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二甲醚的生产与燃烧用途

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二甲醚的生产与燃烧用途二甲醚的生产与燃烧用途 二甲醚的生产与燃烧用途 科园月刊一一?斟技之 甲Dl[1,3生产与燃烧用途 罗从杰杨小红丁征/湖南省科学技术研究开发院 [摘要]本文简要介绍二甲醚的性质,生产工艺和各种用途,讨论了二甲醚作为城镇 燃气的可行性与价格问题,同时讨论了二甲 醚作为城镇燃气时应注意的事项. [关键词]二甲醚甲醇法合成气一步法城镇燃气燃气价格密封材料 0引言 我国是世界上的能源消耗大国,社会经济处于快速发展阶 段,能源需求持续增长."缺油,少气,富煤"是我国的基本国情, 而国际油价又居高不下,能源问题...

二甲醚的生产与燃烧用途
二甲醚的生产与燃烧用途 二甲醚的生产与燃烧用途 科园月刊一一?斟技之 甲Dl[1,3生产与燃烧用途 罗从杰杨小红丁征/湖南省科学技术研究开发院 [摘要]本文简要介绍二甲醚的性质,生产工艺和各种用途,讨论了二甲醚作为城镇 燃气的可行性与价格问题,同时讨论了二甲 醚作为城镇燃气时应注意的事项. [关键词]二甲醚甲醇法合成气一步法城镇燃气燃气价格密封材料 0引言 我国是世界上的能源消耗大国,社会经济处于快速发展阶 段,能源需求持续增长."缺油,少气,富煤"是我国的基本国情, 而国际油价又居高不下,能源问题可 我国石油需要大量进口, 能严重制约我国社会经济的发展,能源安全将受到严重威胁. 寻找替代能源,发展替代能源是目前的当务之急.在我国,煤 炭的生产总量和消费总量均占世界第一位.每年以燃烧方式消 耗的煤炭达1O亿吨,占整个煤炭消费的70%,燃烧产生的污 染物排放量占全国总排放量的比例很大.煤直接燃烧既浪费能 源,又严重污染环境.冈此,以煤为原料制取洁净的气体和液 体燃料,符合我国的能源政策,有利于环境的改善,目前已受 到重视.《国家发展改革委二甲醚产业发展座谈会会议纪要》 (2006.07.04)指出:"发展二甲醚等煤基醇醚燃料有利于迅速 缓解石油供应短缺矛盾,是近期替代工作的重点.国家对二甲 醚等能源替代产业的发展十分重视."说明了国家对二甲醚燃 料及产业的认同,也确定了二甲醚的主要用途就是充当替代能 源. l二甲醚的性质 二甲醚具有轻微的醚香味,毒性很低.人吸入或经皮肤吸 收过量二甲醚会引起麻醉,失去知觉和呼吸器官损伤.二甲醚 有较优良的环境性能指标,不致癌,不会对大气臭氧层产生破 坏作用.二甲醚为无色易液化气体,燃烧时火焰略带光亮.二 甲醚具有良好的混溶性,可以与大多数极性和非极性有机溶剂 混溶,如能溶于汽油,四氯化碳,苯,氯苯,丙酮及乙酸甲酯等. 二甲醚是一种易储存与输送的可燃气体,在常温常压下为 气态,在常温,0.6MPa压力下为液态.二甲醚与甲烷,丙烷, 正丁烷的主要物理化学性质见 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1. 表1二甲醚与甲烷,液化石油气的物化性能 二甲醚甲烷丙烷正丁烷 相对分子质景46l644j8 /?一24.9一l61.5—42l一0.5 凝固/?一141.4一I82.5一l877一l弧4 20?蒸气压/帅a0.53状态08302【 液态热值(MJ/kz)31.454734O 气态低热值/(HJ/)64j83j.909324I23.6j 爆炸下限体积分数l3.j.02.1l 爆炸上限体积分数lA17.0l5.0g.8 理念空气量/(?)l4.289.5223.831.0 理论燃烧温度/?225O204320552055 自然温度/?23jj40l4咖36j 氧含量l/?348000 二甲醚为含氧化合物,其十六烷值高于柴油,燃烧特性优 于液化石油气和柴油,既可作为车用燃料,又可作为民用燃料. 2二甲醚的生产工艺 目前国内外二甲醚生产工艺主要有两种:合成气一步法 和甲醇法.合成气一步法有多家研究机构进行了研究开发,国 内有清华大学,浙江大学,西南化工研究 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院,国外有丹麦 Topse(气相法),美国APCI(浆态床)和日本JFE公司(浆 态床)等,合成气一步法工业化技术尚未完全成熟,按现有技 术水平,生产成本比甲醇法高.目前已投产的和拟建在建的二 甲醚生产装置都是甲醇法,其中又以甲醇气相法为主. 2.1甲醇法 甲醇脱水N--甲醚分为液相法和气相法两种工艺. 3.1.1甲醇液相法 甲醇液相法由硫酸法发展而来,而硫酸法二甲醚生产工艺 是硫酸法生产硫酸二甲酯生产流程中的前半段生产工艺.原生 产硫酸二甲酯的企业都拥有液相法技术. 液相法的优点在于反应温度低(120%,170?),甲醇 在反应器中的单程转化率比气相法高,达95%以上.这样循 环的甲醇量少,理论上可减少一定的蒸汽消耗.但是,反应温 度低造成了脱水反应的反应速度慢,反应器的容积大,单台反 应器的生产能力低,大型化需多台反应器并联,明显增加了装 置投资.其次,为了保证较低反应温度,反应只能在常压下进 行,反应产物在降温后气相中的二甲醚要从常压压缩到0.9MPa 以上,不仅增加了压缩系统的投资,还使电力消耗大幅提高, 每吨产品的电力消耗在100KWH以上.因此投资高,能耗高 的是液相法的特点. 2.1.2甲醇气相法 甲醇气相法是目前国内外使用最多的二甲醚工业生产方 法.国内多家单位加大了甲醇气相催化脱水法的研究开发力度, 开发出完善,先进的独特生产工艺技术,处于世界先进水平. 该生产工艺有以下特点: …1以粗甲醇为原料,大幅度降低生产成本.以粗甲醇为 原料生产二甲醚的技术已经在数套100kt/a装置上得到验证. f2)反应器采用多段冷激式固定床,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. f3)3采用独特的汽化提馏塔结构和分离工艺,不设置用于 回收未反应甲醇的甲醇提浓塔. (4)采用自行研究开发的专用催化剂,规模生产,活性好, 热稳定性好;多套工业装置验证,脱水反应选择性在99.5%以上, 从而使甲醇单耗降到最低. 2.2合成气一步法 一 步法合成二甲醚即合成气在同一反应器中,在复合催化 剂作用下,同时进行甲醇合成和甲醇脱水反应,直接生成二甲 醚.二甲醚的一步合成法主要有同定床和浆态床两种工艺. 2.2.1同定床合成 周定床一步合成二甲醚是在列管式反应器中进行的,固体 颗粒催化剂置于管中,管间为水,由水蒸发移走反应热来控制 床层温度.固定床合成法适合于南天然气转化的富氢原料气, 装卸催化剂时需停车,催化剂的装填要求严格. 2.2.2浆态床合成 以极细的催化剂 浆态床合成二甲醚是在浆态床反应器中, 粒子与溶剂形成浆状液体,合成气以鼓泡形式通过,呈气,液, 固三相流化床. 3二甲醚的燃料用途 进入21世纪以后,世界各国特别是中国和日本,酝酿将 二甲醚作为大批量的新能源,新型清洁燃料.日本主要是看重 282010年第03期 二 斟技之光 二甲醚的洁净性和卓越的环保特性,因为日本人口密集,环境 容量极其有限,用二甲醚作发电燃料和车用燃料,可改善环境. 而在中国,由于石油储量少,产量低,自产石油供应严重不足, 因此除了看重其洁净性和卓越的环保特性外,更看重的是二甲 醚作为石油基燃料的补充. 3.1作为城镇燃气 二甲醚在使用合适的燃具燃烧后,室内空气中甲醇,甲醛 及一氧化碳残留量能符合国家居住区大气卫生 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,达到燃气 用具的质量标准.国家发展改革委,建设部,农业部分别颁布 了二甲醚燃料的相关标准,有关二甲醚与液化石油气按一定比 例混合做燃料的国家标准也有望在今年出台.二甲醚作为民用 燃料有以下优点. (1)爆炸危险性小.二甲醚的爆炸极限下限为3.7%,而二 甲醚替代液化石油气的爆炸极限下限为2%.也就是说,当发 生泄漏时,如遇到高温,火花,明火,都将有发生爆炸的危险, 但二甲醚允许的泄漏量要大些,因此安全些. (2)压力低,更安全.在一定温度下,二甲醚的蒸汽压比 液化石油气低.如贮罐的设计压力,储存二甲醚的贮罐的设计 压力为1.2MPa,而储存LPG的贮罐的设计压力高达1.7MPa, 显然二甲醚安全的多.' 燃烧尾气中的有害杂质 (3)洁净.二甲醚本身无毒无害, 含量低是众所周知的.其实这都是得益于二甲醚的分子中含有 氧原子.由于含氧,燃烧需要的空气量少,与空气的混合要求 低,燃烧完全,热效率高,不析碳(不冒黑烟),因此尾气洁 净.甚至比液化石油气使用更加方便. 3.2作为汽车发动机燃料 柴油是目前消耗量最大的液体燃料.由于柴油压缩比大, 适用于热效率高的压燃式发动机,而汽油只能使用热效率低的 点燃式发动机.因此,世界各国都有提高柴油的使用量,降低 汽油的使用量,即提高柴/汽比的趋势,我国的柴/汽比也从 2003年的1.9:1提高到2007年的2.3:1.二甲醚作为动力用燃 料,又有与柴油相似的特性,适用于压燃式的发动机,热效率 高.国内外多家研究机构也正在进行以二甲醚为燃料的汽车发 动机研究乃至行车试验.由表4可以看出,二甲醚同柴油比较, 十六烷值高,由于含氧,理论燃烧空气量低,自然温度低,燃 烧特性好. 同柴油机相比较,二甲醚具有以下优点: (1)二甲醚分子中只有C一0键和c—H键.且含34.8%的氧, 燃烧后生成的炭微粒少,并允许采用较大量的废气循环,降低 Nox排放. f2)二甲醚十六烷值为55,6O,高于柴油的十六烷值,自 燃温度低,滞燃期比柴油短,Nox排放少,燃烧噪声均比柴油低. (3)二甲醚低热值比柴油低,为柴油的64.7%,但二甲醚与 空气的理论混合气热值比柴油高5%(二甲醚为3066KJ/kg,柴 油为2911KJ/kg),因此二甲醚发动机功率可以高于柴油机. (4)二甲醚气化潜热大,是柴油的1.6倍,可大幅度,降低 柴油机最高燃烧温度,改善Nox的排放. 4使用二甲醚燃料的注意事项 (1)二甲醚对任何金属均无腐蚀性,所以对燃料系统的金 属材料没有特殊的要求.当二甲醚与LPG的混合比例低于20 %时,可沿用LPG的储存,运输,输送装置和燃烧器,可不做 任何更改. (2)当与LPG的混合比例高于20%时,或二甲醚单独做燃 料时,应对燃烧器进行改造,以保证二甲醚的正常燃烧和燃烧 热效率.改造燃烧器的原因是因为表征二甲醚燃烧特性的华白 数与LPG不同,燃烧需要空气量也与LPG不同. f3)二甲醚对许多橡胶和塑料都有溶胀作用.当与LPG的 混合比例高于2O%时,或二甲醚单独做燃料时,对储存,运输, 输送装置的改造主要是更换密封材料.应该选用聚四氟乙烯等 含氟塑料和丁基橡胶,氟橡胶做密封材料.丁腈橡胶(耐油橡 胶)是不适用于二甲醚的密封材料.密封材料的选用正确与否 涉及安全问题,千万不可麻痹大意,敷衍凑合. 5结论 (1)二甲醚具有轻微的醚香味,毒性很低,是一种易液化, 易储存与输送的可燃气体,燃烧时火焰略带光亮. (2)目前国内外二甲醚生产工艺主要有合成气一步法和甲 醇法,因甲醇气相法技术成熟,工艺先进,消耗低,所以目前 以甲醇气相法为主. (3)二甲醚作为民用燃料和车用燃料,有利于环境的改善, 而且压力较低,并且稳定,输送储存更加安全. (4)二甲醚用作城镇燃气还刚刚开始,还有许多工程技术 问题有待解决,还需在标准,规范,储配设施及应用技术等方 面进行研究开发. (5)二甲醚储存,运输,输送装置的密封材料的选择正确 与否,与生产安全,使用安全密切相关,有关部门和企业一定 要引起足够重视. 人只有献号社会柜拭出l2}夹互暂 而南风险的兰命的意义. 爱因斯坦 2010年第03期29
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