二甲醚作为工业燃料应用研究报告

二甲醚作为工业燃料的应用研究北京清华同仁科技有限责任公司2008年10月目录、二甲醚简介 --------------------------------------------------- 3、二甲醚主要用途 ----------------------------------------------------- 41、用途--------------------------------------------------------- 42、使用优势----------------------------------------------------- 4三、二甲醚物理性质--------------------------------------------------------5四、二甲醚的燃烧性质----------------------------------------------------- 61、燃烧性质----------------------------------------------------- 62、二甲醚燃烧基理分析------------------------------------------- 6五、二甲醚化学性质--------------------------------------------------------8六、二甲醚工业燃料的应用------------------------------------------------- 91、用于工业炉窑-------------------------------------------------- 92、用于工业切割气------------------------------------------------ 93、多种工业原料经济指标比较-------------------------------------- 10七、二甲醚作为工业原料所需的设备-----------------------------------------12八、结论----------------------------------------------------------------12九、附录：二甲醚标准----------------------------------------------------- 13一、二甲醚简介二甲醚又称甲醚，简称DME，分子式CH3OCH3，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 C) 0.661，熔点-141.5 C,沸点-24.9 C,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。

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。

二甲醚作为一种新兴的基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。

如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。

由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。

代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。

二甲醚易压缩、易贮存、燃烧效率高、污染低，作为民用燃料气其储运、燃烧安全性、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。

作为车用燃料二甲醚具有较高的十六烷值，可以替代柴油成为柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。

它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。

作为工业用燃料，二甲醚的发展潜力巨大，应用领域越来越多：国内陶瓷业已经广泛采用二甲醚做燃料，烧制出的陶瓷洁白纯净；替代乙炔作为切割气主体，切割质量好、成本低、安全、环保；在日本也用于发电燃料。

由于石油资源短缺及人们环保意识的增强，二甲醚作为清洁燃料而日益受到重视，成为近年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。

其在燃烧时不会产生破坏环境的气体，且能便宜而大量地生产，因此被期望成为21世纪的能源之一。

二甲醚特有的理化性能奠定了其在国际、国内市场上的基础产业地位，是目前国际、国内优先发展的产业。

二、二甲醚主要用途1用途：①、可以替代液化气，或与液化气复合作为民用燃料和工业燃料。

②、作为推进剂，溶剂等，用于生产自喷漆、彩带、发泡胶等，可以替代氟利昂作制冷剂，是一种优良的精细化工原料。

③、可以替代乙炔作为工业切割气。

④、可以替代汽、柴油作为车用燃料。

⑤、作为工业原料用于陶瓷、发电燃料等。

2、使用优势：2.1二甲醚作为复合燃气的优势：①、价格比液化气便宜；②、有效减少红火苗，锅、壶没有黑烟，比液化气更清洁、更环保。

③、提高燃烧质量和热效率，发挥两种气体的优势，有效带动液化气中80%以上残液的燃烧，用完后基本无残液，使燃烧更充分。

④、安全无毒，压力比液化气低，储存运输比较安全，即使泄露也不会中毒。

2.2精醚在精细化工领域的优势①、生产自喷漆溶解性好、挥发性好、喷到物体上无麻点，在生产自喷漆上跟丙丁烷相比具有互溶性强、雾化好和喷涂效果光亮美观的优点。

②、生产聚氨脂泡沫填缝剂，主要优点是环保、溶解性好、成本降低。

③、生产杀虫剂及空气清新剂，主要优点是：气味柔和，雾化效果好、压力稳定、环保清洁、成本低。

2.3二甲醚作为切割气主体的优势：①、切割面光滑，节省加工时间，切割速度快。

②、挥发性能好，无余气。

③、价格便宜，比乙炔节约成本60%以上。

④、安全、环保。

燃烧时不产生有害气体，对操作工人的身体健康不会产生职业病。

2.4二甲醚替代柴油作为车用燃料的优势：①、十六烷值比柴油高10%-15%。

②、低温启动效果好，噪音比柴油发动机降低2%-3%。

③、动力足、爬坡能力强。

④、燃烧充分清洁、排放好，无须任何处理即可达到欧川以上标准。

⑤、比柴油有良好的价格成本优胜。

二甲醚物理性质分子式：CH3OCH3分子量：46.07物理性状（101.3Kpa, 1atm＞：透明无臭气体沸点：-249C熔点：-141.5C闪点（开杯法＞:-41.4C密度（20C ＞：0.661 g/ml临界压力：5.36 atm临界温度：126.9C临界密度：0.242 g/ml自燃温度：350C爆炸极限（空气中> （体积>:3.4〜18.2 % 蒸汽压（20E > , Mpa（atm> 0.53（5.24> 燃烧热（气态> :1455 KJ/mol 生成热（气态> :-185.5 KJ/mol熔融热：107.3KJ/Kg蒸发热（-24.8E >: 467.4 KJ/Kg生成自由能：-114.3 KJ/mol熵（25r > : 266.8 J/（mol.K>表面张力（气相>,mN/m（dyn/cm> :-40. T：21-20 E: 18-10C：16气体粘度，卩Pa S（卩P>0C：82.520 r：85.5介电常数（25E >：5.02 F/m（esn>贝壳松脂丁醇值：60比热：2.37体膨胀：1〜324四、二甲醚的燃烧性质1、燃烧性质平均热值：31450 kJ/kg 理论空气量：6.96 m3/kg 理论烟气量/ : 7.46 m3/kg 预混气热值/: 4219 kJ/kg 液相低位热值：28800kJ/kg 气相低位热值：64580kJ/m3 十六烷值：>55理论燃烧温度：2250 E氧含量：34.8%2、二甲醚燃烧机理分析二甲醚用作燃料替代LPG被市场看好，被誉为二十一世纪的新能源”。

究其主要原因，一方面在于能源价格高企下DME的价格优势，而另一方面则是其燃烧效率高和燃烧产物排放洁净的显著特点。

2.1DME燃烧效率分析二甲醚易燃，燃烧时火焰略带光亮，同等质量条件下，理论热值约为汽柴油的 6 4%。

以质量计，二甲醚本身含氧量高达34.8%，理论燃烧温度可达2250C，燃烧性能较好，热效率也较高。

因为本身含氧，需要添加的理论空气量<N2量）相应减少DME燃烧反应分子式为C2H6O +3 O2--> 2CO2 +3 H2O将其与乙烷燃烧过程比较：C2H6 +3.5 O2--> 2CO2 +3 H2O由上述反应方程式可知，1.0摩尔体积的DME与相同摩尔体积乙烷燃烧过程比较，乙烷所需要的氧气量较二甲醚多0.5摩尔，而DME气相热值与乙烷热值<气态低位热值为64.36MJ/m3）基本相同。

亦即，假定燃烧效率相同，获得相同的燃烧热量，1.0摩尔的DME燃烧时，混入的氧气量较乙烷可降低0.5摩尔。

我们知道，空气中1.0摩尔氧气附带3.76摩尔的氮气和其它惰性气体，因此，上述DME 及乙烷完整的燃烧反应方程式应为：C2H6O +3 O2 +3）3.76N2> 2CO2 +3 H2O +3X3.76N2C2H6 +3.5 O2+3.5 3^6N2> 2CO2 +3 H2O +3.5 X 3.76N2上两式表明，在燃烧温度不太高的情形下，反应前后N2的摩尔数不变。

N2虽然进入燃烧区，但并未参加氧化反应，相反，它带走DME部分燃烧热，进而影响热效率。

因此，降低不参与反应的N2量< 空气量），则减少了热损失，相当于提高了DME的热效率，这是DME热效率高的其中一个原因。

燃烧状况改善，过剩空气系数降低一般情况下，燃烧装置空气系数a空制范围为：工业燃烧装置a 1.05〜1.20;民用a 1.30〜1.80。

从提高燃烧效率方面讲，理想情况下，a 1.0时，如果能确保空气与燃气混合充分、燃烧完全，燃烧效率最高。

实际燃烧过程中，取 a >1.0 的原因是为了避免不完全燃烧情况发生，而付出的代价则是需加热不参与反应剩余的O2、N2，导致热效率降低。

对于DME，其自身含氧，由于改善了燃气与空气的混合效果，且氧气与氮气之比较普通空气大，属富氧燃烧”工况，因而改善了燃烧状况；而另外一方面，氧气与DME混合情况趋好，除混入的空气总量可以相应降低外，还可以将空气系数控制在较低位置，a适当朝1.0方向降低，即减少剩余空气量，减少不参与燃烧的02、N2量，自然，这是DME 燃烧效率提高的另一个原因。