关于二甲醚替代柴油的技术经济分析及若干建议

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1、关于二甲醚替代柴油的技术经济分析及若干建议一、前言二甲醚（DME）是最简单的脂肪族醚，分子式为C2H6O。目前，国内外主要的生产工艺是采用合成气合成甲醇、甲醇再在固体酸催化剂上脱水的两步流程来生产二甲醚，其反应式可表为2CH3OH→CH3OCH3+H2O+10KJ/mol近年来，由合成气一步直接合成二甲醚的工艺取得进展，这就不仅可使CO的转化率大大提高、反应压力进一步下降，而且还使生产过程简化、生产成本进一步降低，为二甲醚的生产开拓出新的途径。二甲醚的物理化学性质列于表1中：熔点（℃）-141气化热（-20℃，KJ/Kg）410.2沸点（0.1Mpa，℃

2、）-24.8自燃温度（℃）235临界压力（MPa）5.37临界温度（℃）126.9临界密度（Kg/m3）0.271爆炸极限（℃）-41相对密度1.59燃烧热（MJ/Kg）31.75密度（0.5Mpa时，Kg/m3）670生成热（KJ/mol）-183表1二甲醚的物理性质由于二甲醚具有燃料的主要性质，其热值约为58.32MJ/m3且自身含氧，能够充分燃烧，不析碳，它与柴油燃烧性质的对比列于表2中：项目十六烷值点火温度（℃）低热值（MJ/Kg）理论空气量可燃烧范围二甲醚55-6023528.49.03.4-1.8柴油45-5525042.514.60.6-6

3、.5表2二甲醚与柴油燃烧性质对比7可以看出二甲醚作为燃料的性质与柴油非相近，且具有较高的十六烷值，被看作是柴油发动机的理想燃料。如果这一替代的技术、经济问题得以解决，那么它作为燃料的市场需求增长将会是非常惊人的。以我国的柴油消耗为例，2002年为7662万吨，2005年达到8290万吨，预计2010年将增加至10100万吨。如果二甲醚作为良好的柴油替代燃料，按其对柴油的替代率为10％计算，至2010年我国将需二甲醚近1500万吨。国内外对二甲醚替代柴油做燃料的技术经济分析表明，二甲醚市场需求潜力十分巨大，在世界范围内，二甲醚的建设已经成为热点，一些大型二

4、甲醚装置已在筹建之中。如二甲醚开发公司（由道达尔菲纳埃尔夫公司和日本8家公司组成的财团）计划建设能力为75万吨/年的商业化二甲醚装置。日本东洋工程公司完成了在中东建设单系列250万吨/年二甲醚装置的可行性论证。预计该装置可望于2005－2006年建成。英国石油公司（BP）公司、印度天然气管理局、印度石油公司将投资6亿美元建设180万吨/年商业化二甲醚生产厂，用以替代石脑油、柴油和LPG，建设工作已于2002年开始。日本财团（三菱瓦斯化学公司、日挥公司、三菱重工公司和伊藤忠商社）组成的合资公司将在澳大利亚建设140－240万吨/年的大规模二甲醚装置，定于2

5、006年投产。我国于上世纪90年代前后开展气相甲醇法生产二甲醚工艺技术及催化剂的研究开发。虽然至今其建设规模不大（万吨级左右），但其技术已达到成熟、可靠的程度，完全有条件建设大型生产装置，目前总产量已达到15万吨/年的生产规模，大多用于作气雾剂，替用柴油在技术上、经济上尚有许多问题。二、二甲醚替代柴油的技术经济分析1、二甲醚替代柴油的技术分析二甲醚替代柴油作为柴油发动机燃料，可以通过两种途径来实现，一是二甲醚与柴油按一定比例掺合，调制成柴油－二甲醚油品来替代柴油使用。二是直接以二甲醚作柴油发动机燃料而替代柴油。（1）二甲醚与柴油按一定比例掺合，调制成－柴

6、油－二甲醚油品美国能源开发署（DOE）7等机构研究表明。添加10％左右二甲醚到柴油中，其综合输出功率与等量柴油相当，而且在全负荷的情况下还可以节省8％的柴油，同时在污染物的排放方面具有明显优势。然而目前实现二甲醚与柴油直接掺合的关键技术是二甲醚还不能稳定、均匀地掺合到柴油中。近年来不少研究开发、机构对这一技术难点进行了大量研究工作，提出了一些有希望前景的方案，包括：化学掺合方法：①柴油的最佳掺合物为醛－醇缩合物，特别是甲醇与甲醛的缩合物，这是比较成熟的技术，在欧洲已有工业生产；②利用二甲醚（甲醇）合成系列衍生化合物，这些液体含氧化合物与柴油具有很好的互溶

7、性，按一定比例（10％，相当于整个体系中含氧4％）掺合，则同样达到等量柴油的功率，同时其污染物排放也减低了28％左右；③选用合适的乳化剂，表面活性剂，高碳醇醚和稳定剂等将一定比例的二甲醚和柴油调制成均一的油品；④以二甲醚为原料氧化偶联合成具有低挥发性并与柴油能相溶的高碳含氧化合物作为柴油添加剂，如甲缩醛（DMM）,原甲酸三甲酯（TMM）,二甲氧基二甲醚（DOMDEM）等高碳含氧化合物，这些新的合成过程尚需进一步的研究。化学掺合的方法在应用上最易推广，但这些化合物的合成和应用关键在于化学工艺上取得突破，使产品的生产具有经济上的可行性。为此，在研究开发上尚需

8、有较大的投入。物理方法：根据二甲醚的气化特性，在油箱和加油系统进行技术改造，并提