點(diǎn) -2565180360理論空燃比kg/kg9.06.514.6自燃溫度23545

8、0250在空氣中爆炸極限V% 3.4177.336表4.1.2 二甲醚與汽油性質(zhì)比較項(xiàng) 目DME汽油優(yōu)點(diǎn)或不足氧含量有無無煙液體密度kg/m320668840低熱值kcal/kg687010220輸出低液體粘度kg/m·s0.1523增加沸點(diǎn)-25180360發(fā)生氣阻彈性模量N/m26.37×1081.49×109燃料噴射壓力低十六烷值>>5560無點(diǎn)火裝置，發(fā)動機(jī)噪音低化學(xué)計(jì)量 空氣/燃料比8.9614.7研究表明，二甲醚是柴油發(fā)動機(jī)理想的替代燃料。常規(guī)發(fā)動機(jī)代用燃料液化石油氣、天然氣、甲醇，它們的十六烷值都小十lo，只適合于點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)。而二甲醚十

9、六烷值大于55，具有優(yōu)良的壓縮性，非常適合于壓燃式發(fā)動機(jī)，可用作柴油機(jī)的代用燃料。普通柴油發(fā)動機(jī)通過燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化和壓力高達(dá)200MPb的高壓燃油噴射，發(fā)動機(jī)的氮氧化物才可控制在3.8ghp-h左右，若要進(jìn)一步將氮氧化物控制在3.8ghp-h以下，必須采用廢氣再循環(huán)技術(shù)和廢氣后處理技術(shù)，但這些技術(shù)目前還有待于完善和發(fā)展。2005年1月，國家科技部給久泰化工科技股份下達(dá)了“十五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃“清潔汽車產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究與示”項(xiàng)目中二甲醚汽車的應(yīng)用研究課題科技攻關(guān)計(jì)劃，由久泰化工科技股份牽頭，聯(lián)合交大、交大和大學(xué)，進(jìn)行二甲醚替代汽、柴油在大型公交車、中巴車和小轎車上的研究，并且要求在研究成功的

10、基礎(chǔ)上，在省市組織不少于30輛車的公交和出租車隊(duì)，向全國示，于2007年4、5月份國家將組織專家驗(yàn)收。并在示成功的基礎(chǔ)上，向全國推廣。由于交大、交大和大學(xué)均屬國名牌大學(xué)，特別是在汽車研究開發(fā)方面技術(shù)力量處國領(lǐng)先位置，有雄厚的實(shí)力，目前研究工作順利完成，進(jìn)行鑒定后即可開展組織示車隊(duì)的有關(guān)工作。如下圖4.1.1、4.1.2和4.1.3就是此項(xiàng)目完成樣車改裝圖，分別代表純二甲醚客車、二甲醚和柴油混燒小轎車和二甲醚和柴油動力客車。省市將在科技部項(xiàng)目驗(yàn)收完成后進(jìn)行示推廣，久泰化工科技股份已經(jīng)得到市政府關(guān)于在市推廣二甲醚公交車和出租車得批文，這必將在全國推廣二甲醚起到良好得示作用。圖4.1.1純二甲醚客車

11、 圖4.1.2二甲醚柴油混合動力轎車圖4.1.3 二甲醚柴油混合動力客車研究表明，現(xiàn)有汽車發(fā)動機(jī)只需略加改造就能使用二甲醚燃料?，F(xiàn)二甲醚生產(chǎn)成本低于柴油，污染都也遠(yuǎn)低于液態(tài)丙烷等低污染替代燃料。實(shí)驗(yàn)表明，使用二甲醚后可使發(fā)動機(jī)功率提高10%15%，熱效率提高2%3%，噪音降低10%15%。與柴油機(jī)相比，燃用DME后，發(fā)動機(jī)完全消除了碳煙排放，氮氧化物排放降低50%70%，未燃碳?xì)渑欧沤档?0%，CO排放降低20%，排放指標(biāo)不僅滿足歐洲和標(biāo)準(zhǔn)，而且接近歐洲于2005年實(shí)施排放標(biāo)準(zhǔn)和美國加州超低排放標(biāo)準(zhǔn)。交大、交大以與日本已完成以二甲醚作為汽車燃料的試驗(yàn)，試驗(yàn)顯示出二甲醚燃料高效率和低污染的優(yōu)點(diǎn)，

12、可實(shí)現(xiàn)無煙排放，可降低噪聲和減少氮氧化物的排放，說排放廢氣可達(dá)到或低于美國加州有關(guān)重型汽車和客車的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。柴油發(fā)動機(jī)的主要問題是氮氧化物的排放和顆粒物質(zhì)黑煙，其中氮氧化物是會形成市區(qū)酸雨，破壞臭氧層。二甲醚燃料排放指標(biāo)與二甲醚燃料在重型卡車中的排放指標(biāo)分別見下表。表4.1.3 二甲醚燃料滿足加州小型車超低排放指標(biāo)排放物（g/hp-h）ULEV標(biāo)準(zhǔn)DME測定值CO1.70.6NOX0.20.24HC0.040.04顆粒狀物0.040.0California1988尾氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)值；總烴表4.1.4 二甲醚燃料滿足加州中型車超低排放指標(biāo)排放物（g/hp-h）ULEV標(biāo)準(zhǔn)DME測定值CO7.

13、23.2NOX與非甲烷烴2.52.4非甲烷烴1.30.21顆粒狀物0.050.033甲醛0.0250.022California1988尾氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)值；總烴表4.1.5 二甲醚燃料滿足加州重型卡車的排放指標(biāo)排放物（g/hp-h）歐洲標(biāo)準(zhǔn)DME測定值CO5.03.85NOX2.02.17總烴0.600.20顆粒狀物0.050.05稍時改進(jìn)，可符合標(biāo)準(zhǔn)；估計(jì)使用二甲醚為燃料，僅需對原柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)稍作改進(jìn)。在保持原柴油機(jī)的高熱效率與同樣的輸出功率、扭矩與燃油經(jīng)濟(jì)性的同時，不需使用任務(wù)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和廢氣處理裝置，氮氧化物就能大幅降低，達(dá)到2g（bhp·h）以下，這樣，控制氮氧化物和

14、微粒排放的矛盾也不復(fù)存在，碳煙排放為零，沒有任何加速煙度，微米排放也大幅降低。除上述特性外，發(fā)動機(jī)燃燒噪聲可降低10bB（A）左右。與柴油相比，二甲醚主要特性可歸納為：（1）二甲醚分子結(jié)構(gòu)中無CC鍵，只要CO和CH鍵，且含有34.8的氧，燃燒后生產(chǎn)的碳煙微粒少，并容許采用較大的EGR，降低NOX排放。（2）二甲醚的十六烷值高于柴油，自燃溫度低，滯燃期比柴油短，NOx排放與燃燒噪音比柴油低。（3）二甲醚的低熱值比柴油低，僅為柴油的64.7，但二甲醚與空氣的理論混合氣熱值比柴油高5（二甲醚為3066kj/kg,柴油為3911kj/kg），因此，二甲醚發(fā)動機(jī)的功率可以高于柴油機(jī)。（4）二甲醚的汽化潛

15、熱大，為柴油的1.64倍，采用直噴燃燒方式可大幅度低柴油機(jī)缸最高燃燒溫度，改善NOX的排放。（5）二甲醚的常壓下24.9就汽化成氣體。為了保證二甲醚再燃油系統(tǒng)不汽化，造成輸送管道氣阻，必須對燃油加壓。（6）二甲醚對金屬無腐蝕性，所以對燃油系統(tǒng)的材料沒有特殊的要求。然而，天然橡膠與二甲醚不能共存，長期與二甲醚接觸會溶脹老化，必須尋找合適的密封材料。目前，這項(xiàng)工作已經(jīng)取得階段性成果。國家曾在CA498A柴油機(jī)燃用二甲醚燃料，相關(guān)檢測結(jié)果表明，采用氧化催化劑處理后其排放水平可達(dá)歐，見表4.1.6：表4.1.6 CA498車用二甲醚發(fā)動機(jī)ESC13工況下的檢測結(jié)果 單位：g/kw·h項(xiàng)目CO

16、HCNOXPM歐限值2.10.65.00.1二甲醚發(fā)動機(jī)的排放測量值0.350.5153.9620.028二甲醚發(fā)動機(jī)的排放測量值0.5290.5123.9660.042 二甲醚發(fā)動機(jī)的動力性調(diào)整為與原柴油機(jī)一樣 二甲醚發(fā)動機(jī)的動力性調(diào)整為略高于原柴油機(jī)，轉(zhuǎn)矩大25N.M，功率在3200r/min時大2kw。表4.1.7 柴油機(jī)和燃用二甲醚燃料的性能對比項(xiàng)目柴油二甲醚功率/扭矩相等燃料經(jīng)濟(jì)性相等瞬間循環(huán)排放物3.81.6氮氧化物/(g/bhp·h)0.30.3總碳?xì)?(g/bhp·h)0.30.3總微粒量/(g/bhp·h)0.080.02最高加速煙度/%50最大

17、燃燒噪聲/dB(A)8878注：重型卡車柴油車渦輪增壓，中冷物廢氣后處理或廢氣再循環(huán)二甲醚可以從煤、天然氣或生物質(zhì)中制取，有穩(wěn)定可靠的原料來源，飽和蒸氣壓低于LPG可以沿用LPG的基礎(chǔ)設(shè)施。采用DME的汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性、大規(guī)模生產(chǎn)時成本僅為1100元/噸左右，可以較好的滿足汽車對代用燃料的基本要求：原料來源穩(wěn)定、長期；環(huán)境友好；基礎(chǔ)設(shè)施投資少；汽車動力性好；經(jīng)濟(jì)性好、燃料成本低，因此是一種優(yōu)秀的車用柴油機(jī)的代用燃料。二甲醚還可以用作燃?xì)馄嚾剂?，只需對車輛進(jìn)行部分改裝，無需改動動力系統(tǒng)，只須增加一套燃?xì)庀到y(tǒng)即可，汽車尾氣排放量低，可應(yīng)用在城市公交車、出租車、家庭用車上，其動力性能與93汽油相

18、當(dāng)，有優(yōu)良的性價比，燃料成本可降低10。使用二甲醚，尾氣無需催化轉(zhuǎn)化處理，氮氧化物與黑煙微粒排放就能滿足美國加利福尼亞燃料汽車超低排放尾氣的要求，并可降低發(fā)動機(jī)噪音，久泰化工科技股份現(xiàn)已在50多臺汽油汽車上采用二甲醚燃料，并已成功運(yùn)行4年多，并有行使30萬公里的記錄，各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)越，大規(guī)模推廣使用清潔燃料二甲醚用作替代汽油汽車的基礎(chǔ)條件已基本具備，圖4.1.4就是二甲醚燃?xì)馄嚇榆噲D。圖4.1.4 二甲醚燃?xì)馄嚱?jīng)過幾十年的發(fā)展，目前我國已成為一個汽車大國，2004年汽車銷量520萬輛，2006年全國汽車銷售量接近700萬輛，預(yù)計(jì)2010年我國汽車的年產(chǎn)量將達(dá)到1000萬輛，中國將成為世界最

19、大的汽車消費(fèi)國家之一，屆時我國汽車保有量為50006000萬輛。汽車產(chǎn)量與保有量的快速上升，將會刺激國車用燃料油需求的快速增長。19902003我國車用燃料油（汽、煤、柴）產(chǎn)量從5038萬噸增長到13400萬噸，平均增長率為7.8；成品油（汽、煤、柴油）消費(fèi)量從4900萬噸增長到14100萬噸，平均增長率為8.5。近年我國成品油消費(fèi)中，2004年度柴油約占63.4，2006年消費(fèi)量為11646萬噸，近年來柴油消費(fèi)量增長率一直在9.0以上。2006年全國柴油消費(fèi)量6710萬噸，2006達(dá)到11646萬噸，而汽油消費(fèi)量為5210萬噸，柴油所在比重增加到69，同時對進(jìn)口柴油需求顯著增多。柴油消費(fèi)量預(yù)

20、計(jì)2010年國將達(dá)到13053萬噸左右，2015年將達(dá)到15500萬噸。二甲醚作為良好的替代燃料，按其對柴油的替代率為5計(jì)算（相對柴油的二甲醚消費(fèi)替代比為1.336），2010年約需要二甲醚870萬噸，2020年約需1330萬噸。同時，國原油供需矛盾更加突出，2006年我國原油進(jìn)口量達(dá)到1.452噸，并且每年都以9.0以上的速度在增加。所以替代能源的開發(fā)、研究和推廣是我國的一項(xiàng)長期重要工作，是關(guān)系到我國能源安全性的重大課題。表4.1.8 我國柴油需求 單位：萬噸年份2000年2004年2010年消耗需求671010322.612000我國產(chǎn)量10162.111164短缺160.5863二甲醚替

21、代比57%時所需二甲醚量6451045所需當(dāng)量甲醇92214944.2二甲醚替代液化石油氣：石油資源日益枯竭，國際能源結(jié)構(gòu)正在從以石油為單一能源結(jié)構(gòu)向石油、天然氣、煤等多種能源過渡。我國石油資源日趨緊缺，2005年中國石油消費(fèi)量將超過3.0億噸，其中進(jìn)口將超過其總用量的40%。因此尋找對環(huán)境友好、技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)上可接受的代用燃料迫在眉睫。我國缺油少氣，但煤炭資源豐富，化學(xué)工業(yè)也相應(yīng)的從石油化工為主原料路線向石油化工與C1化工并存或多原料路線的方向過渡。為此，以煤、天然氣、生物質(zhì)為原料合成二甲醚已經(jīng)成為熱點(diǎn)。20世紀(jì)七十年代，國外有人提出用甲醇制得的二甲醚加入城市煤氣，或?qū)⒍酌烟娲夯蜌庾?/p>

22、為民用燃料。二甲醚與液化石油氣性質(zhì)見表4.2.1所示表4.2.1 二甲醚與石油液化氣性質(zhì)比較項(xiàng) 目相對分子量蒸氣壓60/Mpa平均熱值KJ·KJ-1爆炸極限%理論空氣量m3·kg-1理論煙氣量m3·kg-1預(yù)混氣熱值KJ·m3理論燃燒溫 度二甲醚46.061.35314503.56.967.4642192250石油液化氣56.601.92457601.711.3212.0239092055二甲醚在常溫、常壓下為無色、無味、無臭氣體，二甲醚在常溫、常壓下為氣態(tài)，常溫時可在5個大氣壓下液化，具有與液化氣相似的性質(zhì)。從表4.2.1數(shù)據(jù)可以看出，在同等溫度下，二

23、甲醚的飽和蒸汽壓低于液化石油氣。因此，儲存、運(yùn)輸時比液化石油氣安全。二甲醚在空氣中的爆炸極限比液化石油氣高1倍，使用中作為燃料也比液化石油氣安全，同時，它的爆炸極限（如表），比丙烷氣丁烷氣也高，蒸汽危險指數(shù)比丙、丁烷都小(指數(shù)越小越安全)，所以安全性優(yōu)于丙烷、丁烷。表4.2.2，顯示出二甲醚與液化石油氣、天然氣性質(zhì)得比較。表4.2.2 二甲醚與液化氣、天然氣性質(zhì)比較項(xiàng) 目DME液化氣天然氣分子式CH3OCH3C3H8CH4低熱值MJ/kg28.846.350.0液體粘度kg/m·s0.150.15液體密度kg/m3668501720(-162十六烷值55605<10沸點(diǎn) -25

24、-43-162理論空燃比kg/kg9.015.617.2自燃溫度235470650在空氣中爆炸極限V% 3.4172.19.4二甲醚作民用清潔燃料有諸多優(yōu)點(diǎn)：(1)在同等溫度條件下，二甲醚的飽和蒸汽壓低于液化氣，其儲存、運(yùn)輸?shù)缺纫夯瘹獍踩?2)二平醚在空氣中的爆炸下限比液化氣高一倍，因此在使用過程中，二甲醚作為燃料比液化氣安全；(3)雖然二甲醚熱值僅為液化石油氣的0.687，但由于二甲醚本身含氧，在燃燒過程中所需空氣量僅為液化石油氣的0.615，從而使得二甲醚的預(yù)混合熱值與理論燃燒溫度均高于液化氣（1.079：1）, 其理論燃燒溫度比液化石油氣高195（9.5）。(4)二甲醚自身含氧，組分單

25、一，碳鏈短，燃燒性能良好，熱效率高，燃燒過程中無殘液，無黑煙，是一種優(yōu)質(zhì)、清潔的燃料;(5二甲醚易于壓縮，貯存壓力1.35MPa，低于液化石油氣的1.92MPa，故更為安全，且可利用現(xiàn)有的液化石油氣罐、槽車等容器與管道，灶具經(jīng)過簡單改裝與可通用，故易于推廣，而二甲醚與液化石油氣混合使用，混配比低于50，則無需對原有液化石油氣灶在進(jìn)行改裝。DME具有燃料的主要性質(zhì)，其熱值約為64.686MJ/m3，且其本身含氧量為34.8%，能夠充分燃燒，不析碳、無殘液，是一種理想的清潔燃料。以前主要由于其成本較高、生產(chǎn)與應(yīng)用研究深度以與替代積極性等問題限制了在燃料領(lǐng)域的應(yīng)用。二甲醚可替代煤氣、液化石油氣用于民

26、用燃料。二甲醚常溫下蒸氣壓力為0.5MPa，同等溫度下，二甲醚的飽和蒸氣壓低于液化氣，儲存運(yùn)輸比液化石油氣更安全，若二甲醚單獨(dú)用作燃料，其壓力等級符合液化氣要求，可用現(xiàn)有的液化氣罐集中統(tǒng)一罐裝，灶具只需要做簡單改動即可。二甲醚作為民用燃料時，燃燒充分，無殘液，不析碳，和丙烷相比燃燒每公斤丙烷需消耗氧氣3.6kg，而燃燒每公斤二甲醚僅耗氧2.08kg，少耗7m3空氣，避免了大量空氣中氮?dú)獗患訜岬礁邷嘏欧?，因此燃燒效率高。國有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)站針對二甲醚液化氣，參考CJ4-83家用煤氣灶標(biāo)準(zhǔn)，用人工煤氣灶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測的結(jié)果表明：“著火性能、燃燒工況、熱流量、熱效率、煙氣成分等符合煤氣灶GB16410

27、-1996的技術(shù)指標(biāo)”，“正常使用條件下二甲醚燃料與配套燃具不會對人體造成傷害，對空氣不構(gòu)成污染”，“在使用配套的燃具燃燒后，室空氣中甲醇、甲醛與CO殘留量均符合國家居住區(qū)大氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)與居室空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”,情況見下表。表4.2.3 二甲醚灶燃燒后有害殘留量有害組分 夏季 冬季 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)mg/Nm3早餐點(diǎn)火30秒早餐后30秒早餐點(diǎn)火30秒早餐后30秒午餐點(diǎn)火30秒午餐后30秒日均甲醇0.290.060.650.330.350.161.0甲醛0.0260.0200.0290.0210.0260.0200.050CO1.050.562.211.273.212.4910表4.2.4 二甲醚灶燃燒后環(huán)境

28、衛(wèi)生檢測有害物農(nóng)度增值 開門窗雙灶點(diǎn)火 關(guān)門窗開抽煙機(jī)雙灶 關(guān)門窗不開抽煙機(jī)雙灶開門窗本底值mg/Nm3點(diǎn)火期燃燒期點(diǎn)火期燃燒期點(diǎn)火期燃燒期二甲醚9.41.48.20.812.32.2甲醇0.0220.0100.0200.0160.420.34CO3.552.62.71.35.84.71.4NOX0.1630.1560.1530.1420.3910.3820.032表4.2.5 二甲醚灶具燃料檢測結(jié)果項(xiàng)目GJ4-83標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)測結(jié)果著火率啟動10次著火不少于8次100%點(diǎn)火性能0.5和1.5倍壓力下能正常點(diǎn)燃正常傳火性點(diǎn)燃一孔后4秒鐘傳遍所有孔1秒火焰狀態(tài)均勻、清晰、穩(wěn)定均勻熱負(fù)荷不低于2.9

29、kw（2500kcal/h）3.64與3.81kw熱效率額定負(fù)荷下熱效率55%59.5%與60.1%煙氣組成CO額定負(fù)荷下煙氣CO0.05%0.017%與0.021%O2O2不高于14%11%表4.2.6 我國即將頒布的二甲醚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目二甲醚含量/%甲醇含量/%水含量/%銅片腐蝕試驗(yàn)酸度（以H2SO4計(jì)）/% 型指標(biāo)99.90.050.030.0003型指標(biāo)99.00.50.31級二甲醚可單獨(dú)作民用燃料使用，也可以以一定比例摻入液化氣中一起燃燒。二甲醚的摻入可使液化氣燃燒更加完全，降低析炭的可能性，并降低尾氣中的CO與碳?xì)浠衔锖?。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，

30、還含有少量C5烴類。由于C5組分沸點(diǎn)較高，蒸氣壓較低，又不能與C3或C4組分一起完全燃燒，有殘液留在液化石油氣鋼瓶中。如在液化石油氣中添加少量二甲醚，它不但能提高C5的氣化效率，還增加C3、C4 與C5間的互溶性，從而消除液化石油氣鋼瓶中殘液，避免燃燒時析炭，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。圖4.2.1 二甲醚燃燒效果 圖4.2.2 二甲醚取暖另外，二甲醚還可以摻入城市煤氣或天然氣中混燒。二甲醚熱值為64686kj/m3，如將一定比例的二甲醚加入到熱值為15907kj/m3的城市煤氣或熱值為37674kj/m3的天然氣中，可解決城市煤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，改善煤氣質(zhì)

31、量，提高燃?xì)鉄嶂?。二甲醚單?dú)作為燃?xì)饪梢圆捎霉艿垒斔?，也可用原LPG儲罐沖裝銷售。由于二甲醚與LPG相溶性非常好，質(zhì)量較差的LPG（即含烯烴和C5較多）的液化氣，加入2030%的DME，火焰質(zhì)量明顯改善（藍(lán)色火焰），火焰溫度提高，并且無殘液或殘液很少。液化石油氣早在20世紀(jì)五六十年代就在我國推廣使用了，由于液化石油氣供應(yīng)不足，五十年代各地就想法尋找替代品。近年來LPG供應(yīng)十分緊，久泰化工科技股份從2001年開始從事二甲醚地研究和生產(chǎn)，2002年自主開發(fā)了液相法工藝技術(shù)，建立0.5萬噸/年的中試裝置，2003年建成3萬噸DME裝置，并且順利擴(kuò)產(chǎn)到5萬噸，目前生產(chǎn)能力達(dá)到15萬噸，再建項(xiàng)目總量為1

32、80萬噸，其中60萬噸2007年即可投產(chǎn)，屆時將達(dá)到75萬噸/年的生產(chǎn)能力，主要將作為民用燃料。2006年經(jīng)省技術(shù)監(jiān)督局、消防局、組織國家建設(shè)部、中國城市燃?xì)鈪f(xié)會等單位鑒定，認(rèn)為二甲醚可以作為民用燃?xì)?，符合國家推廣新型能源和城鎮(zhèn)燃?xì)獍l(fā)展的有關(guān)政策。經(jīng)國家燃?xì)庥镁弑O(jiān)督中心與省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院檢測，認(rèn)為二甲醚的有關(guān)參數(shù)和性能，符合城鎮(zhèn)燃?xì)庥嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，建議政府有關(guān)部門對二甲醚作為新型能源和民用燃?xì)饨o予政策上的支持。國家建設(shè)部2006年4月10日（建標(biāo)200678號）文，在“關(guān)于印發(fā)2006年建設(shè)部歸口工業(yè)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂、修訂計(jì)劃的通知”一文中要求制定城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌褬?biāo)準(zhǔn)，由中國市政工程華北設(shè)計(jì)

33、研究院主編，久泰化工科技股份、新奧集團(tuán)、瀘天化等參加編制城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌褬?biāo)準(zhǔn)2006年底已完成報批稿，即將頒布執(zhí)行，這將為二甲醚得大力推廣應(yīng)用鋪平道路。二甲醚與液化氣混配成為復(fù)合燃?xì)夂?，有液化氣所不可比擬的諸多優(yōu)勢：1、能提高燃燒質(zhì)量，使燃燒更充分。 2、能有效減少紅火苗，比液化氣更清潔，更環(huán)保。3、能有效帶動液化氣中60%以上殘液的燃燒。4、降低液化氣經(jīng)營企業(yè)的成本，提高了價格競爭力，能為客戶創(chuàng)造更大的利潤空間。久泰化工科技股份二甲醚復(fù)合燃?xì)庖训玫健⒌雀鲗I(yè)液化氣經(jīng)營者的信賴，更得到了廣大消費(fèi)者的普遍接受與認(rèn)可。目前在、等地等地區(qū)建立了銷售網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展了30余個區(qū)域代理商，與他們建立了良好而穩(wěn)

34、固的合作關(guān)系，其中10個，7個，3個，每月銷售二甲醚10000余噸，這些公司通過我們的技術(shù)指導(dǎo)都能獨(dú)立操作二甲醚與液化氣的混配，混配比例為1：4，這樣每月這些代理商銷售二甲醚復(fù)合燃?xì)?0000多噸，大約有100多萬個家庭在使用二甲醚復(fù)合燃?xì)?，已得到了廣大消費(fèi)者的高度認(rèn)可和信賴，二甲醚復(fù)合燃?xì)獠粌H可以用于瓶裝供氣，還可以用于管道供氣。我國自1990年開始大量進(jìn)口液化石油氣，伴隨著南方沿海地區(qū)需求迅速膨脹，年進(jìn)口量從1990年的11.7萬噸增加到2000年的482萬噸，2004年達(dá)到638萬噸，年均增長率高達(dá)15%， 2006年我國國液化石油氣商品消費(fèi)量為2133.69萬噸。預(yù)計(jì)未來一段時間液化石

35、油氣進(jìn)口量將持續(xù)大幅增長，所以即使二甲醚只能取代其中一部分，其需求量也相當(dāng)可觀。我國LPG產(chǎn)量絕大部分來自煉油廠，只有少部分來自油氣田。2006年我國LPG的產(chǎn)量1613.7萬噸，全年LPG消費(fèi)總量為2133.69萬噸，進(jìn)口量僅2004年就達(dá)到638.6萬噸。目前LPG市場總體表現(xiàn)為供不應(yīng)求，；進(jìn)口量占表觀消費(fèi)量的1/3左右。據(jù)預(yù)測，到2010年我國LPG的市場缺口將達(dá)1000萬噸，如表4.2.7所示：表4.2.7 我國LPG的生產(chǎn)與消費(fèi)情況年份產(chǎn)量凈進(jìn)口量宏觀消費(fèi)量1990182.311.6193.91998584.7217.4802.11999679.0547.61226.62000973

36、.0581.71454.720021190.1569.71759.820031319.7623.01942.720041472.0635.42107.420051473.4614.12087.52010（預(yù)測）195020001000295030002015（預(yù)測）25002550125037503800從以上分析來看，我國民用燃料市場容量極大，LPG供需缺口也很大，這為DME用作民用燃料提供了極好的前景和廣闊的市場。到2010年，按全國對LPG的替代率為20計(jì)算，則二甲醚的需求量為600萬噸，2020年約為860萬噸。4.3、二甲醚替代溶解乙炔：隨著二甲醚在化工、燃料方面的廣泛應(yīng)用，它作為氣

37、焊、氣割氣，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氣焊、氣割氣乙炔已越來越受到人們的青睞。乙炔替代氣的使用源于1970年，當(dāng)時美國在丙烷氣中添加助燃添加劑，開始在工業(yè)上代替乙炔氣用于金屬焊接和切割，80年代基本代替乙炔氣，到90年代美國幾乎沒有使用乙炔氣作為切割氣使用了。近幾年來我國在金屬氣焊、切割行業(yè)也逐步采用丙烷氣、液化氣、天然氣作為切割氣，但目前仍然是以乙炔為主占90左右。久泰化工科技股份長期以來采用自己生產(chǎn)二甲醚，經(jīng)氣焊、氣割實(shí)際應(yīng)用，已取得理想的效果，與傳統(tǒng)的氣焊、氣割用氣乙炔相比，已在很多方面顯示出了潛在的優(yōu)勢。表4.3.1 二甲醚性質(zhì)項(xiàng) 目DME沸 點(diǎn)-24.9蒸氣壓力20bar5.1液體密度20(Kg/m

38、3)668氣體比重1.59低熱值(MJ/kg)28.43自燃溫度1atm235350爆炸極限圍(%)3.417蒸氣危險指數(shù)9517從上表4.3.1可以看出，二甲醚在常溫時可在5個大氣壓下液化，具有與液化氣相似的性質(zhì)，并且二甲醚組分單一，碳鏈短，所以燃燒性能良好，熱效率高，燃燒過程無殘液、無黑煙，是一種優(yōu)良的清潔燃料。表4.3.2 乙炔的性質(zhì)分子式C2H2分子量26.04沸點(diǎn)81乙炔在丙酮中的溶解度/(克升)237密度（20/kg·m3）1.17比熱容（t=0，kj·kg-1·k-1）1.300爆炸極限(體積比，%)2.677從表4.3.2可知，乙炔的爆炸圍很寬，所

39、以安全性不高，用于氣焊、氣割時，需將乙炔溶于丙酮中才能使用, 在15和總壓力為15大氣壓時，乙炔在丙酮中的溶解度為237克升，一瓶只能裝乙炔3kg左右，所以在焊接，氣割過程中，經(jīng)常更換乙炔氣瓶。 從下表4.3.3可以看出，目前應(yīng)用幾種切割氣乙炔、汽油、丙烷（石油液化氣）、丙烯、無論從安全、環(huán)保、燃料費(fèi)用，切割質(zhì)量、切割速度等方面衡量，二甲醚是比較理想的氣割氣代替燃料之一。表4.3.3、不同切割氣的一些性能比較：切割氣汽油乙炔丙烷丙烯二甲醚氧氣中火焰溫度·C2500287030003300210026002500290022502900熱值（kj/kg）5460050200215004

40、920031450空氣中爆炸圍2.09.02.577.02.49.62.011.13.417毒性低低低低無毒最大使用壓力（Mpa）0.080.10.850.920.5回火機(jī)率輕微高低低低沖撞敏感性穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定耗氧量（kg/kg）3.083.6363.432.09預(yù)熱時間短(120鋼板)10秒較長較短(120鋼板)1015秒燃料費(fèi)用低高較低較低低切割速度較快較快稍慢稍慢較快切割質(zhì)量較好一般較好較好好由于二甲醚燃燒性能良好，并且其理論火焰溫度可高達(dá)2250，完全可以達(dá)到氣焊、氣割所需的溫度，同時其熱效率高，燃燒過程無殘液、無黑煙，是一種優(yōu)良的清潔燃料。優(yōu)點(diǎn)如下：1、安全性：乙炔氣在空

41、氣中的爆炸極限為2.677，二甲醚為3.417，明顯表明二甲醚的安全性能極高。乙炔氣化學(xué)性質(zhì)活潑，自燃點(diǎn)為480，在空氣中的著火溫度為428，易聚合、易與銅、銀等反應(yīng)生成爆炸性物質(zhì)，爆炸危險度H31.8。純乙炔的分解爆炸首先取決于乙炔的壓力和溫度，壓力越大，爆炸溫度越低，同時與乙炔中的雜質(zhì)、容器的尺寸有關(guān)，當(dāng)壓力為152Kpa，溫度達(dá)到580600時即可發(fā)生爆炸。乙炔與空氣的混合爆炸極限圍為2.281，與氧氣的混合爆炸體積分?jǐn)?shù)極限圍為2.893，且在運(yùn)輸過程中不得劇烈振動或撞擊，露天作業(yè)時要防止日曬，乙炔瓶表面溫度不得超過3040，以免發(fā)生爆炸危險。乙炔在使用時，當(dāng)乙炔氧氣混合氣體的噴射速度和

42、混合氣體的燃燒速度之間的比例操作不當(dāng)時，即當(dāng)噴射速度小于燃燒速度，噴射速度緩慢，而燃燒速度太快時，便造成火焰倒向割（焊）炬和膠管而產(chǎn)生回火現(xiàn)象，處理不當(dāng)時會發(fā)生乙炔爆炸現(xiàn)象。此外，在焊割時，若割（焊）嘴過熱會使混合氣體受熱膨脹，壓力增高，部分混合氣體能在割（焊）嘴自燃。新型氣割氣主要成份為二甲醚，純度較高，化學(xué)性質(zhì)不如乙炔活潑，對壓力、溫度、沖擊等的敏感性比乙炔低的多，在常溫下以氣態(tài)存在，加上0.40.6MPa的壓力即變?yōu)橐后w，便于裝入瓶中儲存和運(yùn)輸。乙炔氣中常含有磷化氫、硫化氫等有毒氣體，經(jīng)常接觸會產(chǎn)生頭痛、惡心、嘔吐、甚至?xí)灥?，不利于人體健康和環(huán)境保護(hù)。二甲醚燃燒不積炭，所以割炬噴咀不會因

43、積炭堵塞，一般不易發(fā)生回火，而應(yīng)用乙炔氣時，產(chǎn)生大量的游離碳，常會發(fā)生割炬積炭堵塞，甚至造成回火。2、使用方便：用乙炔氣切割和焊接時，需經(jīng)常更換乙炔氣瓶，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用時，是把乙炔溶于丙酮中使用，在15和總壓力為15大氣壓時，乙炔在丙酮中的溶解度為237克/升，常用的氣瓶只能裝乙炔3kg左右，所以氣焊、氣割時需要頻繁更換乙炔氣鋼瓶。而用二甲醚時，可采用各種規(guī)格的石油液化氣鋼瓶，罐體體積小，質(zhì)量輕，使用和運(yùn)輸比較方便，避免頻繁更換鋼瓶，減輕操作人員的勞動工作量，同時冬天室外作業(yè)時閥門不用加熱，特別是在偏遠(yuǎn)、無電、交通不太方便的野外作業(yè)時就更具有巨大的優(yōu)越性。3、耗氧量：切割氣乙炔、液化石油氣、二甲醚的理論耗氧量如下述反應(yīng)方程式所示：乙炔 C2H2+ 2.5O2 2CO2+2H2O摩爾比 1 2.5質(zhì)量比（kg） 1 3.08二甲醚 C2H6O + 3O2 2 CO2 + 3H2O摩爾比 1 3質(zhì)量比（kg） 1 2.09液化石油氣（LPG）：按丁烷 C4H10+ 6.5 O2 4 CO2 + 5H2O摩爾比 1 6.5質(zhì)量比（kg） 1 3.74從上述結(jié)果可以看出，理論耗氧量（摩爾比），乙炔為1：2.5、二甲醚為1：3、液化石油氣為1：6.5，雖然乙炔理論耗氧量比二甲醚低，但按一定質(zhì)量耗氧量比較，乙炔與氧氣耗用關(guān)系為1