Dimetyléter prémiovej triedy

Čo je to dimetyléter?

Dimetyléter sa tiež nazýva metoxymetán, plyn dme alebo dimetyléter, je organická zlúčenina, bezfarebný a zapáchajúci horľavý plyn v štandardnom stave a jeho chemický vzorec je C2H6O alebo CH3-0-CH3. Relatívna hustota pár (vzduch je 1) 1,62, rozsah výbušnosti: 3,4–27.0 percent (V/V), teplota vznietenia: 350 stupňov, dimetyléter je ľahko rozpustný vo vode, alkohole a éteri.

DME je inertný, nekorozívny, nekarcinogénny a takmer netoxický. Dimetyléter netvorí peroxidy pri dlhodobom vystavení vzduchu. Je to bezfarebný plyn za normálneho tlaku a má charakteristický zápach po éteroch. Ako náhrada freónu sa dimetyléter rýchlo používa v aerosólovom a chladiarenskom priemysle.

Dimetyléter obsahuje atómy kyslíka, vysokú tepelnú účinnosť, dokonalé spaľovanie, čistý koncový plyn bez čierneho dymu a je to ekologické palivo.

S rastúcimi cenami ropy a problémami ochrany životného prostredia automobilových a civilných palív priťahuje dimetyléter ako čisté a ekologické palivo čoraz väčšiu pozornosť zo všetkých oblastí života.

DME sa môže v blízkej budúcnosti stať dôležitým palivom.

Cena ropných produktov z roka na rok rastie, zatiaľ čo náklady na dimetyléter na báze uhlia sú nízke. DME úplne nahradí skvapalnený ropný plyn a čiastočne nahradí naftu.

Vlastnosti dimetyléterového paliva:

(1) DME je ekologická neznečisťujúca látka, rozpustná vo vode a odbúrateľná.

Molekuly DME sú rozpustné vo vode a môžu byť degradované a rozpustné vo vode v troposfére: dážď a sneh môžu absorbovať DME z atmosféry a nezostane v atmosfére navždy.

Degradácia: V atmosfére sa veľké molekuly stávajú menšími molekulami, dlhé uhlíkové reťazce sa stávajú kratšími uhlíkovými reťazcami a nakoniec sa rozkladajú na oxid uhličitý a vodu.

(2) DME má vysokú účinnosť spaľovania a nízku spotrebu kyslíka.

Atómy kyslíka sú obsiahnuté v molekule dimetyléteru a množstvo vzduchu potrebné na spaľovanie je malé:

CH3OCH3 plus 3O2=3H20 plus 2CO2, spotreba kyslíka na kg dimetyléteru je 1,46 Nm3

Skvapalnený ropný plyn: C3H8 plus 5O2=4H20 plus 3CO2, spotreba kyslíka na kg skvapalneného ropného plynu je 2,55 Nm3

(3) DME je čisté palivo – čisté, bez čierneho dymu.

Palivo DME má jednoduché komponenty a obsahuje atómy kyslíka, vyžaduje nízke miešanie vzduchu, úplné spaľovanie, čisté a bez čierneho dymu.

(4) Ekonomické výhody miešania dimetyléteru sú najzreteľnejšie - substitučný pomer miešania je 1:1.

Pri zmiešavaní so skvapalneným plynom, keď pomer nepresahuje 25 percent, je substitučný pomer so skvapalneným plynom 1:1.

Dôvod: menšia spotreba kyslíka, vysoká tepelná účinnosť, pri úplnom spaľovaní ako samostatného paliva je substitučný pomer so skvapalneným ropným plynom asi 1,3:1.

(5) V súčasnosti je rozumnejšie miešať dimetyléter - výber horáka.

Pri miešaní so skvapalneným plynom, ak podiel dimetyléteru nepresahuje 25 percent, možno použiť horák na skvapalnený plyn; ak sa používa len ako palivo, možno použiť horák na zemný plyn; najlepšie je použiť špeciálny horák.

Dôvod: Rozdiel medzi spotrebou kyslíka a Wobbeho indexom Wobbeho index: Výhrevnosť na jednotku objemu/(relatívna špecifická hmotnosť) 1/2

(6) DME má jednoduché požiadavky na prepravu a tesnenie – tesniace materiály.

Pri miešaní so skvapalneným plynom pomer nepresahuje 25 percent a možno použiť tesnenia a hadice na skladovanie skvapalneného plynu, prepravu a horák; ak sa používa ako palivo samotné, gumu odolnú voči olejom (ako je nitrilkaučuk) nemožno použiť na tesnenia a hadice, tesnenia a hadice je potrebné vymeniť. Dá sa zmeniť na polytetrafluóretylén atď., O-krúžok sa dá vymeniť za špeciálnu gumu.

 

Aký je rozdiel medzi dimetyléterom, naftou a skvapalneným ropným plynom?

Z tabuľky je zrejmé, že vlastnosti dimetyléteru sú veľmi podobné skvapalnenému ropnému plynu (LPG) a je kvapalný pri nižšom tlaku (5,1 bar), takže infraštruktúra skvapalneného ropného plynu môže byť úplne využitá pre DME. , a ropné nádrže môžu byť použité na diaľkovú prepravu , Nákladné autá na prepravu ropy môžu byť prepravované aj nízkotlakovým potrubím alebo distribuované užívateľom s 15 kg nádržami.

Proces výroby dimetyléteru:

V súčasnosti medzi metódy výroby DME doma i v zahraničí patrí najmä jednokroková metóda syntézneho plynu a metanolová metóda (dvojkroková metóda). Metóda metanolu sa ďalej delí na metódu metanolovej plynnej fázy a metódu metanolovej kvapalnej fázy. Technológia industrializácie jednostupňového procesu syntézneho plynu ešte nie je zrelá.

Dôvody sú:

① Existujúca technológia nebola testovaná zariadením;

② Dokonca aj podľa existujúcej technológie sú jej výrobné náklady vyššie ako náklady na metódu plynnej metanolovej fázy.

Jednokroková metóda:

Metóda jednostupňového syntézneho plynu využíva ako surovinu syntézny plyn (CO plus H2) a reakcia syntézy metanolu a dehydratačná reakcia metanolu sú dokončené v jednom reaktore, sprevádzané reakciou na zmenu CO.

Reakčný vzorec je nasledujúci: 2CO plus 4H2=2CH3OH CO plus H2O =CO2 plus H2

2CH3OH =CH3OCH3 plus H20

Celková reakcia: 3CO plus 3H2 =H3COCH3 plus CO2

Hlavná črta jednostupňovej metódy syntézneho plynu spočíva vo výhodách reakcie, reakcia syntézy metanolu a dehydratačná reakcia metanolu sú dokončené v jednom reaktore. Reakčná rovnovážna konštanta je veľká a rýchlosť jednosmernej konverzie syntézneho plynu je vysoká a dosahuje 40.0 percent ~75,0 percent . Pretože metanol generovaný reakciou okamžite podlieha dehydratačnej reakcii za vzniku dimetyléteru, je prekonaná slabosť nízkej rýchlosti konverzie syntetickej metanolovej reakcie.

Dvojstupňová metóda:

1. Metóda metanolovej kvapalnej fázy

Dehydratačná reakcia metanolu sa uskutočňuje v kvapalnej fáze za normálneho tlaku alebo mierneho pretlaku pri 130 stupňoch. Jeho vzorec chemickej reakcie je nasledujúci: 2CH3OH =H3COCH3 plus H2O

Metóda metanolovej kvapalnej fázy je vyvinutá z metódy kyseliny sírovej a výroba dimetyléteru metódou kyseliny sírovej je prvou polovicou výrobného procesu v procese výroby dimetylsulfátu metódou kyseliny sírovej. Dehydratačná reakcia metanolu sa uskutočňuje v kvapalnej fáze za normálneho tlaku alebo mierneho pretlaku pri 130 stupňoch. Metanol vstupuje do reaktora po predhriatí a podlieha dehydratačnej reakcii za katalýzy anorganickej kyseliny. Zahrievaním sa dimetyléter, voda a fázovo rovnovážny metanol produkovaný reakciou odparia a vypustia z reaktora. Reakčný produkt sa skondenzuje a oddelí a nekondenzovaná plynná fáza sa stlačí a skvapalní, čím sa získa produkt dimetyléter. Kondenzát sa oddelí rektifikáciou, voda sa vypustí z vežového kotla a metanol sa vráti ako surovina.

2. Metóda metanolu v plynnej fáze

Vzorec chemickej reakcie dehydratačnej reakcie metanolu je nasledujúci.

Hlavná reakcia: 2CH3OH =H3COCH3 plus H2O

Hlavné vedľajšie reakcie: CH3OH =CO plus 2H2 H3COCH3 =CH4 plus H2 plus CO CO plus H2O =CO2 plus H2

Katalytická dehydratácia metanolu v plynnej fáze je najpoužívanejšou priemyselnou metódou výroby dimetyléteru doma aj v zahraničí. Vyznačuje sa vyspelou a spoľahlivou technológiou, nízkymi investíciami, flexibilným prispôsobením produktu, jednoduchým procesom a nízkymi výrobnými nákladmi. Reakčný tlak je 0,5~1,5MPa a teplota je 230~400 stupňov. Metanol sa odparuje vo výmenníku tepla na výmenu tepla s reakčným produktom z reaktora a potom vstupuje do reaktora na katalytickú dehydratačnú reakciu v plynnej fáze a po výmene tepla sa reakčný produkt ochladí a kondenzuje v cirkulujúcej vode. Štruktúry reaktora zahŕňajú adiabatické pevné lôžko, teplovýmenné pevné lôžko, viacstupňové chladené pevné lôžko a izotermické rúrkové pevné lôžko. Materiál sa po ochladení a kondenzácii podrobí separácii plyn-kvapalina v medzinádrži surového metyléteru. Plynná fáza je nekondenzovateľný plyn produkovaný vedľajšou reakciou a nasýtenou parou dimetyléteru a metanolu, ktorá sa posiela do pracej veže, aby absorbovala a regenerovala dimetyléter v metanole alebo roztoku metanol-voda. Absorpčná kvapalina sa vracia do medzinádrže so surovým metyléterom a koncový absorpčný plyn sa posiela do zariadenia. Surový dimetyléter v medzizásobníku surového metyléteru sa oddelí rektifikáciou v rektifikačnej veži. Pary dimetyléteru z vrchu rektifikačnej veže kondenzujú v kondenzátore rektifikačnej veže a časť prúdi späť do veže a časť sa posiela do zásobníka produktu ako produkt. . Roztok metanolu a vody získaný z dimetyléterovej rektifikačnej veže sa posiela do metanolovej koncentračnej veže, aby sa rektifikoval a skoncentroval metanol, a koncentrovaný metanol sa vracia ako reakčná surovina. Odpadová voda s obsahom alkoholu sa vypúšťa z nádrže koncentračnej veže metanolu.

3. Skladovanie a preprava

Skladujte v chladnom, vetranom sklade určenom na horľavé plyny. Uchovávajte mimo dosahu ohňa a zdrojov tepla. Skladovacia teplota by nemala presiahnuť 30 stupňov. Mal by sa skladovať oddelene od oxidantov, kyselín a halogénov a nemal by sa miešať. Používajú sa zariadenia na osvetlenie a vetranie odolné proti výbuchu. Zakážte používanie mechanických zariadení a nástrojov, ktoré sú náchylné na iskrenie. Skladovací priestor by mal byť vybavený zariadením na núdzovú úpravu úniku.

Oblasti použitia dimetyléteru

1. Z hľadiska civilného použitia:

Dimetyléter je bezfarebný, netoxický, nekarcinogénny a menej korozívny produkt. Má dobrý spaľovací výkon, vysokú tepelnú účinnosť, žiadne zvyšky, žiadny čierny dym počas spaľovania a nízke emisie CO a NO. Môže sa tiež zmiešať so skvapalneným ropným plynom, uhoľným plynom alebo zemným plynom na zvýšenie tepla a dimetyléter s obsahom väčším alebo rovným 95 percent môže byť priamo použitý ako palivo na nahradenie skvapalneného plynu. Preto môže byť ideálnym čistým palivom, ktoré nahradí skvapalnený plyn. DME môže nahradiť uhoľný plyn a skvapalnený ropný plyn pre domáce palivo. Tlak pár dimetyléteru pri normálnej teplote je 0,5 MPa. Pri rovnakej teplote je tlak nasýtených pár dimetyléteru nižší ako tlak skvapalneného ropného plynu a jeho skladovanie a preprava je bezpečnejšia ako u skvapalneného ropného plynu. Ak sa ako palivo používa samotný dimetyléter, jeho úroveň tlaku je v súlade s úrovňou tlaku skvapalneného ropného plynu. Požiadavky, existujúce zásobníky na skvapalnený plyn je možné použiť na centralizované a unifikované zaváranie a varič možno použiť aj spoločne s varičom na skvapalnený plyn. Dimetyléter môže byť tiež primiešaný do mestského plynu alebo zemného plynu v určitom pomere pre špičkovú reguláciu a môže zlepšiť kvalitu plynu a tepelnú hodnotu. Pri rovnakej teplote je tlak nasýtených pár dimetyléteru nižší ako tlak skvapalneného ropného plynu, takže jeho skladovanie a preprava je bezpečnejšia ako u skvapalneného ropného plynu; spodná medza výbušnosti dimetyléteru vo vzduchu je dvakrát vyššia ako v prípade skvapalneného ropného plynu, takže je tiež bezpečnejší ako skvapalnený ropný plyn; hoci výhrevnosť dimetyléteru je nižšia ako výhrevnosť skvapalneného ropného plynu, pretože samotný dimetyléter obsahuje kyslík, vzduch potrebný na spaľovací proces je oveľa nižší ako výhrevnosť skvapalneného ropného plynu, takže výhrevnosť vopred zmiešaného plynu s dimetyléterom a jeho teoretická Teplota spaľovania je vyššia ako teplota skvapalneného ropného plynu. Okrem toho, že sa používa samotná, zmes dimetyléteru, metanolu, vody (nepridaná, z reakcie suroviny metanol a metanol na dimetyléter) a ďalších zložiek sa môže formulovať do stabilného paliva s alkoholom a éterom.

2. Ako alternatívne palivo k vykurovaciemu oleju:

Keďže zdroje ropy nie sú obnoviteľné, výskum a vývoj alternatívnych palív pre budúce vozidlá prebieha na celom svete. Najväčší potenciálny trh pre budúce aplikácie DME je ako alternatívne palivo pre naftu. Naproti tomu cetánové číslo konvenčných motorových alternatívnych palív, ako je skvapalnený ropný plyn, zemný plyn, metanol atď., je menšie ako 10, čo je vhodné len pre zážihové motory. Obsah cetánového čísla je dôležitým ukazovateľom výkonu spaľovania nafty. Cetánové číslo dimetyléteru je vyššie ako u motorovej nafty, ktorá má vynikajúcu stlačiteľnosť a je veľmi vhodná pre vznetové motory. DME môže znížiť emisie oxidov dusíka nahradením motorovej nafty. Vďaka bezdymovému spaľovaniu je to ideálne čisté palivo pre dieselové motory. Pri použití dimetyléteru nepotrebuje koncový plyn katalytickú konverziu a emisie oxidov dusíka a častíc čierneho dymu môžu spĺňať požiadavky na extrémne nízke emisie koncového plynu kalifornských palivových vozidiel a môžu znížiť hluk motora. Štúdie ukázali, že existujúce motory automobilov môžu používať palivo DME len s miernou úpravou. Hoci DME stojí viac ako nafta, je lacnejší a menej znečisťujúci ako alternatívy s nízkym znečistením, ako je napríklad kvapalný propán.

Použitie dimetyléteru ako paliva vyžaduje len mierne zlepšenie palivového systému pôvodného dieselového motora. Za predpokladu zachovania účinnosti pôvodného dieselového motora, rovnakého výstupného výkonu, krútiaceho momentu a spotreby paliva, bez akéhokoľvek systému recirkulácie výfukových plynov a zariadenia na úpravu výfukových plynov, je možné výrazne znížiť oxidy dusíka pod 2,5 g/(kW·). h) , Súčasne už neexistuje rozpor medzi kontrolou oxidov dusíka a emisiami častíc, emisie sadzí sú nulové, nedochádza k zrýchlenému dymeniu a emisie častíc sú tiež výrazne znížené.

3. Výroba energie dimetyléterom:

DME možno použiť aj ako palivo pre elektrárne s kombinovaným cyklom. Systémy na výrobu energie vo všeobecnosti používajú ako palivo syntézny plyn. Keď je záťaž na výrobu energie nízka, syntézny plyn sa môže premeniť na produkty DME, ktoré možno pohodlne skladovať na opätovné použitie alebo exportovať pri vysokej záťaži. Účinok je podobný ako pri použití metanolu ako paliva na výrobu elektriny v kombinovanom cykle.

Populárne Tagy: dimetyléter prémiovej triedy