二甲醚(DME)的主要用途和生产方法
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新燃料——二甲醚(DME)一、引言二甲醚(DME)是一种新型的燃料,被广泛认为是未来的替代能源。
它由甲醇通过催化剂转化而来,具有高能量密度、低排放和可再生等优点。
随着全球能源危机的逐渐加剧,对于寻找替代传统化石燃料的燃料源的需求日益迫切。
二甲醚作为一种可持续发展的替代能源,在环保和经济效益方面具有巨大潜力。
本文将对二甲醚的特性、生产工艺及应用领域进行详细介绍。
二、二甲醚的特性1. 高能量密度二甲醚的能量密度较高,与传统燃料相当。
它的单位体积能输出更多的能量,使其在燃料领域具有广泛的应用前景。
2. 低排放与传统燃料相比,二甲醚的低排放是其最大的优势之一。
燃烧二甲醚产生的废气几乎不含硫、苯等有害物质,大大减少了对环境的污染。
3. 可再生二甲醚是一种可再生能源,它能够通过再生甲醇和二氧化碳等原料进行生产。
与化石燃料相比,二甲醚的生产对环境的影响更小,有助于减少温室气体的排放。
三、二甲醚的生产工艺二甲醚的生产通常需要经过以下几个步骤:1. 甲醇合成甲醇合成是二甲醚生产的关键步骤之一。
通常使用合成气(一氧化碳和氢气的混合物)通过催化剂的作用,在适当的温度和压力条件下进行反应,生成甲醇。
2. 甲醇脱水甲醇脱水是将甲醇转化为二甲醚的重要步骤。
一般采用固体酸催化剂,在适当的温度和压力条件下进行反应,甲醇分子之间的水分子被去除,生成二甲醚。
3. 产品净化二甲醚生产后,还需要进行净化处理。
主要包括蒸馏、过滤和吸附等步骤,以去除其中的杂质和不纯物质,提高产品的纯度和质量。
四、二甲醚的应用领域1. 汽车燃料二甲醚作为一种可替代传统燃料的燃料源,已经在某些国家和地区开始用于汽车燃料。
相比传统汽油和柴油,使用二甲醚作为燃料可以减少尾气排放,降低空气污染。
2. 工业燃料二甲醚还可以作为工业燃料使用。
由于其高能量密度和低排放特性,二甲醚在一些工业领域,如焊接、热处理等方面有着广泛的应用。
3. 化工原料二甲醚可以作为化工原料,用于生产一些化学产品,如气体、液体和固体化学品等。
二甲醚dme分子式二甲醚(DME)是一种有机化合物,其分子式为C2H6O。
它是一种无色、可燃的液体,具有类似于乙醚的气味。
二甲醚具有许多重要的应用领域,包括能源、化工和医药等方面。
本文将从这几个方面对二甲醚进行介绍。
一、能源领域1. 作为替代燃料:由于二甲醚可作为清洁燃料使用,被广泛应用于替代传统燃油。
它可以用作汽车和发电机的燃料,能够减少空气中有害物质的排放,对环境更加友好。
2. 作为液化石油气(LPG)的替代品:二甲醚的燃烧性能优良,可以被用作取代液化石油气(LPG)。
与LPG相比,二甲醚的燃烧效率更高,热值更高,使用更加安全。
3. 作为氢气的储存材料:二甲醚在一定条件下可以将氢气吸附并储存,因此被研究用作氢能源的储存材料。
这种方法可以解决氢气储存和运输的难题,促进氢能源的应用。
二、化工领域1. 作为溶剂:由于二甲醚的溶解性和挥发性较好,它被广泛应用于化学反应中的溶剂。
在有机合成和催化反应中,二甲醚可以起到溶解、稀释和催化剂传递的作用,提高反应效率和产率。
2. 作为提取剂:二甲醚也可用作有机物的提取剂。
它可以与某些有机物形成可溶性的络合物,从而实现对有机物的提取和分离。
3. 作为反应中间体:二甲醚可以在一些化学反应中作为反应中间体使用。
例如,它可以与某些酸或碱反应,生成相应的酯类化合物。
三、医药领域1. 麻醉剂:二甲醚具有较强的麻醉作用,曾经被广泛用于手术麻醉。
然而,由于其易燃和爆炸性质,目前已被更安全的麻醉剂所替代。
2. 药物载体:二甲醚可以作为药物的载体,用于输送药物到特定的部位。
它可以通过改变其物理和化学性质,实现对药物的稳定性和释放性的调控。
3. 化学合成:二甲醚在药物化学合成中也有一定的应用。
它可以作为溶剂、催化剂或反应中间体,参与药物的合成过程。
总结起来,二甲醚在能源、化工和医药领域具有广泛的应用前景。
它不仅可以作为清洁燃料和替代品,减少环境污染,还可以作为溶剂、提取剂和反应中间体,在化学合成中发挥重要作用。
二甲醚(DME)的主要用途1.1.1替代氯氟烃作气雾剂随着世界各国的环保意识日益增强,以前作为气溶工业中气雾剂的氯氟烃正逐步被其他无害物质所代替。
1.1.2.用作制冷剂和发泡剂由于DME的沸点较低, 汽化热大,汽化效果好,其冷凝和蒸发特性接近氟氯烃,因此DME 作制冷剂非常有前途。
国内外正在积极开发它在冰箱、空调、食品保鲜剂等方面的应用,以替代氟里昂。
DME作为作发泡剂,国外已相继开发出利用DME 作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂。
发泡后的产品,孔的大小均匀,柔韧性、耐压性、抗裂性等性能都有所增强。
1.1.3.DME用作燃料由于DME具有液化石油气相似的蒸气压,在低压下DME 变为液体,在常温、常压下为气态,易燃、毒性很低,并且DME的十六烷值(约55) 高,作为液化石油气和柴油在汽车燃料方面的代用品,条件已经成熟。
由于它是一种优良的清洁能源,已日益受到国内外的广泛重视。
在未来十年里,DME 作为燃料的应用将有难以估量的潜在市场,其应用前景十分乐观。
可广泛用于民用清洁燃料、汽车发动机燃料、醇醚燃料。
1.1.4.DME用作化工原料DME 作为一种重要的化工原料, 可合成多种化学品及参与多种化学反应:与SO3 反应可制得硫酸二甲酯;与HCl 反应可合成烷基卤化物;与苯胺反应可合成N , N - 二甲基苯胺;与CO 反应可羰基合成乙酸甲酯、醋酐,水解后生成乙酸;与合成气在催化剂存在下反应生成乙酸乙烯;氧化羰化制碳酸二甲酯;与H2S 反应制备二甲基硫醚。
此外,利用DME 还可以合成低烯烃、甲醛和有机硅化合物。
目前合成DME有以下几种方法:(1)液相甲醇脱水法(2)气相甲醇脱水法(3)合成气一步法(4)CO2 加氢直接合成。
(5)催化蒸馏法。
其中前二种方法比较成熟,后三种方法正处于研究和工业放大阶段。
本设计采用气相甲醇脱水法。
下面对这几种方法作以介绍。
DME合成主要方法1)液相甲醇脱水法制DME甲醇脱水制DME 最早采用硫酸作催化剂, 反应在液相中进行, 因此叫做液相甲醇脱水法, 也称硫酸法工艺。
二甲醚工艺流程说明下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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一、二甲醚的性质和用途。
二甲醚(Dimethyl Ether,简称 DME)是一种无色、无味、无毒的气体,具有较高的燃烧效率和低污染排放特性。
新燃料——二甲醚(DME)许康宁编译摘要作为LPG和石油类的替代燃料,目前二甲醚倍受注目,文章介绍了二甲醚的性质、制法及其用途。
作为LPG和石油类的替代燃料,目前二甲醚(DME)倍受注目。
DME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。
1 二甲醚1.1概况DME的化学式是CH30CH3,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;由于加压时容易液化,可以用作喷雾剂、致冷剂及特殊燃料。
现在DME是由甲醇在催化剂存在下脱水合成;也可以将甲醇合成时产生的气体分离精制制造。
目前全世界二甲醚的产量不超过10×104t/y。
1.2 DME的物理性质与特性表1列出了DME及其它燃料的性质。
表1DME与其它燃料的性质比较表注1 十六烷值,表示柴油着火性的指数,该值高表示着火性好。
DME与LPG一样是无色物质,常温常压下是气体。
沸点约-25℃,比C3H8高、比C4H10低。
常压下冷到-25℃或在常温下加压到0.5-0.6MPa,容易液化。
在沸点时液体比重比C3H8、C4H10大。
从表1可以知道其特性:1)液态时的低发热量比C3H8、C4H10低,比CH30H高;2)十六烷值与轻油近似,具有作柴油引擎燃料的优良特性;3)爆炸极限比C3H8、C4H10范围宽,但窄于CH30H。
因此说,DME可以作为燃料被广泛应用。
2 DME的开发自然界里DME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。
由最近的统计确认的矿物燃料埋藏量的可开采年份是:(至1996年底,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。
新燃料——二甲醚(DME作为LPG和石油类的替代燃料,目前二甲醚倍受注目,文章介绍了二甲醚的性质、制法及其用途。
作为LPG和石油类的替代燃料,目前二甲醚(DME)倍受注目。
DME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。
DME的化学式是CH30CH3,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;由于加压时容易液化,可以用作喷雾剂、致冷剂及特殊燃料。
现在DME是由甲醇在催化剂存在下脱水合成;也可以将甲醇合成时产生的气体分离精制制造。
目前全世界二甲醚的产量不超过10×104t/y。
沸点约-25℃,比C3H8高、比C4H10低。
常压下冷到-25℃或在常温下加压到0.5-0.6MPa,容易液化。
自然界里DME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。
由最近的统计确认的矿物燃料埋藏量的可开采年份是:(至1996年底,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DME大量生产时主要考虑用天然气作燃料。
天然气→合成气→甲醇→DME CH4 CO/H2 CH30H CH30CH3 |---直接法---↑首先,天然气净化后用改质催化剂合成以CO、H2比为主要成分的合成气;这合成气在铜系催化剂下合成甲醇,再由甲醇脱水生产DME。
最近为简化工程,降低建设成本,研究了直接制造DME的工艺(直接法)。
CH4十H20←→CO十3H2-206.3kJ/mo1 C0十H20←→CO2十H2十41.0kJ/mol 甲醇合成反应 C0十2H2←→CH30H十90.4kJ/mol CO十3H2←→CH30H十49.4kJ /mol脱水反应(DME合成反应) 2CH30H←→CH30CH3+H20+23.4kJ/mol上述的工程中,改质反应是采用了在一般的设备里有催化剂存在下水蒸气改质法制造甲醇和城市煤气等的方法。
二甲醚dme分子式二甲醚(DME),又称甲醇甲醚,是一种化学物质,其分子式为CH3OCH3。
它由两个甲基基团和一个氧原子组成,具有透明无色液体的特性。
DME是一种重要的有机化合物,在工业和生活中有着广泛的应用。
首先,DME在能源领域发挥着重要作用。
由于其氧含量高达35%,DME是一种优质的清洁燃料。
与传统燃料相比,DME的燃烧不会产生硫化物、氮氧化物等有害气体,大大减少了对环境的污染。
因此,DME被广泛应用于液化石油气替代品、柴油替代品和煤气替代品等领域,为提升能源利用效率、减少能源消耗和改善空气质量做出了贡献。
其次,DME在化工领域也有重要的应用。
由于其惰性较高,DME是一种良好的溶剂,在化学反应和催化剂的合成中发挥着极其重要的作用。
此外,DME也可以被用作聚合物的溶剂和反应介质,广泛应用于塑料、橡胶、涂料等行业。
特别是在生物医药领域,DME还可以被用作药物的载体,提高药物的吸收率和生物可利用性。
此外,DME还具有许多其他应用。
在制冷剂中,DME的低溫沸點和良好的热物理性能使其成为一种理想的制冷介质。
在化妆品和个人护理产品中,DME可以用作溶剂、增稠剂和乳化剂,为产品提供良好的质感和稳定性。
同时,DME还可以用作喷雾剂的推进剂,广泛应用于化妆品、药品、农药等领域。
在实际应用中,我们应当注意DME的安全使用。
尽管DME具有许多优良特性,但由于其易燃性和爆炸性,我们在储存、运输和使用时都应严格遵守安全操作规程,避免出现安全事故。
此外,我们还应关注DME在大气中的排放问题,选择合适的废气处理方式,减少对环境的影响。
总之,二甲醚是一种重要的有机化合物,其在能源、化工和其他诸多领域发挥着重要作用。
我们应充分发挥DME的优势,推动其广泛应用,同时也要关注其安全使用和环境保护问题,以实现可持续发展和绿色生产。
二甲醚1. 二甲醚的性质与用途二甲醚(DME)是一种无色气体,具有轻微的醚香味,室温下的蒸气压力约为0.5 MPa,它与液化石油气的物理性质很相似。
二甲醚具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、几乎无毒。
与二乙醚不同,二甲醚在空气中长期曝露不会形成过氧化物。
二甲醚的饱和蒸气压低于液化气,储存运输比液化石油气更安全,并且燃烧性能好,热效率高,燃烧过程中无残渣、无黑烟,CO、NO排量低,二甲醚还可掺入石油液化气、煤气或天然气混烧并能提高热量,≥95%二甲醚可直接作为替代液化气的燃料使用。
所以,它将可能是取代液化气的一种理想的清洁燃料。
此外,二甲醚还可用做化工原料,主要用于制造喷雾油漆、杀虫剂、空气清香剂、发胶、防锈剂和润滑剂等。
2.国内外二甲醚研发进展二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产中的副产品精馏后制得,随着低压合成甲醇技术的广泛应用,副反应大大减少,二甲醚的工业生产技术很快发展到甲醇脱水或合成气直接合成工艺。
甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法,前者的反应在液相中进行,甲醇经浓硫酸脱水而制得,但因该法存在装置规模小、设备易腐蚀、环境污染、操作条件恶劣等问题,逐步被淘汰。
近年来,二甲醚的需求量增长较大,各国又相继开发投资省、操作条件好、无污染的新工艺,主要包括二步法和一步法。
二步法先由合成气制取甲醇,然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。
以前主要采用硫酸作催化剂,现在大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作催化剂,性能优良,选择性好,故能制备出高纯的二甲醚,还能避免污染。
一步法由合成气直接制取二甲醚,包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应,产物为甲醇与二甲醚的混合物,混合物经蒸馏分离得二甲醚,未反应的甲醇返回反应器。
一步法多采用双功能催化剂,一般由两类催化剂混合而成,其中一类为合成甲醇催化剂,另一类为甲醇脱水催化剂。
合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al(O)基催化剂,如BASF、S3-85和I-CI-512等。
林达气相脱水制二甲醚技术及反应器杭州林达化工技术工程有限公司冯再南周传华钟永芳1、综述二甲醚(DME)作为民用清洁燃料和潜在的车用发动机燃料,市场空间巨大,因此倍受国内外关注。
二甲醚生产方法分为二类:合成气一步法制DME,是近几年世界上竞相开发的工艺路线,它以合成气为原料直接合成DME,具有流程短、成本低、经济效益显著等特点。
美国APC、日本NKK 公司自20世纪90年代初期开始研发,完成了工业试验,取得了长足进展。
国内浙江大学于90年代末在湖北田力公司建成1500t/a工试装置,清华大学等于2003年在重庆3000t/a中试装置,大连物化所、山西煤化所、华东理工大学等也对此有所研究,但真正意义上的工业规模装置尚未见诸报导。
甲醇脱水制DME即二步法,早期采用甲醇与浓硫酸共混加热进行液相脱水的方法制取DME,俗称液相法。
由于此法腐蚀性强、污染较重,不符合国际和国内环保要求,因此该工艺已逐步被淘汰。
1965年美国mobil公司与意大利DSSO公司相继开发了甲醇气相脱水制取DME工艺,经过几十余年的不断改进和优化,该技术已趋于成熟,生产流程简单,如外购原料甲醇生产DME,装置投资省、风险小,因而成为目前国内二甲醚的主要生产方法。
2、国内外甲醇脱水制DME技术现状由于合成气一步法制DME在工程化、特别是大型化装置上应用还存在较多风险,因此当前情况下生产DME技术采用甲醇脱水法技术路线更加合适,国外有日本东洋工程公司(TEC)和美国杜邦等公司,国内经十来年的改进完善,工艺技术也已相当成熟。
如单建DME装置,投资低,建设周期也短。
国内外DME生产技术主要如下:(1) 美国杜邦气相脱水法流程如右所示。
杜邦公司技术采用绝热固定床脱水反应器,合成压力 1.13MPa,进出催化剂床层温度分别为270℃、380℃,甲醇转化率70%。
DME精馏和甲醇回收压力分别为:1 MPa、常压,回收后甲醇送至甲醇贮罐再循环利用。
该技术生产流程较为典型。
新燃料——二甲醚(DME二甲醚(DME)是一种无色、无味、易燃的液体燃料,化学式为CH3OCH3。
它可以作为替代传统石油燃料的一种清洁能源,在汽车、锅炉、火箭等领域有广泛的应用。
与传统燃料相比,DME具有以下几个显著优势:首先,DME是一种清洁的燃料。
燃烧DME时,不会产生硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等有害物质,几乎无任何污染排放。
这对于改善空气质量、减少雾霾、保护环境有着重要意义。
与传统柴油相比,使用DME的车辆可以显著降低碳氢化合物和尾气排放量,减少对大气层的负荷。
这也符合现代社会对于环境友好型能源的需求。
其次,DME具有良好的可混合性。
由于DME是无色、无味、气态燃料,能够与空气充分混合,燃烧时能够实现高效能转化。
相比之下,柴油需要经过预混条件具有较窄的可燃浓度范围才能顺利燃烧,而且在低温下容易产生积炭。
而DME的可混合性不仅可以提高燃料的燃烧效率,还可以减少排放物和火灾隐患。
第三,DME的燃烧性能优良。
由于其高压能燃烧,DME的燃烧速度快、热释放量高,能够提供足够大的功率输出。
这使得DME在车辆行驶中具有很好的加速性能,同时也为燃烧过程提供了更高的效率。
对于需要短时间内提供大功率的应用场合,如起飞、加速或起动等,DME是一种理想的燃料选择。
第四,DME的生产工艺相对简单。
DME可以通过合成气(一氧化碳和氢气的混合物)直接合成,也可以通过生物质气化制取。
与石油或合成柴油相比,DME的生产流程更为简化,同时也能够利用各种废弃物和农作物秸杆等资源进行生产,降低了对传统能源的依赖,有助于可持续发展。
此外,DME还具有较高的压缩性和自燃温度,使得其储存于压缩容器中可以获得较高的储能密度,从而提高了整车的续航里程。
此外,与液化石油气(LPG)相比,DME不含硫,更加安全可靠。
然而,DME作为一种新型燃料,仍然面临着一些挑战。
首先,DME的燃烧产物中含有甲醛和甲酸等有毒物质,对人体健康有一定影响。
其次,由于DME的能量密度相对较低,车辆使用DME作为燃料需要更大容量的储存空间,这对于汽车设计和制造带来一定的困难。
二甲醚的用途及需求二甲醚(Dimethyl ether,简称DME)是一种无色、易挥发、易燃的气体。
下面将详细介绍二甲醚的用途及对其需求的讨论。
首先,二甲醚的用途分为工业用途和消费者用途。
在工业方面,二甲醚被广泛用作溶剂。
由于其优异的溶解性,它可以用作溶解胶水、清洗剂、石油提取剂、油漆剂等的基础成分。
与传统的溶剂相比,二甲醚具有低毒性、易于挥发、不残留等特点,因此在环境友好型溶剂的需求增加的趋势下,二甲醚具有巨大的市场前景。
此外,二甲醚还被广泛用作气雾剂的驱动剂。
例如,在喷雾式化妆品、喷雾剂、喷雾油漆和喷雾药剂等产品中,需要使用驱动剂来产生喷雾。
传统的气雾剂驱动剂包括氯氟烃等温室气体,由于其对大气层造成的危害,禁止在大多数国家使用。
相比之下,二甲醚作为替代品,具有较低的环境影响,因此被视为更可持续的选择。
在消费者方面,二甲醚作为一种清洁燃料被广泛应用于液化石油气(LPG)的替代品。
与传统燃料相比,二甲醚具有低温易液化、高燃烧效率、低污染排放等优点。
因此,使用二甲醚作为清洁燃料的汽车、家用燃气炉、野外炉灶等产品需求逐渐增加。
此外,二甲醚还可以作为替代物用于制备氢气。
由于水电解法和天然气蒸汽重整法需要大量的能源消耗和高成本,寻找成本低廉的氢气制备方法一直是一个挑战。
而通过二甲醚蒸汽重整法,可以在相对较低的温度和压力下有效制备氢气,为可持续发展的氢能源提供了新的选择。
对于二甲醚的需求,主要取决于以上应用领域的市场需求及其优势。
目前,随着环保和可持续发展意识的增强,对环境友好型溶剂、清洁燃料和氢气制备方法的需求正在不断增加。
因此,二甲醚作为一种具有低毒性、易挥发、低燃烧污染的替代品,具有巨大的市场潜力。
总结来说,二甲醚作为一种多功能化合物,具有广泛的应用领域。
其用途包括工业溶剂、气雾剂驱动剂、清洁燃料以及氢气制备等。
对二甲醚的需求受市场对环保和可持续发展的要求影响,随着环保意识的增强,对其的需求将不断增加。
甲醇制二甲醚(DME)摘要:综述了二甲醚的性质、用途、生产方法及使用二甲醚时候的注意事项。
关键词:二甲醚化工产品合成气一步法甲醇液相法甲醇气相法一、产品说明1、二甲醚的基本概况二甲醚别名:甲醚英文名称:methyl ether;dimethyl ether;DMECAS编号:115-10-6分子式:C2H6O结构式:CH3—O—CH3二甲醚又称甲醚,简称DME。
二甲醚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。
2 生产原理2.1 生产方法简介目前国内外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。
甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。
合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验;②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法2.2 反应方程式甲醇液相法:甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ~130 ℃下进行。
其化学反应式如下:2CH3OH =H3COCH3 +H2O甲醇气相法:催化剂为ZSM分子筛、磷酸铝或γ2Al2O3。
甲醇脱水反应的化学反应式如下。
主反应:2CH3OH =H3COCH3 +H2O主要副反应:CH3OH =CO + 2H2H3 COCH3 =CH4 +H2 +COCO +H2O =CO2 +H23 工艺过程及流程图3.1工艺过程甲醇液相法甲醇液相法由硫酸法发展而来,而硫酸法生产二甲醚工艺是硫酸法生产硫酸二甲酯生产流程中的前半段生产工艺。
二甲醚(DME)俗称为甲醚(CH3OCH3),是最简单的脂肪醚,也是重要的甲醇下游产品。
二甲醚作为一种清洁化学品在制药、燃料、农药、化学品的合成方面有许多独特的用途,是重要的化工原料,可以用作气雾剂的抛射剂、制冷剂、发泡剂;高浓度的二甲醚可用做麻醉剂;还可替代LPG及柴油成为新型燃料。
二甲醚目前的主要用途是作为气雾剂的抛射剂。
国外许多国家正在开发二甲醚代替氟氯烃作制冷剂和发泡剂;开发利用二甲醚作为聚乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑性聚酯泡沫的发泡剂。
二甲醚与甲醇按一定比例的混合物是一种理想的液体燃料,可作为城市煤气和液化气的代用品。
二甲醚还可作为汽油添加剂来生产无铅汽油。
因此,对二甲醚生产方法及应用领域的研究,成为了国内外极为重视的开发课题。
二甲醚原料来源也十分广泛,可以由石油、天然气、煤和生物物质(如稻草,高梁秆及米糠等有机物质)制得。
在国外,东洋工程公司(TEC)继采用MRF-Z反应器设计,成功开发出10000t/d大型甲醇工艺之后,又围绕单独的甲醇生产和脱水工艺装置,提出大规模二甲醚工艺。
此外,托普索工艺属联合型,甲醇反应器和二甲醚反应器串联在同一合成回路中,采用的技术和工艺部件与甲醇工艺相似,都经过实践证明。
在国内,长期以来,我国二甲醚大部分依靠进口,中国对二甲醚的潜在需求量为240-300万t/a。
由于二甲醚的用途正在日益扩展,市场潜在容量较大,国内已有一些厂家投产二甲醚。
,生产规模较大的有广东中山精细化工实业公司,生产能力2500t/a;义乌市光阳化工公司,生产能力2500t/a。
安徽省蒙城县化肥厂建成了2500t/a高纯度二甲醚生产装置。
上海石油化工研究院建成800t/a装置,并在江苏昆山建成1000t/a二甲醚工业示范装置。
此外,武汉硫酸厂也建有二甲醚生产装置。
如今二甲醚制备方法主要有甲醇液相脱水法(硫酸法)、甲醇气相转化法和合成气一步法等等。
目前,合成气一步法制二甲醚的科研和工程化进展十分活跃。
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是一种环保的替代燃料,具有清洁高效的特点。
本文围绕二甲醚的定义、发展历程、特性与优势、生产技术、用途和市场前景、环保特点以及面临的挑战展开探讨。
未来,二甲醚有望成为可持续发展的重要组成部分,在能源领域发挥重要作用。
二甲醚的发展仍面临着一些挑战,需要持续创新和技术突破。
通过深入研究与推广应用,可以进一步促进二甲醚在能源领域的发展,为环保和可持续发展贡献力量。
【关键词】二甲醚(DME)、新燃料、发展历程、特性、优势、生产技术、用途、市场前景、环保特点、挑战、未来发展展望、可持续发展、能源领域、重要性。
1. 引言1.1 新燃料――二甲醚(DME)的定义二甲醚(DME)是一种无色透明液态气体,化学式为CH3OCH3,属于新型清洁燃料之一。
二甲醚在常温下为无色透明液体,在高温下则会变为气态。
它的燃烧产生的废气中不含硫,烟尘少,对环境的影响很小,是一种环保型燃料。
二甲醚具有较高的燃烧效率和出色的点火性能,是一种性能优良的燃料。
二甲醚(DME)在一定程度上可以替代传统燃料如柴油和汽油,被广泛应用于交通运输、能源生产和工业生产等领域。
由于其清洁环保、性能优越等特点,二甲醚在能源领域备受关注,被认为是未来替代传统燃料的一种候选品种。
二甲醚的燃烧产生的CO2排放量比传统燃料低,有助于减少温室气体的排放,对于缓解能源危机和改善环境质量具有积极的作用。
1.2 二甲醚(DME)的发展历程二甲醚(DME)的发展历程经历了不断的技术提升和市场拓展。
随着科技的发展,二甲醚(DME)的生产技术不断改进,生产成本逐渐降低,使得其在替代传统石油燃料方面更具竞争力。
在全球范围内,二甲醚(DME)的应用领域也在不断扩大,包括用作燃料、替代气体、清洁能源等方面,为可持续发展注入了新的活力。
2. 正文2.1 二甲醚(DME)的特性与优势二甲醚(DME)是一种无色透明、无毒、无臭的液体,具有以下特性与优势:DME的燃烧产物中没有硫氧化物和硫氧化合物,排放的主要成分是二氧化碳和水蒸气,相比传统燃料更环保。
甘油二甲醚结构式
摘要:
一、甘油二甲醚的定义
二、甘油二甲醚的化学结构
三、甘油二甲醚的性质与用途
四、甘油二甲醚的生产方法
五、甘油二甲醚在我国的研究与应用现状
六、甘油二甲醚的发展前景与挑战
正文:
甘油二甲醚(Dimethyl Ether,DME)是一种有机化合物,化学式为
C2H6O2。
它是一种无色、易燃、挥发性的液体,具有醚类特有的气味。
作为一种清洁燃料,甘油二甲醚在近年来受到了广泛关注。
甘油二甲醚的化学结构式为CH3OCH3,由一个甲醇基(CH3OH)和一个甲基(CH3)组成。
这种简单的结构使得甘油二甲醚具有较高的燃烧效率,同时产生的污染物较少,因此被认为是一种理想的清洁燃料。
甘油二甲醚具有以下性质:
1.燃烧性能好,燃烧温度高,能量密度较大;
2.毒性较低,对人体和环境的影响较小;
3.储存和运输方便,安全性较高;
4.可以作为溶剂、制冷剂、推进剂等多种用途。
甘油二甲醚的生产方法主要有以下几种:
1.醇解法:以甲醇和氢氧化钠为原料,通过醇解反应生成甘油二甲醚;
2.酸催化法:以甲醇和乙烯为原料,在酸催化下发生反应生成甘油二甲醚;
3.电解法:以甲醇和水为原料,在电解条件下生成甘油二甲醚。
在我国,甘油二甲醚的研究与应用正逐渐得到重视。
近年来,我国在甘油二甲醚的生产、应用及技术研发方面取得了一定的成果。
然而,与国际先进水平相比,我国在甘油二甲醚的研发与应用方面仍存在一定差距。
甘油二甲醚作为一种具有发展潜力的清洁燃料,其发展前景值得期待。
但同时,也面临着一些挑战,如生产成本较高、技术研发难度较大等。
二甲醚(英文名称Dimethyl ether,缩写DME)作为一种化工原料、气雾剂、制冷剂、代用燃料等,其用途非常广泛。
二甲醚燃烧特性与LPG相似,完全可替代LPG作为民用燃料,也可作为工业燃料。
二甲醚作为民用燃料在贮存、运输和使用方面比液化气更安全。
特别是近来愈演愈烈的石油危机,愈发促成清洁、有效的代用燃料产业的发展。
二甲醚作为燃料替代品,具有如下特点:①DME 可燃性好,本身是含氧燃料添加剂,其燃烧充分,燃烧热效率高,无碳析出,废气无毒;②DME 液化压力低于LPG,在室温下即可液化,可用LPG贮罐罐装,能确保运输安全,同时DME 和LPG一样,在常温下减压后就可以汽化,无须预热,随开随用,燃烧器不必作太大改动便可通用;③DME作为燃料比LPG更安全,其爆炸限比LPG高一倍,爆炸隐患大大减小;④由于DME本身含氧34.8%,所以其燃烧过程理论空气量远低于LPG,而混合气的理论热值和燃烧温度均高于LPG。
二甲醚生产主要有甲醇液相脱水法,甲醇气相脱水法和技术经济指标最好的合成气一步法合成二甲醚。
甲醇液相脱水法是加热的硫酸与甲醇的混合使甲醇脱水而生成二甲醚,其反应过程为甲醇在硫酸存在下通过生成硫酸氢甲酯,再生成二甲醚,其反应式如下:H2SO4 +CH3OH → CH3HSO4 +H2OCH3HSO4 +CH3OH → CH3OCH3 +H2SO4该法反应温度低,转化率较高,但由于硫酸对设备材质的腐蚀性大,残液与废水量大,残液处理方法不配套地,环境的污染严重。
甲醇气相法是将甲醇汽化后,甲醇以蒸气的形式通过分子筛或氧化铝固体酸催化剂,在催化剂的作用下使得甲醇脱水生成二甲醚。
国内外的大多数二甲醚厂使用该法。
其反应方程式如下:2CH3OH → CH3OCH3 +H2O合成气一步法合成二甲醚是将合成气通过既有合成甲醇功能又有脱水功能的双功能催化剂,在催化剂的协同作用下合成二甲醚。
其反应式如下:CO +2H2 →CH3OH2CH3OH → CH3OCH3 +H2O副反应:CO +H2O→ CO2 +H2。
二甲醚(DME)的主要用途1.1.1替代氯氟烃作气雾剂随着世界各国的环保意识日益增强,以前作为气溶工业中气雾剂的氯氟烃正逐步被其他无害物质所代替。
1.1.2.用作制冷剂和发泡剂由于DME的沸点较低, 汽化热大,汽化效果好,其冷凝和蒸发特性接近氟氯烃,因此DME 作制冷剂非常有前途。
国内外正在积极开发它在冰箱、空调、食品保鲜剂等方面的应用,以替代氟里昂。
DME作为作发泡剂,国外已相继开发出利用DME 作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂。
发泡后的产品,孔的大小均匀,柔韧性、耐压性、抗裂性等性能都有所增强。
1.1.3.DME用作燃料由于DME具有液化石油气相似的蒸气压,在低压下DME 变为液体,在常温、常压下为气态,易燃、毒性很低,并且DME的十六烷值(约55) 高,作为液化石油气和柴油在汽车燃料方面的代用品,条件已经成熟。
由于它是一种优良的清洁能源,已日益受到国内外的广泛重视。
在未来十年里,DME 作为燃料的应用将有难以估量的潜在市场,其应用前景十分乐观。
可广泛用于民用清洁燃料、汽车发动机燃料、醇醚燃料。
1.1.4.DME用作化工原料DME 作为一种重要的化工原料, 可合成多种化学品及参与多种化学反应:与SO3 反应可制得硫酸二甲酯;与HCl 反应可合成烷基卤化物;与苯胺反应可合成N , N - 二甲基苯胺;与CO 反应可羰基合成乙酸甲酯、醋酐,水解后生成乙酸;与合成气在催化剂存在下反应生成乙酸乙烯;氧化羰化制碳酸二甲酯;与H2S 反应制备二甲基硫醚。
此外,利用DME 还可以合成低烯烃、甲醛和有机硅化合物。
目前合成DME有以下几种方法:(1)液相甲醇脱水法(2)气相甲醇脱水法(3)合成气一步法(4)CO2 加氢直接合成。
(5)催化蒸馏法。
其中前二种方法比较成熟,后三种方法正处于研究和工业放大阶段。
本设计采用气相甲醇脱水法。
下面对这几种方法作以介绍。
DME合成主要方法1)液相甲醇脱水法制DME甲醇脱水制DME 最早采用硫酸作催化剂, 反应在液相中进行, 因此叫做液相甲醇脱水法, 也称硫酸法工艺。
该工艺生产纯度99.6%的DME 产品, 用于一些对DME 纯度要求不高的场合。
其工艺具有反应条件温和(130~160)℃、甲醇单程转化率高( >85%) 、可间歇也可连续生产等特点, 但是存在设备腐蚀、环境污染严重、产品后处理困难等问题, 国外已基本废除此法。
中国仍有个别厂家使用该工艺生产DME , 并在使用过程中对工艺有所改进。
2)气相甲醇脱水法制DME气相甲醇脱水法是甲醇蒸气通过分子筛催化剂催化脱水制得DME。
该工艺特点是操作简单, 自动化程度较高, 少量废水废气排放, 排放物低于国家规定的排放标准。
该技术生产DME 采用固体催化剂催化剂, 反应温度200℃, 甲醇转化率达到75%~85%, DME 选择性大于98%, 产品DME 质量分数≥99.9 % ,甲醇制二甲醚的工艺生产过程包括甲醇加热、蒸发,甲醇脱水,甲醚冷却、冷凝及粗醚精馏,该法是目前国内外主要的生产方法。
3)合成气一步法生产DME合成气法制DME是在合成甲醇技术的基础上发展起来的, 由合成气经浆态床反应器一步合成DME , 采用具有甲醇合成和甲醇脱水组分的双功能催化剂。
因此, 甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂的比例对DME生成速度和选择性有很大的影响, 是其研究重点。
其过程的主要反应为:甲醇合成反应CO + 2H2 =CH3OH + 9014 kJ / mol(1) 水煤气变换反应CO + H2O=CO2 + H2 + 4019 kJ / mol(2) 甲醇脱水反应2CH3OH =CH3OCH3 + H2O + 2314 kJ / mol(3)在该反应体系中, 由于甲醇合成反应和脱水反应同时进行, 使得甲醇一经生成即被转化为DME,从而打破了甲醇合成反应的热力学平衡限制, 使CO 转化率比两步反应过程中单独甲醇合成反应有显著提高。
由合成气直接合成DME , 与甲醇气相脱水法相比, 具有流程短、投资省、能耗低等优点, 而且可获得较高的单程转化率。
合成气法现多采用浆态床反应器, 其结构简单, 便于移出反应热, 易实现恒温操作。
它可直接利用CO含量高的煤基合成气, 还可在线卸载催化剂。
因此, 浆态床合成气法制DME 具有诱人的前景, 将是煤炭洁净利用的重要途径之一。
合成气法所用的合成气可由煤、重油、渣油气化及天然气转化制得, 原料经济易得,因而该工艺可用于化肥和甲醇装置适当改造后生产DME,易形成较大规模生产;也可采用从化肥和甲醇生产装置侧线抽得合成气的方法,适当增加少量气化能力,或减少甲醇和氨的生产能力, 用以生产DME。
4)CO2加氢直接合成DME近年来, CO2 加氢制含氧化合物的研究越来越受到人们的重视, 有效地利用CO2 , 可减轻工业排放CO2 对大气的污染。
CO2 加氢制甲醇因受平衡的限制, CO2 转化率低, 而CO2 加氢制DME 却打破了CO2 加氢生成甲醇的热力学平衡限制。
目前,世界上有不少国家正在开发CO2 加氢制DME 的催化剂和工艺, 但都处于探索阶段。
日本Arokawa报道了在甲醇合成催化剂(CuO - ZnO - Al2O3) 与固体酸组成的复合型催化剂上,CO2 加氢制取甲醇和DME , 在240 ℃,310 MPa 的条件下, CO2 转化率可达到25 %,DME 选择性为55 %。
大连化物所研制了一种新型催化剂, CO2 转化率为13.17 % ,DME 选择性为50 %。
天津大学化学工程系用甲醇合成催化剂Cu - Zn - Al2O3 和HZSM-5 制备了CO2 加氢制DME 的催化剂。
兰州化物所在Cu-Zn-ZrO2/ HZSM-5 双功能催化剂上考察了CO2 加氢制甲醇反应的热力学平衡。
结果表明CO2加H2 制DME 不仅打破了CO2 加氢制甲醇反应的热力学平衡, 明显提高了CO2 转化率, 而且还抑制了水气逆转换反应的进行, 提高了DME 选择性。
5)催化蒸馏法制DME到目前为止, 只有上海石化公司研究院从事过这方面的研究工作。
他们是以甲醇为原料, 用H2SO4 作催化剂, 通过催化蒸馏法合成二甲醚的。
由于H2SO4 具有强腐蚀性, 而且甲醇与水等同处于液相中, 因此,该法的工业化前景一般。
催化蒸馏工艺本身是一种比较先进的合成工艺, 如果改用固体催化剂, 则其优越性能得到较好的发挥。
用催化蒸馏工艺可以开发两种DME 生产技术: 一种是甲醇脱水生产DME , 一种是合成气一步法生产DME。
从技术难度方面考虑, 第一种方法极易实现工业。
目前合成DME有以下几种方法:(1)液相甲醇脱水法(2)气相甲醇脱水法(3)合成气一步法(4)CO2 加氢直接合成。
(5)催化蒸馏法。
其中前二种方法比较成熟,后三种方法正处于研究和工业放大阶段。
本设计采用气相甲醇脱水法。
下面对这几种方法作以介绍。
二甲醚工业生产方法一、合成气一步法一步法是指合成气在甲醇合成催化剂作用下生成的甲醇,不从合成气中冷凝分离,直接经催化剂脱水生成产品二甲醚,为此可以采用甲醇合成和甲醇脱水双功能催化剂于一个反应器生产二甲醚,也可以由合成气先经甲醇合成塔合成甲醇再经甲醇脱水塔,然后从合成气中分离产品二甲醚,这二者都是一步法。
合成气一步法生产二甲醚采用双功能催化剂。
该法是通过气固催化反应直接由合成气合成二甲醚与甲醇混合物,经冷凝分离、精馏后得到二甲醚产品,此法在成本较低,但反应热不易移走,反应床层温度分布不均匀;使催化剂的活性与寿命受到一定影响,由于反应温度较高,使得合成过程中难免有CO2生成,因此在高压系统中还增加了脱碳系统。
且该工艺设备投资相对较大。
合成气一步法生产二甲醚另一种工艺为合成气气相床液相催化法。
该法是将合成二甲醚用的双功能催化剂制成粉末放入一种惰性的油中,再通入合成气进行反应,由于液体油的导热性能良好,使得催化床温度易于控制,床层温度分布很均匀,从而使得反应过程温和而稳定,一氧化碳转化率高,二甲醚的选择性好,所得到的产品成本相对较低,但投资较大。
该工艺尽管国内外研究很活跃,但工业化装置很少。
二、甲醇液相脱水法液相法是加热硫酸与甲醇的混合物,使得甲醇脱水而生成二甲醚,其反应过程为甲醇在硫酸存在下通过生成硫酸氢甲酯,再生成二甲醚。
甲醇液脱水制二甲醚反应温度较低,转化率较高,但由于硫酸对设备材质的腐蚀性大,残液与废水量大,对环境的污染严重,操作条件恶劣,产品的后处理较为困难等因素,已被逐步淘汰。
但随着催化剂的发展,液相催化剂也发展迅速。
三、甲醇气相脱水法该方法是甲醇在气化后在改性γ-氧化铝(或ZSM分子筛)催化剂上脱水生成二甲醚。
该工艺流程与设备较为简单,投资较小,操作压力不高。
现有工业装置大多采用此工艺。
其中以西南化工研究设计院和四川天一科技股份有限公司的技术为代表。
西南院/天一科技的技术特点:1、与甲醇装置联产时,可以粗甲醇为原料,既可调整甲醇和二甲醚两种产品的比例,又大幅度降低生产成本。
2、反应器采用多段冷激式固定床(专利技术)。
催化剂装填容量大,投资低,反应温度适当,副反应少,易于大型化。
3、采用独特的汽化塔结构和分离工艺,不设置用于回收未反应甲醇的甲醇提浓塔(专利技术)。
既简化流程、减少投资,又有效地减少蒸汽消耗。
4、独特的尾气吸收工艺,降低了甲醇消耗,并减少了能耗。
5、采用自行研究开发的专用催化剂,规模生产,活性高、热稳定性好、选择性高,生成二甲醚反应的选择性在99%以上。
二甲醚用途1、二甲醚——切割燃料二甲醚代替乙炔作为切割燃料,与以乙炔为燃料的切割设备完全相同,并且切割性能好,切割面光滑,不需要进行抛光打磨,可节省大量人力。
与使用乙炔燃料相比较,能节省成本60%以上;用二甲醚大量替代乙炔进行切割可减少高污染、高耗能的电石的生产,有利于节能和环保。
2、二甲醚——气雾推进剂二甲醚作为氯氟烃的替代品,具有无腐蚀、无毒、雾化效果和水溶性好的特点,是一种理想的气雾推进剂。
可用作空气清新剂、杀虫剂、自喷漆、泡沫填缝剂、彩带等。
二甲醚代替氟利昂做致冷剂,在大气对流层中就能分解,对大气臭氧层无破坏作用。
3、二甲醚——民用燃料二甲醚的物理性质与液化石油气接近,可替代液化石油气作为民用燃料。
钢瓶、灶具和液化石油气通用;燃烧性能好,二甲醚是含氧燃料,其燃料完全、不析碳,钢瓶里没有任何残液;同等温度下饱和蒸汽压低于液化石油气,储藏、运输和使用比液化石油气更安全。
4、二甲醚——汽车燃料以二甲醚替代汽油和柴油,其基本原理与以液化气为燃料的汽车相类似,在后备箱里安装钢瓶,在方向盘下面有转换开关。
每瓶可灌装二甲醚48公升,行程400多公里。
以二甲醚作汽车燃料与以液体石油气作汽车燃料相比较,优点是动力性能好,尾气排放低,不经任何处理就能达到要求严格的欧洲Ⅲ号排放标准;由于我公司生产的二甲醚成本较低,作为汽车燃料价格比汽油低。