几种天然气制二甲醚方案用于解决国内天然气应用的探讨
二甲醚燃料和二甲醚燃料汽车
二甲醚燃料和二甲醚燃料汽车随着地球上传统的能源——煤、石油、天然气不断的减少，能源问题越来越被人们所关注。
能源的来源和清洁能源成为能源领域两大重要课题。
能源危机一直威胁着人类，我国虽然是产油大国，但也是石油进口大国，国内石油开发和生产不能适应经济和社会发展的需要，供需矛盾日益突出；另一方面，我国又是煤炭和天然气资源的大国，充分利用这类能源是我们的根本。
二甲醚能从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取。
二甲醚作为一种新型二次能源具有巨大的发展潜力和市场前景，它能实现高效清洁燃烧，可广泛用于汽车、燃气轮机、锅炉、小型热电冷联供、发动机热泵、燃料电池及家庭灶具、热水器等。
我国煤炭储量丰富，是世界第一煤炭生产与消费国。
我们可以构想，在未来，将污染严重的煤炭，转化为洁净的二甲醚，供给本地的能源消费，来改善西部地区环境，保护生态；同时用油罐车运输二甲醚到资源匮乏的东部地区，形成一个新的二甲醚能源经济(DME Economy)。
二甲醚有望成为替代石油，解决我国油品短缺矛盾和能源安全问题。
一、二甲醚运用的优势1．1 环保优势二甲醚(DME)与液化石油气(LPG)的物理性质很相似。
是一种无色气体，具有轻微的醚香味，室温下蒸气压力约为0．5MPa。
常压下致冷到-25℃或在常温下加压到0．5～0．6MPa，即被液化。
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。
1．2二甲醚理化特性优势(1)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。
纯度高于95％的二甲醚可替代液化气用作燃料。
总之，二甲醚比柴油干净，比氢方便，比天然气安全，可以作为燃料被广泛应用。
(2)二甲醚可溶于水，并具有卓越的溶解能力，这些特点使其成为在全球都广受欢迎的气雾剂、抛射剂，尤其是在杀虫剂、发泡剂等方面的应用。
3合成气一步法制二甲醚技术
3630万t，
➢ 未来LPG的消费供应势必寻找新的可以替代LPG的新型燃料。
DME大规模生产的必要性
二甲醚替代LPG无任何技术困难。我国2010年LPG的需求量 将超过25Mt(全世界250Mt，其中亚洲100Mt)，按照等热值 替代，需要二甲醚40Mt。替代的LPG足可以满足我国 12~16Mt乙烯生产的原料供应，将极大缓解我国石化工业对 高质量石油进口的依赖程度，意义非常重大。
催化剂研制开发
100
C O c o n v e r s io n %
80
60
40
20
0 0
H :C O = 2 :1 ; C S T R ; < 2 0 0 m e sh 2
H :C O = 1 :1 ; C S T R ; < 2 0 0 m e sh 2
H :C O = 2 :1 ; F ix e d -b e d ; 3 0 -4 0 m e s h 2
250ml CSTR: 5MPa; 280 oC; 10000h-1 for 4g of MSC; H2: CO =1:1 or 2:1; 1000 rpm Fixed bed: 5MPa; 280 oC; 10000h-1 for 4g of MSC; H2: CO =2:1
催化剂研制开发
Catalyst
CuZnAl CuZnAlMn
Mn改性催化剂的甲醇合成性能 Promotional effect of Mn on CuZnAl catalyst for methanol synthesis
CO Conversion
Selectivity，C-mol.%
关于二甲醚作为城镇燃气推广使用的意见
关于二甲醚作为城镇燃气推广使用的意见各市（州、地）建设局、城管局：二甲醚（DME）是一种清洁能源，作为燃料使用具有较好的经济效益和社会效益。
为利用好二甲醚这种清洁能源，进一步优化我省城镇燃气的气源结构，我厅于2006年同意将二甲醚作为民用燃料在福泉市进行了小规模试点。
通过试点表明：二甲醚作为民用燃料技术可行，环保效益突出，经济指标良好，具有推广使用的价值。
现就二甲醚作为城镇燃气推广使用提出以下意见：一、二甲醚可作为城镇燃气推广使用。
作为城镇燃气使用的二甲醚的产品质量、试验方法、检验规则与标志、包装、运输和储存必须符合《城镇燃气用二甲醚》（CJ/T259-2007）的规定。
城镇燃气用二甲醚应进行加臭，加臭剂宜采用四氢噻吩，加臭量不宜小于30mg/m3。
二、在国家和省级行政主管部门未颁布液化石油气和二甲醚的复合燃料质量、技术标准的情况下，严禁将液化石油气和二甲醚的复合燃料作为城镇燃气使用。
三、二甲醚作为城镇燃气使用时，必须使用专用钢瓶和专用燃气器具。
销售企业有义务向用户宣传二甲醚的相关知识、使用方法和使用注意事项。
严禁将二甲醚作为城镇燃气销售时，未向用户明确告之使用二甲醚的特定条件，隐瞒、欺骗用户。
严禁将非专用钢瓶提供给用户使用。
专用钢瓶必须取得我省质量技术监督部门颁发的《气瓶使用登记证》，专用气瓶的管理执行质量技术监督部门的规定；专用燃气器具经法定检测机构抽样检测合格，列入《贵州省燃气器具销售目录》后予以销售。
四、二甲醚储存、销售企业可根据《贵州省燃气管理条例》的相关规定，向政府行政管理部门申请办理《燃气经营许可证》；已取得《燃气经营许可证》的企业可按相关规定申请增加二甲醚储存、销售的经营许可。
五、二甲醚储存、销售场所应符合《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）和《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）的规定。
二○○九年七月二十七日。
二甲醚作为民用燃料的实用方案介绍
二甲醚纯烧代替民用燃料《石油液化气、天然气》可行方案报告能源、环境和人口是当今全球发展战略的三大问题，能源是国民经济发展的基础资源和重要战略物质，石油产品是国民经济的“血液”。
根据已探明的能源储量预测：全球石油可再维持30-50年，面对石油的短缺，能源的不可再生性，我国石油对外依存度日益过高。
因此，发展替代产品有利于缓解我国石油供需矛盾，降低石油对外依存度。
国家将资源优势和技术优势结合，大力发展我国碳一化学、二甲醚将为清洁燃料系列产品，作为能源的替代品，具有非常广阔的前景，对开辟节能新领域，具有十分现实和深远意义。
2010年底，我国共有二甲醚生产企业约60家，产能合计达1484万吨，我国已经成为全球最大的二甲醚生产国。
目前我国对二甲醚的开发利用非常重视，对替代能源，尤其是煤基替代能源非常重视。
二甲醚是国家推广的新型燃料，2007年8月建设部颁布了《城镇燃气用二甲醚》行业标准，财政部和国家税务总局在2008年6月发布的《关于二甲醚增值税适用税率问题的通知》宣布，自2008年7月1日起，我国将二甲醚增值税税率由17%下调为13%，从国家替化能源的战略高度来看，《城镇燃气用二甲醚》行业标准的实施有助于二甲醚作为民用燃料的推广，可缓解目前我国液化石油气供应的巨大压力。
据统计，我国每年进口液化气约2000万吨，如果能替代其中的10%，就将有200万吨二甲醚的市场需求量，由于油价高涨，液化石油气价格已超过5000元/吨，最高达7000元/吨。
以当前液化石油气与二甲醚的市场比价计算，二甲醚是一种经济实惠的液化石油气替代燃料。
国家发改委与住建部都曾批文表示二甲醚“能用”，但“如何用”的问题却一直没有解决。
虽然国家出台相关优惠政策，但是推广应用中，二甲醚作为民用燃料的技术指标和配套设施的不完善，导致二甲醚不能真正走向市场，企业的开工率逐减，全国的生产量只占20%-30%左右，以至90%以上二甲醚只能主靠混掺液化石油气（LPG）来生存，如果仅靠20%的比例掺混来寻找二甲醚产业的出路，对于年产近1484万吨的二甲醚产业来说，如同杯水车薪，如此小的掺混量怎能消化得了如此大的产能，实质上混掺二甲醚是国家明文禁止的属违法行为。
二甲醚的生产(论文)
二甲醚的生产摘要：二甲醚是一种性能好、有发展前途的新燃料，分析了二甲醚的性能，国内外目前二甲醚的生产情况，制备二甲醚的两种方法及制备技术的进展。
介绍了二甲醚的甲醇气相脱水生产和合成气一步法，二甲醚用处广泛可作为氟氯烃的替代品，民用燃料和车用燃料的替代品，预示了二甲醚将成为21世纪新燃料。
关键词：二甲醚；制备；燃料二甲醚又称甲醚，简称DME，常温下为无色气体或压缩液体。
结构式为CH30CH3，二甲醚溶于水、四氯化碳、丙酮、氯仿、乙酸甲酯等；易燃，在燃烧时火焰略带光亮[1]；常温下有惰性，毒性低，蒸汽有刺激和麻醉作用。
二甲醚对金属无腐蚀性，在温度和湿度高场所具有较好的稳定性，且不合氯氟烃，是氟里昂的理想替代品，对保护大气臭氧层有着积极的意义，是理想环保产品[2]。
二甲醚的物理性质[3]:分子式：CH3OCH3蒸汽压：0.53MPa（20℃）摩尔质量：46.07 燃烧热（气态）：1455kJ/mol沸点：-24.9℃蒸发热：476.4kJ/kg(-24.8℃)熔点：-141.5℃自然温度：350℃闪点：-41℃爆炸极限（空气中）：3.45～26.7vol%1．二甲醚的生产情况据报道，国外已有建设大型工业化二甲醚装置的计划，并正在实施。
投资商主要以日本公司居多.目前我国两步法工艺已经具备建设百万吨级装置的能力。
我国将在宁夏、上海、四川、新疆、陕西等地建设一批规模不等的二甲醚生产装置。
新奥集团蚌埠二甲醚生产基地扩能改造工程于2007年3月初投产成功，产品纯度高达99.7%，标志这新奥第一个具有自主知识产权的二甲醚生产核心技术，经过实验证了应用价值。
改技术是新能源科技有限公司自主开发的软件包，由新奥能源研究院石家庄设计分院负责工程设计，中国第三化工建筑设计公司负责建设施工。
改扩能工程通过更换核心催化剂、反应工艺创新，以及分离装置的改造，使装置年产能有1万t提高到2万t[4]2.二甲醚的制备2.1甲醇气相脱水生产甲醇气象法是将甲醇蒸汽通过固体酸催化剂床层，发生非均相反应脱水生成二甲醚。
二甲醚（DME）的主要用途和生产方法
二甲醚（DME）的主要用途和生产方法二甲醚（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。
几种二甲醚生产工艺及产品应用
几种二甲醚生产工艺及产品应用摘要：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：methylether；dimethylether；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/m ol。
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反应方程式合成气一步法以合成气(CO+H2)为原料,合成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成,同时伴随CO的变换反应。
其反应式如下。
2CO+4H2=2CH3OHCO+H2O=CO2+H22CH3OH=CH3OCH3+H2O总反应: 3CO+3H2=H3COCH3+CO2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。
二甲醚 文献综述
【前言】二甲醚（DME）是一种新型的煤基清洁能源，具有替代石油和天然气产品的潜力。
其特性与液化石油气十分相似，十六烷值高达55以上，燃烧时无黑烟，释放的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物极少，在室温下是无色气体，在0.6MPa下为液体，无腐蚀性和致癌性，符合绿色能源的要求。
国际上称之为“21世纪洁净燃料”。
【主题】1二甲醚工艺简介与选择1.1国内外二甲醚工艺合成气制二甲醚（DME）均经历“合成气制甲醇”与“甲醇脱水”两个反应。
人们把两个反应在同一反应器中进行的过程称为“直接法（一步法）”，而将先合成甲醇然后经甲醇脱水生产二甲醚的工艺过程称为“间接法（两步法）”。
“直接法”20世纪80年代初，国外对二甲醚作柴油的洁净替代燃料进行研究开发，价格很贵的“气雾剂级与化工级二甲醚”不宜用作燃料，要求有价格低的“燃料级二甲醚”大型化生产。
90年代初，在中国用DME替代液化石油气（LPG）作洁净民用燃料取得成功，加快了DME洁净燃料的市场化过程。
“一步法”大型化二甲醚生产开始受到重视。
“直接法（一步法）”在同一反应器中，在“甲醇合成”与“甲醇脱水”两种催化剂存在下，进行以下反应：甲醇合成反应CO＋2H2＝CH3OH水煤气变换反应CO＋H2O＝CO2＋H2甲醇脱水反应2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O由于两种催化剂间的协同作用，可打破反应的化学平衡，提高合成气的单程转化率，并有利于二甲醚的生成，在化学反应上具有很大的优势。
丹麦Haldor Topsoe开发从天然气大规模合成二甲醚技术，1995年50kg/d中试，催化剂连续操作12000小时。
美国APCI作为美国能源部洁净煤和替代燃料项目，开发了LPMEOH（液相甲醇法），并进一步用于合成气一步合成二甲醚的LPDME（液相二甲醚法），进行50kg/d模试与2000t/a 中试。
日本的JFE（以前的NKK公司）也相继开发液相二甲醚法，在Kushiro(1999-2002)进行5t/d的中试。
二甲醚作为城市天然气保障气源的探讨
程管理 、 资质管理 、 企业法律顾 问等工作 。
１ 概 述
中国是一 个仅 次 于美 国 的能源 消费 大 国。 目前 我 国主要 的一 次 能 源 是 煤 、 石油、 天 然 气 等 化 石 能 源， 占总 能 源 比例 逾 ９ ０ ％ 。其 中 天 然 气 为 清 ｆ 吉能 源， 城 市燃 气气 源 中 天然 气 的 比例 越来 越 大 。 由于 我 国天 然气 的需 求量 高 于我 国天 然 气 的产 量 ， 造 成
进 口天 然气量 不 断增 加 。我 国各 地 区天 然气 的产 量
２ 二 甲 醚合 成 方 法及 与低 碳 烃 的 差 异
① 二 甲醚 合成 方法 间接 法 制 造 二 甲醚 ， 即将 煤 气 化 ， 生成 Ｃ Ｏ 和 Ｈ 的合成气 ， 合成气先合成 甲醇， 再 由甲醇制成二 甲醚 。直接 法制 造二 甲醚 ，即将 煤 气化 生 成 的合 成 气 Ｃ Ｏ和 Ｈ ， ， 直 接合 成二 甲醚 。
１ ２ ６ ． ８ —８ ２ ． ６ ９ ６ ． ７ ５ ． ３ ７ ４ ． ６ ０ ４ ． ２ ５ １ ５ ２ ． ０ ３ ． ８ ０
反应 式 （ ３ ） 中反 应焓 以二 甲醚计 为 一 ２ ４ ６ ． ０ ｋ Ｊ ／ ｍ ｏ ｌ ， 反应 式 （ ４ ） 中反应 焓 以二 甲醚计 为 一２ ０ ５ ． ０ ｋ Ｊ ／
间接法 制造 二 甲醚 的反应 式为 ：
２ＣＯ ＋４Ｈ，— ＣＨ ０Ｈ （ １ ）
差别 较 大 ， 有 的地 区天 然气 的保 障供 应 能力较 差 ， 前 几 年甚 至有 的地 区 出现天 然气 气荒 。因此有 必要 提 高 城市 天然 气 的保 障供应 能力 。 我 国煤 是 主要 的化 石能 源 ， 煤 占一 次 能 源 的 比 例 约为 ２ ／ ３ 。煤 炭 是 固 体 能 源 ， 直 接 燃 烧 应 用 的污
二甲醚作为城市天然气保障气源的探讨
1引言天然气是城市发展中的主要能源，不仅能够用作城镇燃料，而且还可以代替柴油，应用于汽车燃料，从而为城市的发展做出重要贡献。
而天然气作为一次性能源，且我国天然气总储量有限，随着天然气的使用，终有一天会消耗殆尽，所以，寻找出相应的燃料对其进行代替，会为社会发展奠定良好基础。
2我国能源市场概述改革开放政策的实施，推动了我国经济的开展，使得我国能源消耗量不断增加，据统计，我国能源消耗位于世界第二位，位于美国之后。
在所消耗的能源当中，主要以天然气、石油、煤炭为主，共占总消耗量的90%以上，其中，由于天然气是清洁能源，使得城市对天然气的需求逐渐提升。
我国天然气产量有限，导致我国城市当中出现需求大于供应的现象，因而需要从国外采购大量天然气。
为了进一步推动我国城市发展，应增强城市天然气保障能力[1]。
煤炭作为我国储量最多的石化能源，占自然资源的60%以上。
而直接对煤炭资源进行应用，会排出CO2、SO2等污染气体，对环境造成严重破坏。
所以，从保护环境的角度出发，也应增强城市天然气的保障能力，通过对煤炭资源的转化，制备出清洁的二次能源，以代替煤炭与天然气资源，避免煤炭资源的直接应用，对环境造成破坏。
以煤炭资源为基础，制备天然气代替燃料，首先利用汽化的方式，将煤转化成CO、H2等气体混合物，之后对混合物进行深加工，从而制备出代用天然气与二甲醚。
经过多年发展之后，我国二甲醚制备技术较为完善，年生产能力为1.523×104t，产量在810×104t以上，远远高于我国当前工业领域的需求，所以，可以将其用作天然气保障气源，以降低我国城市发展中天然气供应紧张的局面。
3二甲醚制备方法与低碳烃的差异3.1二甲醚制备方法[2]利用煤炭制备二甲醚时，通常采用间接制备法，即将煤汽化后，转化成CO、H2等气体混合物，之后通过该混合物的深加工生成甲醇，最后由甲醇制备二甲醚，其化学反应式分别为：2CO+4H2=2CH3OH（1）2CH3OH=CH3OCH3+H2O（2）反应式（1）内，从甲醇的角度出发，反应焓为183.5kJ/mol，反应式（2）内，从二甲醚的角度出发，反应焓为-24.2kJ/mol。
合成气一步法制二甲醚新型催化剂的研究
合成气一步法制二甲醚新型催化剂的研究随着时代的发展，能源在经济发展和日常生活中发挥的作用愈加显著。
国家未来经济发展的持续性以及人们日常生活质量的提高，对清洁能源的研究不断加深和推广。
二甲醚作为应用不断推广的清洁能源，制作的方式也有好几种，合成气一步法制二甲醚有着不可替代的意义，实际应用中也表现巨大优势，所以应用范围不断推广。
催化剂是实验效果加强的关键，所以要提高制成的二甲醚产品质量，就必须加强新型催化剂的研究。
關键词：合成气一步法二甲醚产品新型催化剂一、前言二甲醚是未来发展中替代柴油等能源的较为重要的清洁能源，所以对二甲醚的研究成为适应发展较为广阔的市场需求以及可持续发展的重要措施，在使用中发挥的巨大经济效益和环境效益等。
文章就当下的二甲醚现状进行分析，就其中的催化剂重要性以及发展进行分析，得出相关的研究成果。
二、合成气一步法二甲醚催化剂的研究进展现状二甲醚不仅是一种重要的化工原料，也是在未来能源领域中可以替代当下应用较为广泛的柴油和天然气等作为清洁能源的燃料。
一方面由于能在对流程中快速溶解，不会对臭氧层造成伤害，另一方也是作为替代能源有许多突出的优势，所以国内外的消费需求都在进一步上升。
二甲醚燃烧之后生成的炭粒较少，允许在较大量的环境中进行废气循环，燃烧时的热量值等效益也较大。
当下已经应用或是正在开发的二甲醚的生产方法主要是由甲醇脱水来制取的二步法和用合成气直接合成的一步法。
应用较为广泛的是二步法，但是一步法发展的速度较为迅速，应用的范围不断推广。
相较于甲醇气相催化脱水二步法支撑的二甲醚，一步法的二甲醚制造技术有流程短以及能耗低等问题，在具体的实验中也有较高的单程转换率。
合成气一步法主要是指采用合成甲醇与甲醇脱水双功能催化剂将合成的甲醇与甲醇脱水二个反应放在一个反应器中进行，减少了步骤转换之间需要浪费的原料和实践，也就是一步法相较之下的优点。
一步法应用是否能够成功的关键便是双功能催化剂的开发成败，因为对社会发展的重要作用，对合成气一步法制二甲醚的催化剂研究重点集中在添加剂种类以及催化剂的改性基础上，在实际应用中也取得较为显著的成就。
天然气制二甲醚技术进展
天然气制二甲醚技术进展纪汉亮（中国石油大庆油田工程有限公司，黑龙江大庆163712）摘要：介绍了二甲醚的性质，阐述了二甲醚的主要应用及其特点，重点论述了天然气制二甲醚工艺技术的研究开发进展，并对天然气制二甲醚工艺技术的经济性及中国发展的优劣势进行了分析。
关键词：天然气；二甲醚；技术进展；经济性中图分类号：F426.22文献标识码：B文章编号：1671-4962（2019）03-0001-02Technical progress of natural gas-to-dimethyl etherJi Hanliang（PetroChina Daqing Oilfield Engineering Co.Ltd.，Daqing163712，China）Abstract:This paper introduced the properties of dimethyl ether,expounded the main application and characteristics of dimethyl ether,emphatically discussed the research and development progress of natural gas-to-dimethyl ether process technology,and ana⁃lyzed the economy of natural gas-to-dimethyl ether process technology and the advantages and disadvantages of its development in China.Keywords:natural gas;dimethyl ether;technical progress;economy二甲醚（英文dimethyl ether,简写DME）常温常压下为气态，无色，毒性较低，是一种含氧燃料，有醚香味。
二甲醚用作城镇燃气若干问题的探讨
二甲醚用作城镇燃气若干问题的探讨1二甲醚城镇燃气的应用必要性目前．煤炭、石油和天然气是世界上最主要的一次能源。
石油消费已经位居一次能源之首，石油的生产与供应已成为世界经济发展的重要依赖。
但是世界上一次能源的结构与一次能源的资源结构并不协调，石油的储采比为41．煤炭的储采比为230，储采比最大的煤炭仅占一次能源消费的1／4，这种能源消费结构和资源结构的不协调性，将能源问题推到了战略性的位置。
进入20世纪后期。
能源结构开始发生很大的变化，天然气供应量迅速增加。
1998年天然气在世界一次能源中的比重已达到24％。
我国是一个能源消费大国，一次能源的总消费量仅次于美国，居世界第二位。
2000年我国一次能源消费量为7．5亿t油当量．到本世纪中叶中国全面达到小康水平时．一次能源的消费量将达到30多亿t油当量．然而目前中国人均一次能源的消费量不到美国的1／18。
仅为世界平均水平的1／3。
世界上一次能源消费结构的发展趋势对我国也有一定的影响。
近年来，我国原油、石油产品和天然气的进口量逐渐增加，不仅消耗大量外汇。
而且也影响到我国的能源安全。
与世界一次能源构成不同的是中国以煤为主，煤占一次能源的比例为60％左右，由于煤的高效、洁净利用难度大．使用过程中已对人类生存环境带来严重污染。
另一方面中国人均能源资源严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的1／10，人均煤炭储量仅为世界平均值的1／2。
预计到2010年，中国石油供需缺口1亿t，天然气缺口400亿m3。
因此，开发洁净能源已成为紧迫的课题。
城镇燃气是一种洁净能源，其中包括天然气、液化石油气、人工煤气等。
近年来，随着西气东输的实施．我国城市天然气有了快速的发展．由于天然气燃料的优越性所在，许多城市已经或正在由原有的人工煤气转换为天然气．天然气的比例逐年增加（见表1）。
我国天然气的储量并不太多，而且储存设施有限．天然气供应的可靠性还不太高。
前几年冬季用气高峰时出现过“天然气荒”，由此应该得到警觉。
二甲醚在城镇管道燃气的应用
二甲醚在城镇管道燃气的应用游胜;广宏【摘要】阐述二甲醚作为城镇燃气气源采用管道方式供气时,应注意两个问题:避免再液化,所有设备和材料应具有耐二甲醚腐蚀的性能.通过二甲醚应用实例,讨论二甲醚作为管道燃气应用的可行性.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】2页(P46-47)【关键词】二甲醚;管道燃气;耐腐蚀性【作者】游胜;广宏【作者单位】贵州燃气热力设计有限责任公司,贵州贵阳550001;贵州燃气集团股份有限公司,贵州贵阳550001【正文语种】中文【中图分类】TU996.61 概述二甲醚(Dimethyl Ether)，简称DME，分子式C2H6O，除替代柴油作为车用的代用燃料外，还可以作为城镇燃气应用，极具市场潜力[1]。
特别是近年来冬季用气高峰时出现的“天然气荒”，对多元化能源供应的需求更是凸显。
二甲醚在城镇燃气的应用，既可以适应能源多元化的发展需要，又可以加强城市能源安全，具有重要的战略与现实意义。
本文就其管道输配应用情况进行探讨。
2 二甲醚在城镇燃气的应用2.1 二甲醚的特性二甲醚的半衰期较短，极易在对流层降解为CO2和H2O，在光化学反应中，不会产生甲醛，对大气臭氧层无破坏作用，无温室效应[2]。
二甲醚与液化石油气(LPG)的物理性质很相近[3-5]，可以作为LPG替代燃料，具有较好的可替代性。
2.2 二甲醚的管道输送二甲醚沸点较低，为-24.9 ℃，容易气化。
在常温常压下为气态，可以采用管道输送。
二甲醚在管道输送中应考虑温度、压力的影响，否则易产生二甲醚再液化问题。
参照二甲醚气液平衡蒸气压图[6]，可以得出二甲醚在不同温度下的饱和蒸气压，见表1。
表1中蒸气压对应的温度就是二甲醚露点，气体压力增大，露点也随之升高。
-10 ℃时二甲醚的饱和蒸气压(绝对压力)为0.17 MPa，这表明：在-10 ℃温度下管道输送二甲醚，绝对压力达到0.17 MPa时，二甲醚会发生再液化。
几种二甲醚合成工艺的技术经济分析
天然气制二甲醚技术进展
天然气制二甲醚技术进展纪汉亮【摘要】介绍了二甲醚的性质,阐述了二甲醚的主要应用及其特点,重点论述了天然气制二甲醚工艺技术的研究开发进展,并对天然气制二甲醚工艺技术的经济性及中国发展的优劣势进行了分析.【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2019(030)003【总页数】2页(P1-2)【关键词】天然气;二甲醚;技术进展;经济性【作者】纪汉亮【作者单位】中国石油大庆油田工程有限公司,黑龙江大庆163712【正文语种】中文【中图分类】F426.22二甲醚（英文dimethyl ether,简写DME）常温常压下为气态，无色，毒性较低，是一种含氧燃料，有醚香味。
二甲醚具有非常好的混溶性，能与大多数非极性和极性有机溶剂混溶，在二甲醚中加入少量助剂后就能与水互溶。
正是由于二甲醚的这些独特性能，使其具有广阔的发展前景，因此需从战略高度来认识和研究开发其应用。
1 二甲醚的应用二甲醚的应用非常广泛，不仅是重要的化工原料，在燃料、农药和制药等精细化工领域有着独特用途，而且二甲醚作为气雾剂的抛射剂也是其主要应用领域。
另外，二甲醚可代替柴油和液化气，作为新型清洁燃料也具有很好的应用前景［1，2］。
（1）二甲醚作为汽车代用燃料。
世界各国都在竞相开发汽车代用燃料，由于二甲醚具有很好的燃烧特性和压缩性，且十六烷值较高，特别适合压燃式发动机，是柴油发动机最理想的替代燃料。
另外使用二甲醚作为汽车燃料，尾气不需要转化处理，氮氧化物和黑烟颗粒能够满足环境排放要求，汽油发动机稍加改造也能用二甲醚作为燃料。
（2）二甲醚作为民用燃料。
二甲醚具有容易储存和压缩等特点，其压力等级完全符合液化气的要求，运输比液化石油气更安全，加之二甲醚自身结构中含有氧，在燃烧过程中比较充分，可替代煤气，且是一种理想的清洁燃料。
（3）二甲醚的化工利用。
近年随着二甲醚产量不断增加，二甲醚的下游开发利用领域也越来越宽，二甲醚可作为多种化学合成的原料或中间体，由于二甲醚毒性小，有二甲醚作为原料或中间体参与的化学合成大部分都是清洁的生产工艺。
二甲醚的用途及需求
二甲醚生产技术及应用4、二甲醚的用途及需求二甲醚简称DME，是一种无毒醚类化合物，它从煤、天然气等多种资源中制取。
二甲醚是重要的化工原料，可用于许多精细化学品的合成，如制备低碳稀烃、二甲醚还可羰基化、烃基化、氧化生成一系列有机化工产品；同时在制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途，可以用作气雾剂的抛射剂、发泡剂等，代替氟利昂作为致冷剂。
由于二甲醚有优良的燃烧性能，能实现高效清洁燃烧，在交通运输、发电、民用、燃气等领域有着十分美好的应用前景。
二甲醚含氧量为34.8%，组分单一，碳链短，燃烧性能良好，热效率高，燃烧过程中无残液，无黑烟，是一种优质、清洁的燃料。
二甲醚可用作汽车燃料、民用燃气。
二甲醚有很高的十六烷值可作为汽车燃料使用，尾气排放能够达到欧Ш排放标准，替代柴油时十六烷值比柴油高10%，发动机爆发力大，性能好。
二甲醚作为民用燃料可具备燃烧充分、无残液、不析碳的优点。
DME目前主要应用于气雾剂、发泡剂、化学中间体和燃料，其中目前民用燃料的用量最大，我国用于民用燃气的DME约占总产量的80%以上。
表4.1 二甲醚物性参数中国的资源概况是缺油少气，煤炭丰富。
按公布的数据证实，中国煤炭储量为1145亿吨，占全球的11.6％，至少可开采116年。
而中国石油储量为33亿吨，占全球的2.2％，可开采年仅为20.2年。
目前在中国已探明的一次能源总量中煤炭占了96％。
2005年中国能源生产总量为222，468万吨标准煤，一次能源生产总量206，324万吨标准煤，发电量24，146亿千瓦小时，均居世界第二位。
当年新增发电装机容量达7000万千瓦。
在能源消费结构中，煤品燃料占68.7％，油品燃料占21.2％，天然气占2.8％，水电、核电和风电占7.3％。
以煤为主的能源结构是支撑中国发展的主要条件。
世界及中国主要一次能源概况见表：表4.2 世界及中国主要一次能源概况4.1、二甲醚替代柴油国内外研究表明，目前二甲醚是仅此于氢燃料的清洁燃料，有望成为主要石油代替产品。
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CH4 :O2 :CO2 = 2 :1 :11255 部分氧化反应器 241132bar , 1316 ℃ X CH4 = 98105 % H2 :CO = 1108 :1 反应条件 :250 ℃,50bar X CO = 78 % ; SCO = 67 %
2 工艺技术经济对比
本文假设 DM E 的工厂生产能力为 90 % ,因此 模拟 的 工 艺 规 模 为 年 耗 天 然 气 原 料 1516 万 t 。 D ICP 的两种工艺年产 DM E 15175 万 t ;AP 工艺则 年产 DM E 2017 万 t 。考虑到联产电力对整体工艺 的影响 ,文中采用“单位折合天然气耗量”、“单位折 合 CO2 排放量”、“热效率”及“折合能耗”对三种工 艺进行评价 。它们均把工艺发电或耗电量按一定的
2 8
开发应用
天然气化工
2004 年第 29 卷
几种天然气制二甲醚方案用于解决国内天然气应用的探讨
张昊志 ,倪维斗 ,江华
(清华大学热能工程系 ,北京 100084)
摘要 :在国内 ,天然气储量较高 ,但地域分布极不均衡 ,多分布在西部等偏远地区 。同时对天然气开发不足 、对其利用的 解决方案有限 。将天然气转化为清洁能源二甲醚 (DM E) ,替代现有的化工原料或燃料 ,可以有效的解决国内天然气的利用 。 本文通过对中国科学院大连化物所的新型二甲醚工艺 、概念性纯氧工艺以及美国空气产品公司的 DM E 工艺进行模拟和技术 经济性分析对比 ,并对关键参数如当地参考发电效率 、规模 、天然气价格和电价等进行灵敏度分析 ,说明大连化物所的新型二 甲醚生产方案更适合在国内偏远地区进行大规模 DM E 生产 。
单位 :Nm3/ t DM E DICP 空气
DICP 纯氧 Air Products
TCNG , [ kg/ kg ] 1227[ 0183 ] 1239[ 0184 ] 1217[ 0183 ]
TNG , [ kg/ kg ] 1329[ 01903 ] 1301[ 01895 ] 1372[ 0193 ]
0110 25 0190 0104
CRF 3 汇率 (US ＄: RMB) 天然气价格/ 元/ Nm3
电价/ 元/ kWh
0111 1 :8128 0166
0125
3 1 年投资系数 ,将总投资折合为每年的费用 :
CR F = 1-
IR
1 1 + IR - t
第6期
张昊志等 :几种天然气制二甲醚方案用于解决国内天然气应用的探讨
参考发电效率折合到原料消耗或能耗中 。它们的定
义如下 。
折合天然气原料耗量 :
T CN G =
FeedN G
-
ηelec
Eelec ×H HV
CH4
(1)
总天然气消耗量 :
TNG =
FeedNG +
FuelN G
-
ηelec
Eelec ×HHV
CH4
(2)
折合 CO2 排放量 :
T CCO2 = Ex tCO2 - Eelec ×Ex t′CO2
折合 CO2 排放量 , [ kg/ kg ]
164167[ 0131 ]
176109[ 0133 ] 180161[ 0134 ]
热效率
0165
0166
0164
其中 TCN G 为折合天然气原料消耗 , TN G 为总折合天然气消耗 (包 括天然气燃料)
表 2 是假设参考发电效率为 50 %时得到的比 较结果 ,可以看到折合天然气原料消耗 3 种工艺类 似 ,AP 工艺最低 ;总天然气耗量 D ICP 的两种工艺 明显低于 AP 工艺 。而折合 CO2 排放量 D ICP 两种 工艺低于 AP 工艺 。热效率 D ICP 两种工艺较高 。 因此在当地参考发电效率为 50 %时 ,D ICP 的两种 工艺相对 AP 工艺较好 。
为补充天然气燃料量 ; Eelec为电力消耗或产出 , 消耗 取负 ,产出取正 ;ηelec为发电效率 ; H HV CH4为天然气
的高热值 ( H HV ) ; Ex t′CO2为单位发电量 CO2 排放 。
表 2 工艺分析结果对比 Table 2 Comparison of process analytical results
美国空气产品公司发展了液相甲醇 (L PM EO2 HTM) 和液相 DM E 工艺 (L PDM ETM) (图 2) 。该公
பைடு நூலகம்
司的液相法 DM E 工艺 ,采用液相淤浆床反应器 ,并 相继完成了 10t/ a DM E 的中试装置及在美国的德 克萨斯州的 Laporte 放大试验 (10t/ d) 。
地的经济发展 ;再者 ,清洁的 DM E 产品可以改善我 国液体燃料短缺及环境污染问题 ;最后 ,以天然气制 燃料 ,可以解决因石油资源依赖进口带来的能源 、经 济和国防安全问题 。目前国际上美国空气产品公 司 、丹麦的托普索公司 、日本 N KK 公司等都在致力 于开发 DM E 的一步法生产工艺 。国内如中国科学 院大连化学物理研究所 、华东理工大学 、太原理工大 学煤化所 、清华大学 、山西煤化所和兰州化物所等也 都在 DM E 生产工艺开发上有很大进展 。本文目的 是通过探讨不同的以天然气制 DM E 工艺 ,为国内 天然气利用提供一种有效的解决方案 。
以天然气制 DM E ,将难液化 、难车载的气体资 源转化为液体燃料 ,可以解决国内天然气的利用 ,尤 其是分散天然气资源的利用问题 ;其次 ,可以带动当
收稿日期 :2004 - 07 - 12 ;作者简介 :张昊志 (1977 - ) ,硕士 , 电话 013810028602 ,zhz00 @mails. tsinghua. edu. cn。
CH4 :O2 : H2O :CO2 = 1 :01504 :018 :014 催化部分氧化反应器 51486bar , 850 ℃
X CH4 = 97134 % H2 :CO = 1195 :1 反应条件 :240 ℃,52bar X CO = 90 % ; SCO = 78 %
Air Products
图 2 Air Products 工艺流程 Fig. 2 DME process of Air Products
态床反应器最主要的优点是能够很好的控制催 化反应的温度 。重油介质的热容大 ,使得合成气和 催化剂在进行强烈反应时 ,催化剂不会局部过热 。 浆态床反应器的另一个优点是可以在线添加和去除 催化剂 ,这样就减少了维护成本 。另外 ,浆态床适合 CO 含量高的煤基合成气 。为了防止惰性气体在循 环工艺中的累积 ,该工艺中的反应循环气体以 1∶4 的比例对外弛放气体 。 114 工艺反应条件对比
D ICP 的空 气 工 艺 虽 然 去 掉 了 昂 贵 的 空 分 系 统 ,但却由于引入大量 N2 导致流程中设备庞大 ,同 时也造成压缩机功耗和投资的增加 。本文中引入了 传统的纯氧单程一次通过尾气联产发电流程 :在原 有的空气流程中 ,增加了空分设备 ,并将原料空气改 为纯氧 ,其它流程配置与空气方案相同 (如 CO 的转 化率仍取为 90 %) 。此种方式提供了一个相似比较 基准下的纯氧流程与空气法流程 ,从而更合理的对 比两种工艺的优劣 。空气法中由于 N2 存在 ,反应 气体分压降低 ,因此纯氧工艺中降低了合成气反应 器和 DM E 反应器的反应压力 。 113 空气产品公司的纯氧循环反应 DM E 生产工 艺
CH4 :Air : H2O :CO2 = 1 :214 :018 :014 催化部分氧化反应器 反应条件 :8bar ,850 ℃ X CH4 = 97134 % H2 :CO = 1195 :1 反应条件 :240 ℃,52bar X CO = 90 % ; SCO = 78 %
DICP Oxygen
关键词 :二甲醚 ;天然气 ;发电效率 ;一步法 ;经济性 中图分类号 : TQ 21 文献标识码 :B 文章编号 :100129219 (2004) 06228206
0 前言
二甲醚 (DM E) 的性质与液化石油气 (L P G) 相 似 ,却比 L P G 更安全 ,燃烧效率更高 ,用于替代柴油 也具有很大优势 ,是一种清洁高效的新型燃料 。制 备 DM E 采用新型的一步法方案更能减少能耗 ,降 低投资和成本 ,但目前世界上 DM E 的产量不大 ,一 步法方案还只停留在研究和中小型示范阶段 。因此 研究推广大规模的 DM E 生产方案成为亟待解决的 问题 。
几种工艺的反应条件对比见表 1 。
3 0
反应原料
合成气 反应器
合成气 DM E 反应器
天然气化工
2004 年第 29 卷
表 1 工艺反应条件对比 Table 1 Reaction condition comparison of several DME processesW
DICP Air
3 1
表 4 几种 DM E 生产工艺得到的 DM E 成本 Table 4 DME production costs of several processes
(3)
热效率 :
ηth (
%)
=
Ef uel
Ef eed
-
Eelec ηelec
×100
(4)