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1、车用石油燃料的替代品二甲醚赵品 09化工二班摘要 从二甲醚的特性以及对环境的贡献，并从可持续发展和经济技术的角度分析了二甲 醚作为石油替代品的竞争力最后还介绍了二甲醚的应用现状和未来 关键词：二甲醚，石油替代品，竞争力，未来、，一-、一前言二甲醚，又名甲醚。二甲醚（简称DME）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，广泛用作气雾剂、致冷剂、民用燃料、汽车用燃料、发泡剂及化工 原料。二甲醚简称DME，是一种无毒含氧燃料，它从煤、天然气等多种资源中制取，能实现高效 清洁燃烧，在交通运输、发电、民用等领域有着十分美好的应用前景。近年来已引起欧美、 日、韩及我国政府和专家的高度
2、重视，加快了其应用技术的开发研究。二甲醚含氧量为34.8%，可作为燃油的补充，用作汽车燃料、民用燃气。作为汽车燃料 时，尾气排放能够达到欧皿排放标准，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。 二甲醚作为车用代用燃料，有着液化气、天然气、甲醇、乙醇、氢气等不可比拟的综合优势。 基本介绍二甲醚是汽车发动机，特别是柴油发动机燃料的理想替代品。无需任何废气循环和处理 装置，碳烟排放为零，汽车尾气指标低于目前使用的替代燃料液化丙烷和压缩天然气等，在 我国部分地区试用效果良好。如果我国改用二甲醚作车用燃料，需求量将超过100万t/
3、a。 作为优良的气雾剂，已广泛用于化妆品工业、日用化学品、喷塑、胶粘剂等的生产。据有关 部门统计，到2000年国内对二甲醚的需求仅气雾剂一项突破2万t/a。作制冷剂方面，可能成为最理想的氟里昂替代产品之一。我国已决定于2010年全部停止 使用氟里昂。据报导，国外公司已掌握了利用二甲醚及其衍生物的混合液生产制冷剂的技术。 因此，二甲醚有望成为现用制冷剂的替代品。此外，发泡剂、有机合成也需要一定量的二甲 醚。DME及其它燃料的物理性质与特性项目二甲醚丙烷丁烷甲醇轻油（2号）化学式CH30CH3C3H8C4H10CH30H分子量46.0744.0658.0832.04沸点。C-24.9-42.1-0
4、.564.5190-350液比重（沸点）0.750.580.60(20C)0.670.490.570.790.80.88蒸发潜热kJ/kg467126386蒸汽压MPa,20C0.5100.8330.207爆炸极限3.4-272.2-9.51.9-8.56.2-36十六烷值（注1）55545低位发热量MJ/kg28.946.545.821.142.5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-25C,比C3H8高、比C4H10低。常压下冷到-25C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
5、 C3H8、C4H10 大。从上表可以知道其特性：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。二甲醚作为汽车燃料的优缺点 二甲醚作为汽车燃料的优点：（1）二甲醚燃料具有高效率和低污染的优点,无需任何废气循环和处理装置,碳烟排放为 零,可实现无烟燃烧；并可降低发动机噪音10 分贝以上,所排放尾气无需催化转化处理就 能满足美国加利福尼亚有关汽车超低排放尾气的标准（ULEV,是世界上最严格的尾气排放标 准之一）。（2）
6、二甲醚液化后直接用作汽车燃料,其燃烧效果优于甲醇燃料,除具有甲醇燃料所具有 的优点外,还克服了其低温起动性能和加速性能差的缺点。（3）常规发动机代用燃料如液化石油气、天然气、甲醇等的十六烷值都小于10,只适用 于点燃式发动机；而二甲醚的十六烷值大于55,与柴油相比,二甲醚的十六烷值高 27, 可直接压燃,具有优良的压缩性,燃烧性能更好,并且其机械性能良好,发动机爆发力大, 适合于压燃式发动机。因此是柴油的理想替代燃料。（4）与液化天然气相比,二甲醚的理论空气量、烟气量比液化天然气分别低 38和 37, 而理论燃烧温度、混合热值又比液化天然气分别高87和 74,并且在贮存、运输和 使用上比液化天
7、然气更安全。（5）作为民用燃料与液化气相比,二甲醚是可以替代液化气的清洁燃料,并有许多优点, 如贮运和运输安全；燃烧过程无残液、无黑烟；对金属无腐蚀,与现有液化气罐装设备,炉 灶基本通用,不存在设备改造问题。二甲醚作汽车燃料的缺点：（1）常规技术二甲醚的生产成本略高于柴油（目前国产二甲醚量不大,规模小,价格约是甲 醇的一倍,需改进工艺流程,采用新工艺,扩大规模,降低成本）;（2）在柴油机上用二甲醚,需对气态二甲醚加压,使其变成液态,需增加设备及控制措施.另 外,需对加气站进行必要的改造,才能推广使用;（3）柴油机燃用二甲醚的一些技术难点.如:二甲醚的粘度较柴油低,需加入添加剂使其粘 度接近柴油
8、;二甲醚对金属无侵蚀性,但对橡胶等有不利影响等等;使用效果二甲醚是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品，常温下蒸气压力为0.5MPa, 同等温度下,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，295%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。二甲醚可全部替代液化气外,还可以一定比例掺入液化气中一起燃烧.二甲醚的掺入使 液化气燃烧更加完全,降低析碳的可能性,并降低排气中的 CO 与碳氢化合物含量.另外,二
9、甲 醚还可以掺入城市煤气或天然气中混烧,解决城市煤气高峰时气量不足问题.同时,改善煤气 质量,提高热值.目前，世界上都在开始禁用氟氯烷（FCS）以防止大气臭氧层造成严重破坏。而二甲醚 对大气氧层无损害，在大气对流层中容易降解（只需24 小时）。并且具有优良的易液化、 致冷性、低污染的特点，299.5%的二甲醚，主要用作气雾剂、发泡剂和致冷剂来替代氟利 昂。二甲醚动力性能好、污染小，因此可以作为汽车燃料，尾气中一氧化碳、碳氢化物、氮 氧化物含量与采用汽油相比分别低55%、83%、4%。与柴油相比，十六烷值比柴油高27%， 燃油性能更好，其发动机爆发力大，机械性能更好。299%的二甲醚可直接作为汽
10、柴油车燃 料或掺入汽柴油中使用。随着不断开发研究，二甲醚的用途将越来越广。发展情况国内 DME 市场从气雾剂、燃料等方面考虑，潜在市场巨大。 被称为21世纪新能源的二甲醚具有广阔的市场前景，但要想在新一轮的能源结构调整中占 据一席之地，仍需突破自身技术难题，降低成本，同时需要国家政策积极扶持。在汽车和民用燃料替代领域，二甲醚有着非常美好的市场前景，五年内国内将有 500-1000万吨的市场需求。但目前二甲醚在这一领域推广时机尚不成熟，主要用于化工领 域。中国工程院院士倪维斗一直从事能源研究，他分析二甲醚产业发展需闯过三关。第一关是成本关。预计5 年内我国对二甲醚的需求将很大，因此二甲醚不存在出
11、路问题， 关键在于成本的控制。据介绍，目前国内二甲醚的成熟生产工艺生产链长，且产品成本要随 甲醇价格的波动而变化。国内甲醇市场价格波动范围大，低时一吨1000余元，高时达到 2000 余元，如果二甲醚价格也随之起伏，它作为民用燃料的吸引力会大打折扣。和目前使用的液 化石油气的热值相比，二甲醚的成本不能超过3000元。第二关是技术关。目前二甲醚面临的几个关键问题是：需要高效、低价的煤制气工艺及 设备；需要能满足大型二甲醚生产用的反应器；解决以煤为原料制成二甲醚生产过程中二氧 化碳的利用；相关催化剂的开发与生产；成熟、经济的二甲醚分离和提纯技术等；使今后建 设大规模二甲醚生产装置迈上一个新台阶。第
12、三关是专家学者难以解决的政策关。只有国家在投资、税收等方面制订倾斜政策，二 甲醚作为新能源才有可能发展起来。目前我国二甲醚建设项目的投资多是企业自筹、地方和 国家配套贷款、国外企业投资和政府贷款。这3种方式都无法保障二甲醚的大发展。二甲醚 的投资额虽然高，但大从国家能源安全考虑，小从市场需求看，高额投资是值得的。国家有 关机构应该从扶持清洁能源的角度对二甲醚项目建设的配套贷款给予倾斜支持；项目建成投 产后，在税收上给予减免。即使是有限的贷款与税收减免的数额，也能突出国家调控的态度， 它是帮助清洁能源产业发展壮大的必要手段。二甲醚是21世纪的超清洁燃料，无论是作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽
13、车燃 料、或是用于发电，其制备、储运等都比较容易解决，并能促进新一代汽车、电力等工业的 发展，成为我国能源经济的主要支柱之一，对实现国民经济的可持续发展具有重要意义。因 此可以预计，二甲醚作为汽车燃料有非常好的发展前景。运作企业目前，世界二甲醚总生产能力约为21万t/a。国外主要有美国的杜邦公司（3万t/a）、 德国联合莱茵褐煤燃料公司（2万t/a）、德国DEA公司（6.5t/a）、荷兰阿克苏公司（3t/a）、 日本住友及澳大利亚、中国台湾康盛公司、印尼等国家生产。丹麦的托普索公司正在建设 7000t/d 生产装置。国内生产厂家有广东中山精细化工实业公司（0.5万t/a），成都华菱公司（0.2
14、万t/a），江苏吴县合成化学品厂（0.2万t/a），上海申威气雾剂公司（0.1万t/a），湖北田力实业公司（0.15万t/a），总产量约1.2万t/a。山东久泰化工科技股份有限公司是以临沂鲁明化工有限公司为前身，以二甲醚及其下游 产品为主要产业的现代化大型股份制企业，中国最大的二甲醚生产企业。拥有年产 3 万吨二 甲醚、5 万吨甲醇的能力，扩建工程全部峻工后可达到年产二甲醚70 万吨，届时将为中国 开辟新的洁净能源提供良好的示范。产品主要销往全国各地，主要用于车用燃料、民用液化 气、气雾推进剂、致冷剂，市场前景非常广阔。 公司的核心生产技术采用了在国际上处于 领先水平的国家专利“复合酸法脱水催
15、化生产二甲醚”，使新型能源二甲醚的价格大大降 低，二甲醚作为新型环保车用燃料的日子已经指日可待。二甲醚对柴油的经济分析：现以美国地区的甲醇脱水工艺装置投资及公用工程消耗为参考，在我国建设2370k t/a 的DME工厂，每吨DME耗天然气1280m3,如天然气价格按我国供应化肥企业的天然气井口 价0.480元/M3加净化费0.040元/M3,为0.520元/M3考虑，DME的产品成本约为1527元 /t （含税，下同，可视为DME的最低保本价），1吨柴油和1.41吨DME发热量相同。由于 未来 DME 做燃料是否征收消费税以及税费多少还是未知数，故暂按不征收考虑。当柴油价格 为2153元/t （含各种税），两者经济性相同，当柴油价格高于2153元/t时,DME具有竞争 优势。如下表：不同气价下甲醇脱水工艺的 DME 成本和相对应的临界柴油价格天然气价格元/M3DME完全成本（含税）兀/t相对应的临界柴油价格元/t0.45143720260.52152721530.60163022980.70175724780.7818532613综合分析一般来说，广义上的新型能源清洁汽车
