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[其他]液化气的最大可能替代品:二甲醚 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2006-10-27 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
二甲醚又称甲醚,简称DME,在常压下是一种无色气体或压缩液体,具有轻微醚香味。相对密度(20℃)0.666,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,室温下蒸气压约为0.5MPa,与石油液化气(LPG)相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃,在燃烧时火焰略带光亮,燃烧热(气态)为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性,不易自动氧化,无腐蚀、无致癌性,但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

  二甲醚是醚的同系物,但与用作麻醉剂的乙醚不一样,毒性极低;能溶解各种化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性,广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等,另外也可用于化学品合成,用途比较广泛。

  二甲醚作为一种新兴的基本化工原料,由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性,使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂,减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性,使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料,可以明显降低甲醛生产成本,在大型甲醛装置中更显示出其优越性。作为民用燃料气其储运、燃烧安全性,预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气,可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。也是柴油发动机的理想燃料,与甲醇燃料汽车相比,不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。

  由统计确认的矿物燃料埋藏量的可开采年份是:(至1997年,BP统计)石油:42年;天然气:62年:煤:224年。其中,石油资源在21世纪迎来生产颠峰后生产量将逐渐减少。
  天然气可开采年分比石油长20年,还在进行开发,估计将来的埋藏量可达现在3倍,不用担心资源的枯竭;煤可开采年份300年。在二甲醚大量生产时主要考虑用煤作燃料。
  由于石油资源短缺 、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强,二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视,成为近年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。
  作为LPG和石油类的替代燃料, 二甲醚是具有与LPG的物理性质相类似的化学品,在燃烧时不会产生破坏环境的气体,能便宜而大量地生产。与甲烷一样,被期望成为21世纪的能源之一。

  二甲醚特有的理化性能奠定了其在国际、国内市场上的基础产业地位,可广泛应用于工业、农业、医疗、日常生活等领域。二甲醚未来主要用于替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等,市场前景极为广阔,是目前国际、国内优先发展的产业。
  自然界里二甲醚并不存在,必须由原料来制成,天然气和煤是目前较好的原料。当然在考虑原料问题时,对矿物燃料的资源量必须同时考虑。
  我国自80年代就开始将二甲醚用作燃料的开发研究,一部分企业和研究机关的试验已进入实验室规模的验证阶段。要真正替代LPG、LNG以及石油燃料,必须要考虑制造成本。在最近的一段时间里应格外考虑与LPG的竞争。
二甲醚理化性质
二甲醚(简称DME),又称木醚、氧二甲、习惯上简称甲醚。
分子式:C2H6O
结构式:CH3—O—CH3

二甲醚的性质:二甲醚上一种无色、具有轻微醚香味的气体,具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、几乎无毒。还具有优良的混溶性,能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶。在100ml水中可溶解3.700ml二甲醚气体,且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂,加入少量助剂后就可与水以任意比互溶。其燃烧时火焰略带亮光。有关物化性质见表1.1。

表1.1 二甲醚的物理化学性质
分子式 C2H6O 分子量 46.07
摩尔质量 46.07 蒸气压(20℃) 0.51Mpa
熔点 -138.5℃ 气体燃烧热 28.8MJ/Kg
沸点 -24.9℃ 蒸发热(-20℃) 410KJ/Kg
临界温度 127℃ 自燃温度 235℃
液体密度(20℃) 0.67Kg/L 爆炸极限、空气 3~17vol%
蒸气密度 1.61Kg/m3  闪点 -41℃


二甲醚在常温、常压下为无色、无味、无臭气体,在压力下为液体,性能与液化石油气(LPG)相似,不同温度下的蒸汽压见表1.2。

表1.2 不同温度下DME蒸气压
温度(℃) -23.7 -10 0 10 20 30 40
蒸气压(Mpa) 0.101 0.174 0.254 0.359 0.495 0.662 0.880


二甲醚的毒性:二甲醚的毒性很低,气体有刺激及麻醉作用的特性,通过吸入或皮肤吸收过量的此物品,会引起麻醉,失去知觉和呼吸器官损伤。

表1.3 二甲醚的毒性
小鼠吸入 225.72g/ m3 麻醉浓度
猫吸入 1658.85g/ m3 深度麻醉
人吸入   154.24g/ m3×30min 轻度麻醉
人吸入 940.50g/ m3 有极不愉快的感觉、有窒息感


近年来,我国二甲醚的生产发展迅速,目前共有十几家生产企业,2002年总生产能力为3.18万吨/年,产量约为2万吨左右,开工率较低,约为63%。

我国二甲醚主要生产厂家及能力(单位:吨/年)


序号 厂家名称 生产能力
1 江苏吴县合成化工厂 2000
2 广东中山凯达精细化工有限公司 5000
3 成都华阳威远天然气化工厂 2000
4 上海石油化工研究院 800
5 江苏昆山 1000
6 陕西新型燃料燃具公司 5000
7 安徽省蒙城县化肥厂 2500
8 浙江诸暨新亚化工公司 1000
9 广东江门氮肥厂 2500
10 浙江义乌光阳化工实业有限公司 2500
11 上海申威气雾公司 1000
12 山东久泰化工科技股份有限公司 5000
13 湖北田力实业股份有限公司 1500
合计 31800


近年来国内二甲醚的建设已经形成热潮,有数家公司拟通过合资合作等方式引进技术建设大型二甲醚生产装置。主要在建或拟建项目如下:


2001年4月份陕西新型燃料燃具有限公司与美国兆运资源有限公司签订联合开发“煤基一步法合成20万吨/年二甲醚超洁净燃料”工程协议书,工程总投资20.3亿元,美方投资90%。


宁夏83万吨/年煤基二甲醚项目,计划投资47.8亿元,计划利用国外资金,已与加拿大麦耐特联合公司签订了合作协议书,并依托美国空气动力公司的技术。


四川泸州天然气股份有限公司采用两步法工艺已经建成1万吨/年二甲醚装置,第二套10万吨/年二甲醚装置,也已经开工建设。


山东临沂鲁明化工有限公司正在建设3万吨/年二甲醚装置,采用自主开发的液相两步法工艺技术。


山东华星集团年产3万吨/年二甲醚项目于2004年8月开始动工,该装置采用两步法工艺。

山东兖州矿业集团公司计划建设60万吨二甲醚装置,拟引进国外一步法二甲醚工艺技术。

另外,国内还有很多地方提出建设二甲醚装置,如:西南石油天然气管理局、新疆、黑龙江双鸭山、大庆油田、陕西、兰州、安徽等。


国内二甲醚的主要用途是作为气溶胶、气雾剂和喷雾涂料的推动剂,每年消耗二甲醚 1.8万吨。由于我国气雾剂行业的发展较快,预计到2005年需二甲醚约3万吨,2010年为4万吨左右。另外我国二甲醚用于合成硫酸二甲酯等多种化工产品的消费量约为1.1万吨。


由于二甲醚的性质与液化气相近,易贮存、易压缩,因而可替代天然气、煤气、LPG作民用燃料。2002年我国LPG的表观消费量为1620万吨,同时中国自1990年开始大量进口LPG,2002年LPG进口量为626万吨。如果二甲醚的价格合适,假设二甲醚替代进口的LPG,以目前的进口量计算,需要燃料级二甲醚约1000万吨。随着人民生活水平的不断提高,对民用燃料的需求量将会有较大的增长,特别是对天然气、二甲醚、LPG等清洁能源的需求一定会有很大的增长,因此,二甲醚作为民用燃料的发展前景十分光明。
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