1、跨越石油时代跨越石油时代 清洁新能源二甲醚清洁新能源二甲醚2010年1月目目 录录 一、二甲醚是什么一、二甲醚是什么 能源是人类社会发展的重要基础资源。随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致对能源资源的争夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。近几年我国出现的“油荒”和“气荒”及高油价加重了人们对能源危机的担心，促使我们更加关注世界能源的供需现状和趋势，也更加关注中国的能源供应安全问题。事实表明，21世纪，石油资源走向枯竭，人类将无可选择地进入“后石油时代”。为了延缓或消除石油资源的枯竭给人类经济和生活带来的不利影响，人类正在不遗余力地全方
2、位寻找替代类能源。其中，以高科技手段将传统的煤炭转化为清洁燃料以缓解石油危机所造成的巨大影响，已经成为重要选择，二甲醚即为其中之一。一、二甲醚是什么一、二甲醚是什么 一、二甲醚是什么二甲醚是什么 二甲醚简称DME，亦称甲醚，木醚。分子式CH3OCH3，是一种无色、无毒、无味的新型清洁替代能源。作为一种新型清洁能源，二甲醚燃烧效率高、对环境友好、使用安全、用途广泛，具有广阔的产业前景。二、二甲醚的特性二、二甲醚的特性 二、二甲醚的特性二、二甲醚的特性 1、无色、无毒、无味。2、对金属无腐蚀，贮存、运输、输送均可采用普通 碳钢材质的容器和管道。3、物理性质类似于液化石油气 4、二甲醚是环境友好的非
3、污染物 分子溶于水，在大气对流层可降解，最终分解为二氧化碳和水。二、二甲醚的特性二、二甲醚的特性 5、二甲醚是洁净能源二甲醚是洁净能源 二甲醚自身含氧，组分单一，碳链短，燃烧性能良好，燃烧过程中无残液，无黑烟，是一种优质、清洁的燃料。6、二甲醚燃烧效率高二甲醚燃烧效率高 二甲醚分子中含有氧原子，燃烧时需要空气量少:CH3OCH3+3O2=3H20+2CO2 每千克二甲醚需氧量为1.46Nm；液化气：C3H8+5O2=4H20+3CO2 每千克液化气需氧量为2.55Nm二、二甲醚的特性二、二甲醚的特性7 7、储运和使用安全性能好、储运和使用安全性能好 在同等温度条件下，二甲醚的饱和蒸汽压低于液化
4、气，其储存、运输过程相对安全。二甲醚在空气中的爆炸下限比液化气高一倍，使用过程中相对安全。三、主要用途三、主要用途三、主要用途三、主要用途 1、化工原料、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：与三氧化硫反应可制得硫酸二甲酯；与氯化氢反应可合成烷基卤化物；与苯胺反应可合成N，N一二甲基苯胺；与一氧化碳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；与硫化氢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。三、主要用途三、主要用途 2 2、燃料、燃料 做为民用燃料气在储运、燃烧
5、安全性、预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气，亦可单独燃烧；二甲醚具有较高的十六烷值（高于柴油），可以替代柴油成为柴油发动机的理想车用燃料，同时与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题；做为工业用燃料，国内陶瓷业已经开始采用二甲醚做燃料，烧制出的陶瓷洁白纯净；替代乙炔用于切割，切割质量好、成本低、安全、环保；在日本二甲醚还被大规模地用做发电燃料。三、主要用途三、主要用途 3 3、现阶段的主要用途、现阶段的主要用途 现阶段，二甲醚主要用于替代各类燃气和柴油。城镇燃气 城镇燃气主要包括3种，即天然气、煤气和液化石油气。与天然气的比较 基于我国
6、能源储量的限制，管道天然气只能覆盖大城市及部分中等城市，而在众多的中小城市、城乡结合部、农村很难普及。据报道，到2020年，我国天然气的消费量将达到3000亿立方米，但这仅仅只占全国总能源消费量的6%。因此，天然气和二甲醚缺乏比较价值。三、主要用途三、主要用途 与煤气的比较 煤气一般包括焦炉煤气和煤气发生炉煤气。做为燃气，煤气存在很多问题，主要是污染严重及安全问题。比如水煤气发生炉长期运行后，极易产生大量硫化氢、焦油、酚水等污染物，影响半径达500米，对农作物、空气环境和人体等都有较大的损害，同时它所产生的多种废气和恶臭，会致头痛、头晕。煤气主要由一氧化碳、氢气等易燃气体组成，一旦泄漏，则极可
7、能发生爆炸和中毒，造成群死群伤事件，存在严重的安全隐患。为此，国家发改委将煤气列入限制发展的行列，许多城市已经明令禁用，煤气正在退出历史舞台。所以，二甲醚和煤气同样缺少比较价值。与液化石油气的比较 通过上表，我们可以直观地得出这样一些结论，即在同等温度条件下，二甲醚的饱和蒸汽压低于液化石油气，其储存、运输等比液化石油气安全；二甲醚在空气中的爆炸下限比液化气高一倍，因此在使用过程中，二甲醚做为燃料比液化气安全；二甲醚燃烧过程中的理论空气量远远三、主要用途三、主要用途蒸汽压/MPa(60)平均热值kJ/kg爆炸下限%理论空气量m/kg预混气热值kJ/m理论燃烧温度LPG1.92457601.711
8、.3239092055DME1.35314503.56.9642192250三、主要用途三、主要用途 小于液化石油气，因此其废气及氮氧化物要远低于液化石油气；二甲醚的预混气热值与理论燃烧温度均高于液化气；二甲醚自身含氧，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，其燃烧清洁程度远好于液化石油气。虽然二甲醚的热值比液化石油气低，但由于二甲醚含氧，可以做到充分燃烧，因此热效率远高于液化石油气。相关机构研究证明二甲醚的应用热值相当于液化石油气的87%。美国能源部(DOE)等机构研究表明，若以科学配比和适当方式将二甲醚与C4、C5完全混溶,即可形成更优质的可燃性液化气,而这仅仅
9、因为增加了DME 分子中的氧。调合后的液化气无毒、无烟、不积炭、无“残液”,热值高，比同等质量(13kg)的普通液化气连续燃烧时间可长4h 左右。由此可见，二甲醚是一种总体使用性能优于液化石油气的清洁燃料。替代柴油 依据上表，二甲醚的十六烷值要超过柴油10%以上，这就意味着发动机不做任何改动，只将燃料由柴油更换为二甲醚，其发动机功率就会提高10%；二甲醚的点火低于柴油，可燃范围比柴油更宽，说明其作为燃料的使用性能要优于柴油；所需的理论空气量远低于柴油，说明其尾气排放量及氮氧化物排放量要优于柴油。三、主要用途三、主要用途十六烷值点火温度低发热值kJ/kg理论空气量kg/kg可燃范围%柴油4055
10、25042.514.60.66.5二甲醚556023528.493.418三、主要用途三、主要用途 美国能源部(DOE)等机构研究表明,二甲醚用做车用燃料时，其燃烧性能良好，发动机爆发力大，可实现无烟燃烧，是柴油发动机理想的替代燃料。而且，使用二甲醚燃料的车辆尾气无需处理，其氮氧化物及黑烟微粒排放量就能达到美国加利福尼亚州燃料汽车超低排放尾气的要求。同时试验证明，添加10%左右二甲醚到柴油中,其综合输出功率与等量柴油相当,而且在全负荷的情况下还可以节省8%的柴油,并在污染物排放方面具有明显优势。西安交通大学与一汽合作开发了我国第一辆燃烧二甲醚的柴油发动机汽车，试验表明，使用二甲醚燃料，可使发动
11、机功率提高10%15%，热效率提高2%3%，氮氧化物排放降低50%70%，未燃碳氢排放降低30%，一氧化碳排放降低20%，排放指标可达欧标准。三、主要用途三、主要用途 上述机构的实验结果表明，二甲醚的热效率要高于柴油。原中石化上海石油化工股份有限公司副总经理兼总工程师、现任上海市石油学会顾问的中国著名石化专家瞿国华在其煤基甲醇燃料及其醚类衍生物的产业开发前景分析一文中指出，二甲醚应用热值相当于汽柴油的80%左右。二甲醚不仅可以替代柴油用于柴油机，还可以替代汽油。陕西新兴燃料燃具公司与长安大学共同研制的二甲醚混合燃料，代替汽油用做汽车燃料，经台架和道路行车试验的检测，其动力性能与燃烧90号汽油相
12、当，且燃料消耗减少4.2%5.0%。使用二甲醚混合燃料的汽车，只需加装一套供气转换装置，就成为既能烧油又能烧气的双燃料汽车。三、主要用途三、主要用途4 4、应用实例、应用实例三、主要用途三、主要用途四、生产二甲醚的原料四、生产二甲醚的原料 四、生产二甲醚的原料四、生产二甲醚的原料 根本上，二甲醚是一种煤基能源。根本上，二甲醚是一种煤基能源。理论上：天然气、生物质、煤；天然气：“富煤缺油少气”，天然气转化不符合能源政策；生物质：与“不与人争粮，不与粮争地，不与地争资源”政策违背，且经济性差，不是研发方向；现阶段，在中国进行二甲醚的生产以煤为原料最具优势。现阶段，在中国进行二甲醚的生产以煤为原料最
13、具优势。五、技术的成熟型五、技术的成熟型五、技术的成熟性五、技术的成熟性 1、合成气一步法 以煤为直接原料，一次性完成 合成气 甲醇 二甲醚 投资大（百亿）、周期长、煤耗、水耗巨大，尚处于研发阶段。2、直接用成品甲醇 二甲醚 液相法：由硫酸法发展而来，环境污染严重，产品质量差，投资高，属淘汰工艺；气相法：设备投资低；成本低，污染小。该技术目前已经成熟并被广泛采用。六、建议和呼吁六、建议和呼吁六、建议和呼吁六、建议和呼吁 国内能源匮乏，石油对外的依赖度越来越大，替代能源的需求越来越迫切。二甲醚性能优越，技术成熟，正是符合国内需求的一种新型替代能源，目前正是大力推广的时机。然而新能源推广需要政府相
14、关职能部门和企业的联手推动。为此，我们提出如下一些建议。1、加强对二甲醚的宣传，使广大企业和居民充分了解二甲醚，并能广泛接受和使用。2、建议尽快制定和完善二甲醚相关行业标准。在民用领域，尽快制定二甲醚掺烧液化气比例等行业标准。在车用领域，应尽快制定二甲醚燃料机动车标准，使之成为能上市、能挂牌的车种。六、建议和呼吁六、建议和呼吁 如此可以有效地解决由于没有标准而造成的市场混乱，变暗箱操作为规范运行，更快、更好地推动二甲醚市场的形成。3、在保证安全措施的前提下，取消二甲醚在储、运方面的一些限制。从物流角度推动二甲醚产业的发展，从而解决目前只能靠汽运这种最昂贵的运输手段进行二甲醚运输的状况，降低二甲
15、醚运输成本。4、加强二甲醚应用的研究，使其在更多领域和行业得以应用。六、建议和呼吁六、建议和呼吁 5、根据不同城市、地区的特点，结合当地燃气供应和使用情况，制定有所区别的发展策略和鼓励政策。在天然气、液化石油气供应相对紧张的城市规范和鼓励发展掺混二甲醚的复合燃气；在目前大量使用高污染燃气（如煤气）的城市，以财政补贴的方式，鼓励以二甲醚做为代替燃气；在天然气和液化石油气严重供应不足的地区完全可以把二甲醚做为主力气源加以发展，不做掺混，单独使用。六、建议和呼吁六、建议和呼吁 做为一种新型替代能源，二甲醚具有安全、高效、清洁、环保等卓越特性，而且生产工艺成熟稳定，具备了大规模生产、使用的基础。鼓励和支持二甲醚产业的发展和二甲醚在民用、工业中的应用，可以合理调节我国能源结构，有效缓解能源供应的紧张局面，长期而言还可以在改善和保护环境方面取得显著成效，可谓是一件利国利民的盛世。这一切都急需政府相关职能部门居中引导、规范、监督和鼓励，为此，我们翘首以盼。发展清洁能源，建设绿色城市发展清洁能源，建设绿色城市！
