浅析DME的用途与发展前景

摘要：工业上二甲醚（DME）可通过煤炭或天然气转化得到，能利用我国丰富的煤炭和天然气资源，弥补我国石油资源的不足，解决能源利用和环境污染的矛盾；同时，二甲醚又是一种重要的精细化工产品，因此，DME的生产和应用开发对发展我国能源化工、精细化工和环境保护都有着极其重要的意义。

关键词：二甲醚 用途 前景 资源

一、发展情况简介

二甲醚又称甲醚、氧化甲，在室温和常压下是一种无色、有轻微醚香味的气体。二甲醚在空气中十分稳定，无腐蚀性，毒性很弱，无致癌性；二甲醚具有优良的混溶性，能与大多数极性和非极性有机溶剂混溶。二甲醚主要用做气雾剂的推进剂、燃料、制冷剂、发泡剂、溶剂、萃取剂等。作为气雾剂的推进剂在我国已经实际使用，但是我国气雾剂的年产量约516亿罐，全部用二甲醚作推进剂，每年用量仅5万t左右。作为制冷剂和发泡剂的应用国内尚未开发。二甲醚的最大用途是作燃料，一是替代柴油，作柴油汽车的燃料，它是柴油发动机最洁净的替代燃料，可以降低氮氧化物的排放，实现无烟燃烧，并可降低噪音，排放的废气可达到美国加州规定的尾气超低排放标准和欧盟规定的欧Ⅲ排放标准的要求。但是如果用二甲醚替代柴油，现有的柴油发动机不能使用，必须开发适合二甲醚作燃料的发动机。

二、二甲醚的生产技术

早期工业上的二甲醚主要通过甲醇生产中的副产品获得，产量较低。目前，比较公认的二甲醚生产工艺主要有两种：一种是甲醇脱水法（两步法）；另一种是合成法（一步法）。

1.两步法

甲醇脱水法分为液相法和气相法。液相法是将甲醇与浓硫酸混合加热后脱水制得二甲醚。这种方法设备腐蚀大、操作条件差、污染环境重，产品后处理也比较困难，现基本被淘汰。气相法是将甲醇蒸汽在固体催化剂的作用下，气相脱水生成二甲醚。常用的催化剂有活性氧化铝、结晶硅酸铝等。目前国内外二甲醚的生产基本采用这种方法。采用甲醇脱水法生产二甲醚的厂家主要有荷兰的艾罗法库、日本的三菱、美国的杜邦等公司以及我国台湾的康盛、广东的中山、江苏的吴泾等企业[1]。

2.一步法

合成气一步法，就是由合成气一次合成二甲醚的方法。合成气（主要成分为CO和H2）在一种兼有甲醇合成及脱水双重功能催化剂的作用下，同时完成甲醇的合成及脱水两个反应过程，从而一步合成二甲醚。与两步法相比，一步法转化率高，投资少，能耗低。近年来，世界各国对一步法生产二甲醚进行了大量研究。目前主要有三种典型的生产工艺：

2.1丹麦托普索公司的气相法，以天然气或煤层气为原料，采用固定床反应器，已完成50kgΠd的试验装置，准备建大型装置。

2.2美国空气产品和化学品公司的液相法，以煤为原料，采用浆态床反应器，已建立了15tΠd的中试装置。

2.3日本NKK公司的液相法，以天然气、煤层气或煤为原料，采用浆态床反应器，正在建设一座5tΠd的中试装置。据悉，日本三菱瓦斯公司将以天然气为原料，采用一步法生产二甲醚，在沙特实现商业化，生产规模为1180MtΠa。现已进入可行性研究阶段，预计2005年投产[2]。

三、二甲醚的性质

二甲醚（CH3OCH3）在常温、常压下为无色、无味、无臭的气体；分子量为46107，熔点为-141.5℃，沸点为-24.9℃，自燃温度235℃；在空气中的爆炸极限为3.4%～18%，属于易燃、易爆品， 气体燃烧热28.8MJ/Kg；常温0.6MPa压力下变为液体，其物理性质与液化石油气相似。二甲醚能溶于水和醇、乙醚、丙酮、氯仿等许多有机溶剂，具有惰性，无腐蚀性，对大气臭氧层无损害，但达到一定浓度时，有刺激性和麻醉性；燃烧时的火焰呈可视蓝光亮。

四、二甲醚的用途

二甲醚由于特有的分子结构和理化性质，因此具有广泛的用途。目前主要用于日用化工、制药、制冷、染料、涂料、气溶胶的喷射剂等方面。近年来的研究表明，除了上述用途外，它还具有十分优良的燃料性能，作为十六烷值较高的车用燃料，被誉为21世纪的清洁燃料。

1.化工原料

长期以来人们一直把二甲醚作为一种十分重要的化工原料，用来合成各种化工产品。

2.汽雾推进剂和制冷剂

我们通常使用的汽雾推进剂和制冷剂为氟里昂，由于其对大气中臭氧层的破坏，世界各国已经开始禁止或限制使用，并积极寻求对环境无害的气雾剂和制冷剂来替代氟里昂。二甲醚的沸点低、气化热大、气化效果好，冷凝和蒸发特性接近氟里昂，售价却低于氟里昂；而且不污染环境，不破坏臭氧层，不会导致温室效应，对人体无影响，容易在对流层中降解。因此，二甲醚是氟里昂的最佳替代物。二甲醚作为气雾剂制品，还具有使喷雾产品不易变潮的特点，再加上它水溶性好，可降低气雾剂中乙醇及其他有机挥发物的含量，从而减少对环境的污染。

3.车用燃料

近年来的研究表明，二甲醚还可作为柴油和液化气的代用品，并且有柴油、天然气、甲醇、乙醇不可比拟的综合优势。二甲醚液化后作汽车燃料，其燃烧效果比甲醇燃料好，除具有甲醇燃料所具有的优点之外，还克服了其低温启动性和加速性能差的缺点；与柴油相比，尽管二甲醚的发热量只有柴油的70%，但十六烷值为55～60，高于柴油的十六烷值45；另外，二甲醚的燃烧性能更好，其发动机爆发力大（发动机功率比柴油机高10～15%），机械性能好，且对金属无腐蚀性，对燃油系统的材料没有特殊要求[3]。

4.民用燃料

二甲醚自身含氧，碳链短，燃烧性能良好，无黑烟，热效率高，燃料尾气完全符合国家卫生标准。作为一种超洁净民用燃料，二甲醚比液化石油气更加经济实惠。二甲醚易压缩，贮存于液化气钢瓶中的压力小于液化石油气，液化石油气钢瓶与二甲醚钢瓶完全可以通用，不需任何改装。

5.其它用途

二甲醚还可用作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂，发泡后的产品具有孔径大小均匀并有良好抗裂性等优点；若用二甲醚发电，800ktΠa二甲醚可供一个装机400MW电厂的燃料需求；若将二甲醚氧化偶联，可合成十六烷值为60～100的燃料添加剂，该添加剂可与柴油以任何比例相溶，配成十六烷值为41～57的燃料[4]。

五、市场需求与前景分析

目前，全球二甲醚消费量在150kt左右；消费领域主要集中在气雾剂、化学品中间体及燃料和溶剂等方面。其中气雾剂消费量占消费总量的50%以上，在欧洲超过60%。1997年我国气雾剂消费二甲醚4kt，民用燃料等消费约1kt。目前国内需用气雾剂级的二甲醚在10kt以上，燃料级的也超过10kt。

参考文献

[1]宗言恭. 煤制二甲醚做替代燃料尚需时日. 中国石化报 ， 2007.

[2]记者 姜小毛 通讯员 王一兆. 合成气制二甲醚能效高成本低[N]. 中国化工报 ， 2005.

[3]汪录. 大规模气相二甲醚新技术问世. 石油商报 ， 2006.

[4]西南化工研究设计院自主创新成果. 中国化工报 ， 2007.