第六章第五節(jié)二甲醚課件教學(xué)課件

1、煤化工概論化工工程系 高曉榮甲醇羰基化生產(chǎn)乙酸工藝3煉煉 焦1乙酸的性質(zhì)及用途 1乙酸生產(chǎn)方法246上節(jié)提綱2二甲醚的生產(chǎn)方法3煉煉 焦1二甲醚的性質(zhì) 1二甲醚的用途246本節(jié)提綱3一、二甲醚的物理、化學(xué)性質(zhì)一、二甲醚的物理、化學(xué)性質(zhì) 概述二甲醚在常溫、常壓下為無(wú)色、無(wú)味氣體，由于其自身含氧，組分單一，因此燃燒性能好，熱效率高，燃燒過(guò)程中無(wú)殘留物、無(wú)黑煙，被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。二甲醚的來(lái)源：二甲醚是由兩個(gè)甲醇分子脫水得到。 目前國(guó)家鼓勵(lì)依靠煤的氣化和液化，目前國(guó)家鼓勵(lì)依靠煤的氣化和液化，發(fā)展清潔燃料，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)發(fā)展清潔燃料，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。展面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

2、 甲醇的生產(chǎn)可由煤的氣化和煉焦的副甲醇的生產(chǎn)可由煤的氣化和煉焦的副產(chǎn)品焦?fàn)t煤氣制取。產(chǎn)品焦?fàn)t煤氣制取。 目前，我國(guó)是全世界的最大焦化基地目前，我國(guó)是全世界的最大焦化基地，煤化工對(duì)環(huán)境的污染還是非常嚴(yán)重，煤化工對(duì)環(huán)境的污染還是非常嚴(yán)重的。的。 二甲醚也可以由原煤經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)二甲醚也可以由原煤經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)直接制取。直接制取。 二甲醚由于其良好的產(chǎn)品性能及優(yōu)越的環(huán)二甲醚由于其良好的產(chǎn)品性能及優(yōu)越的環(huán)保性能，越來(lái)越為人們所接受，其應(yīng)用范保性能，越來(lái)越為人們所接受，其應(yīng)用范圍和前景圍和前景 也越來(lái)越廣闊。也越來(lái)越廣闊。二甲醚的性質(zhì)二甲醚的性質(zhì) 二甲醚的物理性質(zhì)與液化石油氣相似，可替代液化石油

3、氣作為民用燃料。 其特點(diǎn)：一是可燃性好，其燃燒充分、完全，無(wú)碳析出，幾乎無(wú)殘留物，廢氣無(wú)毒，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；二是液化壓力低，常溫下二甲醚蒸汽壓力約為0.5MPa，低于液化氣，在室溫下就可壓縮成液體，可用液化氣儲(chǔ)罐灌裝，能確保運(yùn)輸安全，同時(shí)因其常溫下為氣體，不需預(yù)熱，隨用隨開(kāi)，快捷方便； 三、是無(wú)毒性，二甲醚對(duì)人體呼吸道、皮膚有輕微刺激作用，但對(duì)人體無(wú)毒性反應(yīng)； 四、是安全可以控制，爆炸極限3.417； 五、是燃燒值高，為31.59MJ/kg，為L(zhǎng)PG的70左右 六、是可以用作汽車(chē)燃料。表1、二甲醚的性質(zhì)參數(shù)表序號(hào)序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目參數(shù)參數(shù)序號(hào)序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目參數(shù)參數(shù)1化學(xué)分子式CH3OCH38最大燃速（c

4、m/s)502分子量46.19著火能（10-6J）453沸點(diǎn)（C）-25.110著火溫度（C）3504液密度（g/cm320C）0.6711爆炸范圍（%）3.4-175氣體比重（比空氣）1.5912低位發(fā)熱量（kcal/Nm3)142006氣體潛熱（ kcal/kg)111.713高位發(fā)熱量（kcal/Nm3)152497飽和氣壓（atm.25C)6.114低位發(fā)熱量（kcal/kg)6903二甲醚的應(yīng)用方法 使用鋼瓶供應(yīng)直接使用，使用方法同瓶裝液化石油氣。 管道供應(yīng) 供應(yīng)純二甲醚，優(yōu)點(diǎn)：管道管徑細(xì)，節(jié)省投資；缺點(diǎn)：冬天可能產(chǎn)生冷凝液。 二甲醚混空氣，優(yōu)點(diǎn)：冬天不產(chǎn)生冷凝液，供應(yīng)距離遠(yuǎn)；缺點(diǎn)：

5、混空氣后熱值降低，管道變粗，系統(tǒng)復(fù)雜，投資大，運(yùn)行成本高，空氣中的氧對(duì)管道有腐蝕作用。 與液化石油氣摻混使用，優(yōu)化石油氣中摻混一定比例的二甲醚不影響燃燒； 目前二甲醚主要是通過(guò)摻混到LPG中使用；目前每年有近100萬(wàn)噸二甲醚摻混到液化石油氣中去。 主要是廣東、重慶、四川、山東等地區(qū)二、二甲醚的用途二、二甲醚的用途n 二甲醚作拋射劑的氣霧劑 二甲醚燃?xì)庠?二甲醚采暖洗浴爐 二甲醚氣割二甲醚燃料汽車(chē)二甲醚的用途有哪些呢？1車(chē)用燃料 2民用燃料 3氣霧推進(jìn)劑 4環(huán)保型制冷劑和發(fā)泡劑 5化工原料 6二甲醚發(fā)電 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

6、充分燃燒，不析碳、無(wú)殘液，是一種理想的清潔燃料。 二甲醚是一種可燃性物質(zhì)，其可燃性屬于中等。但其燃燒值和火焰長(zhǎng)度比烴類(lèi)化合物低，試驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)相同量的DME與LPG燃燒時(shí)，DME的火焰高度比丙烷的低，DME燃燒火焰生成的灰比丙烷丁烷燃燒生成的灰少得多，因而產(chǎn)生的輻射熱也低，溫升也小。從凈卡路里熱值(Net Caloritie Value)來(lái)說(shuō)，DME為28840KJ/kg、正丁烷為45720KJ/kg，DME的值約占丙烷和正丁烷的60%。二甲醚用于燃料二甲醚用于燃料 A、二甲醚用作民用燃料 二甲醚可替代煤氣、液化石油氣用于民用燃料。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

7、壓低于液化氣，儲(chǔ)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(jí)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(jiǎn)單改動(dòng)即可。二甲醚作為民用燃料時(shí)，燃燒充分，無(wú)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。B、二甲醚用作車(chē)用燃料 作為汽車(chē)燃料時(shí)，汽車(chē)尾氣排放量低，可應(yīng)用在城市公交車(chē)、出租車(chē)、家庭用車(chē)上，其動(dòng)力性能與93汽油相當(dāng)，有優(yōu)良的性?xún)r(jià)比，燃料成本可降低10。由于其十六烷值比柴油高，發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)力大，機(jī)械性能好，還可替代柴油作為柴油汽車(chē)燃料，這是其他

8、同類(lèi)替代燃料不具備的優(yōu)勢(shì)。使用二甲醚，尾氣無(wú)需催化轉(zhuǎn)化處理，氮氧化物及黑煙微粒排放就能滿(mǎn)足美國(guó)加利福尼亞燃料汽車(chē)超低排放尾氣的要求，并可降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。 研究表明，現(xiàn)有汽車(chē)發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(mǎn)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(guó)加州超低排放標(biāo)準(zhǔn)。 理想的致冷

9、劑應(yīng)該具有優(yōu)良的熱力性質(zhì)。無(wú)毒、不燃、在制冷系統(tǒng)內(nèi)絕對(duì)穩(wěn)定，另外對(duì)環(huán)境友好，與潤(rùn)滑油和材料兼容以及低廉的生產(chǎn)成本并且易于檢漏。還應(yīng)具有好的熱物性和遷移特性。這些性質(zhì)直接影響到制冷效果。具體說(shuō)就是要求致冷劑有低的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、高的臨界溫度、低的臨界壓力、高的汽化潛熱、高的導(dǎo)熱系數(shù)、低的粘度和低的液體比熱、高的汽相比熱。二甲醚性質(zhì)除了作為清潔燃料外，它還具有良好的制冷性能。用作致冷劑具有汽化潛熱大，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)低，臨界溫度高的特點(diǎn)。因此可用于制冷空調(diào)領(lǐng)域。 2、二甲醚用作致冷劑二甲醚用作致冷劑 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(shí)其熱效率高，燃燒

10、過(guò)程無(wú)殘液、無(wú)黑煙，是一種優(yōu)良的清潔燃料。優(yōu)點(diǎn)如下： 安全性：乙炔氣在空氣中的爆炸極限為2.677，二甲醚為3.417，明顯表明二甲醚的安全性能極高； 使用方便：方便性：用二甲醚時(shí)，使用工業(yè)燃?xì)怃撈?，沖裝量較大，避免頻繁更換鋼瓶，減輕操作人員的勞動(dòng)工作量，同時(shí)冬天室外作業(yè)時(shí)閥門(mén)不用加熱，特別是在偏遠(yuǎn)、無(wú)電、交通不太方便的野外作業(yè)時(shí)就更具有巨大的優(yōu)越性；3、二甲醚用作切割氣 耗氧量：乙炔與氧氣耗用關(guān)系為1kg乙炔耗氧3.08kg；而二甲醚與氧耗用關(guān)系為1kg二甲醚耗氧2.09kg，石油液化氣與氧氣耗用關(guān)系為1kg石油液化氣耗用3.74kg氧氣 切割質(zhì)量：采用二甲醚時(shí)，火焰溫度約為2900，切口平

11、整光潔，上緣無(wú)熔陷，下沿?zé)o掛渣，并且氧化面易除去，焊割時(shí)沒(méi)有黑煙，燃燒清潔無(wú)污染 環(huán)境保護(hù)：乙炔由于是用電石生產(chǎn)的，所以其燃燒過(guò)程中必然產(chǎn)生H2S有毒氣體，對(duì)工人的身體健康和環(huán)境帶來(lái)不良影響，電石產(chǎn)生乙炔后得殘?jiān)幚聿划?dāng)，對(duì)環(huán)境的污染也不可輕視；而二甲醚氣割氣主要成份是二甲醚，燃燒時(shí)產(chǎn)生CO2和H2O，沒(méi)有對(duì)人和環(huán)境不理的物質(zhì)生成，完全符合國(guó)家環(huán)保要求。 20世紀(jì)60年代以后，氣溶膠工業(yè)得到了迅速發(fā)展，在氣霧劑產(chǎn)品中的氣霧劑（拋射劑）主要采用氯氟烷（FCS）。二甲醚可作為氣霧推進(jìn)劑、發(fā)泡劑等，并可替代氟利昂作為致冷劑。目前，世界上已開(kāi)始禁用氟氯烷以防止對(duì)大氣臭氧層造成嚴(yán)重破壞。研究表明，DME

12、毒性極低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存而不分解或轉(zhuǎn)化。DME在大氣層中的壽命很短，約10天左右，在大氣層中被降解為二氧化碳和水，ODP值（消耗臭氧層潛能值）為零，因而不會(huì)造成環(huán)境污染和影響臭氧層。4、做氣霧劑和發(fā)泡劑、做氣霧劑和發(fā)泡劑 氫氣是唯一在燃料電池中應(yīng)用的燃料，但氫源只能從其它能源如天然氣、液化石油氣、汽油、柴油、煤、生物質(zhì)及醇類(lèi)中通過(guò)各種途徑生產(chǎn)出來(lái)，所以尋求能源替代氫氣直接用于燃料電池的其它燃料，從而降低燃料電池系統(tǒng)的體積和造價(jià)，是燃料電池研究的重點(diǎn)。研究表明，二甲醚、甲醇是目前較為理想的替代燃料。因?yàn)榧状?、二甲醚燃料只能生成水和二氧化碳，它們是最?jiǎn)單的液體有機(jī)化合物，貯存安全，攜帶方

13、便。5、DME用于燃料電池用于燃料電池6、二甲醚用于化工領(lǐng)域 二甲醚作為一種重要的化工原料，它可以提供CH3、CH3O、CH3OCH2等自由基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，合成多種化學(xué)品，開(kāi)發(fā)高附加值的下游產(chǎn)品有著誘人的前景，如可與SO3、H2S、CO、NH3、HCL、P2O5、O2、烷烴、烯烴、芳烴、活性硅等合成各類(lèi)化合物 。 利用二甲醚作為中間原料，可大力開(kāi)發(fā)下游產(chǎn)品，如碳酸二甲脂、聚碳酸脂等高附加值產(chǎn)品。碳酸二甲脂（DMC）常溫下為液態(tài)，沸點(diǎn)是65，是一種優(yōu)良的溶劑和超低排放燃料和甲基化劑，目前國(guó)內(nèi)和國(guó)際上產(chǎn)量很小，只用于替代劇毒的硫酸二甲脂作甲基化劑。碳酸二甲脂僅僅作為汽車(chē)燃料改良劑以15%添加到油品中，年需求量非常大，具有非常好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。碳酸二甲脂還可以合成聚碳酸脂 。三、二甲醚的生產(chǎn)方法1二步法（合成氣先