二甲醚的应用领域

主要用作有机合成的原料，也用作溶剂、气雾剂、制冷剂和麻醉剂等，民用复合乙醇及氟里昂气溶胶的代用品。在国外推广的燃料添加剂在制药、染料、农药工业中有许多独特的用途。二甲醚作为一种基本化工原料，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。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。也是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。
由于石油资源短缺 、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为2010年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。作为LPG和石油类的替代燃料，二甲醚是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。 二甲醚是一种无色、有神经性毒，无致癌性、腐蚀性小的产品，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，≥95%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。二甲醚可替代煤气、液化石油气用于民用燃料。二甲醚常温下蒸气压力为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，若二甲醚单独用作燃料，其压力等级符合液化气要求，可用现有的液化气罐集中统一罐装，灶具也可与液化气灶具通用。二甲醚还可以以一定比例掺入到城市煤气或天然气中作为调峰之用，并可改善煤气质量，提高热值。同等温度下，二甲醚饱和蒸气压低于液化石油气，因而其贮存、运输比液化石油气更安全；二甲醚在空气中爆炸下限比液化石油气高一倍，因此在使用过程中，也比液化石油气安全；虽然二甲醚热值比液化气低，但由于二甲醚自身含氧，在燃烧过程中所需空气远低于液化气，因此二甲醚预混气热值及理论燃烧温度均高于液化石油气。除单独使用外，将二甲醚、甲醇、水（不外加，来自原料甲醇及甲醇制二甲醚反应）及其他组分混合可配成稳定燃料——醇醚燃料。二甲醚对LPG使用的橡胶密封材料有严重的腐蚀性。必须解决这个问题才可能得到安全推广应用。国家技术监督局为此下令禁止在LPG掺混二甲醚销售，必须使用专用的容器。
中国自1990年开始大量进口液化石油气，伴随着南方沿海地区需求迅速膨胀，年进口量从1990年的11.7万吨增加到2000年的482万吨，年均增长率高达45%。由于中国陆上大型液化石油气冷冻库陆续建设投产，预计未来一段时间内液化石油气进口量将持续大幅增长。以今后液化石油气年进口增长率7%计算，如果二甲醚价格合适，仅取代进口液化石油气一项，2005年就需燃料级二甲醚约680万吨，2010年需950万吨。即使二甲醚只能取代其中一部分，其需求量也相当可观。 由于石油资源不可再生，世界范围内都在研究开发未来汽车代用燃料。未来DME应用的最大的潜在市场是作为柴油代用燃料。相比而言，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，只适合于点燃式发动机。十六烷值含量是柴油燃烧性能的重要指标，二甲醚的十六烷值高于柴油，具有优良的压缩性，非常适合压燃式发动机，二甲醚替代柴油可降低氮氧化物排放，实现无烟燃烧，是理想的柴油发动机洁净燃料。使用二甲醚，尾气无需催化转化处理，氮氧化物及黑烟微粒排放就能满足美国加利福尼亚燃料汽车超低排放尾气的要求，并可降低发动机噪音。研究表明，现有汽车发动机只需略加改造就能使用二甲醚燃料。二甲醚成本虽高于柴油，但成本和污染都低于液态丙烷等低污染替代燃料。
使用二甲醚为燃料，仅需对原柴油机的燃油系统稍作改进。在保持原柴油机效率、同样的输出功率、扭矩及燃油经济性的前提下，不用任何废气再循环系统和废气处理装置，氮氧化物就能大幅度降低，达到2.5g/(kW·h）以下，同时，控制氮氧化物和微粒排放的矛盾不复存在，碳烟排放为零，没有任何加速烟度，微粒排放也大幅降低。
据日本钢管公司用二甲醚在柴油车上的试验（仅改造燃料喷射系统），发动机性能和排气指标均低于或等同于柴油。国内西安交通大学也在进行二甲醚作柴油代用燃料的发动机试验研究，并与一汽合作开发了中国第一辆改用二甲醚的柴油发动机汽车，并进行了试验。实施表明，使用二甲醚后可使发动机功率提高10%～15%，热效率提高2%～3%，噪音降低10%～15%。与柴油机相比，燃用DME后，发动机完全消除了碳烟排放，氮氧化物排放降低50%～70%，未燃碳氢排放降低30%，CO排放降低20%，排放指标不仅满足欧洲Ⅱ和Ⅲ标准，而且接近欧洲将于2005年实施排放标准和美国加州超低排放标准。
该公司已与西安交通大学、上海交通大学、吉林大学、山东中通飞燕汽车有限公司为“十五”国家科技攻关计划“清洁汽车产业化关键技术研究与示范”项目中《二甲醚汽车的应用研究》课题分别签订了合作协议及攻关项目。
中国已成为汽车大国，汽车保有量增长也刺激了国内车用柴油需求的快速增长，2000年柴油消费量为6627万吨，预计2005年消费量将达到8290万吨左右。由于国内柴油供需矛盾突出，中国每年都要大量进口柴油。用二甲醚取代柴油，如果按取代率5%计算，2005年约替代柴油415万吨，2010年约替代500万吨，可见二甲醚作为汽车燃料的市场前景广阔。不久的将来，二甲醚做车用燃料的市场将会超过民用市场规模。
美国能源部耗时三年、耗资1900万美金研究论证：二甲醚作为汽油中易挥发组分完全可行，该项目被列入美国1990～2000年待用燃料发展规划项目之一。醚基汽油就是利用二甲醚这一特性研发制成，是继甲醇汽油、乙醇汽油后一种更为优越的车用替代燃料。 二甲醚（DME）还可作为车用汽油的优质替代能源。液态二甲醚经过科技的配方，在蒸气压、辛烷值等指标可以达到汽车的要求，中国2010年汽油的总消耗量约为1.2亿吨，需要大量的进口石油原油，二甲醚取代汽油如果按照20%计算，2010年可以节约替代汽油2400万吨。据资料显示，中国自行研发的醚基汽油通过二甲醚转换成汽油燃料，未来作为车用燃料市场将会有巨大的运用和战略意义。21世纪唯一具备二甲醚转合成汽油的北京兰凯博已经建设成年产量40万吨的醚基汽油生产基地，不久的将来将会快速成长产能，可以为中国能源紧张局面助一臂之力。

二甲醚：一种易燃气体