淺談二甲醚的生產及應用

崔立波（定州天鷺新能源有限公司甲醇車間 073000）

近來兩年，二甲醚作為新型清潔能源，以其價格和環保優勢，成為石油替代品。作為一種重要的清潔能源，二甲醚能夠替代柴油和液化氣，用做清潔汽車燃料和民用燃料，有效減少環境污染。能源專家認為，在能源消費結構不改變的情況下，高油價的困境將無從改變，這種狀況為二甲醚在國內市場的發展提供了廣闊空間。

一、二甲醚特征

二甲醚,縮寫為DME，無色，形態不固定，在常溫下為氣體，在0.6MPa下為液體，無害。二甲醚的特性在溫度的影響下會呈現不同的反應，在高溫情況下會被分解，分解物質有甲醛、甲烷等。其它的正常的情況下，不會自發氧化，具有很強的惰性。易于燃燒也是二甲醚的特性之一，在燃燒時火焰略帶光亮。其特性與液化石油氣所十分相似，可替代石油液化氣和天然氣作為民用燃料；同時二甲醚的某些屬性，例如溫度臨界點、十六烷值等，比目前正在使用的主流燃料要好很多，將來會是我們正在使用的許多燃料的理想的替代品。用二甲醚作燃料使用后無黑煙，對環境產生的破壞極少，有害氣體含量極低，是一種性價比非常高的的新型綠色能源[1]。

二、生產方法

在目前的化學技術水平下，二甲醚的生產方法主要有兩種，分別是甲醇脫水法和合成氣制取法。由于合成氣制取法具有很高的轉化率和較強的選擇性的特點，而且效果很好，所以現在成為了生產二甲醚的主流方法。除此之外還有一些正在研究中的方法。下面將簡要介紹下上面兩種方法。

1.甲醇脫水法

甲醇脫水可制得二甲醚。早期采用的輔助原料是濃硫酸，在液相和加熱的條件下，用濃硫酸對甲醇進行脫水，主要的反應生成式如下：

該反應過程需要在100℃以下的溫度環境中進行。高于80%的轉化率、99%的選擇性、反應溫度低是該過程的優點，但該過程也存在設備損毀嚴重、廢水殘液污染、操作難度較大等缺點。從上個世界60年代開始，二甲醚的甲醇脫水法水平因為催化劑的發展也得到了提高。催化劑的發展，經歷了五十多個年頭，從一開始出現的含金屬鹽的碳酸鋁催化劑催化二甲醚生產開始，到后來的HZSM-5催化劑，再到γ-A l2O3催化劑，催化劑技術的不斷發展，使得甲醇的轉化率也不斷提高，二甲醚選擇性也到了99%的高度，生產環境和條件也進一步改善，到現在的催化劑已經可以保持長期的使用壽命，有效地節約了生產成本。國內科研機構在甲醇脫水法方面也進行了一定的研究，促進了甲醇脫水制備二甲醚的催化劑水平在國內的進步和發展。

2.合成氣制取法

用合成氣制取法制取二甲醚是目前的主流方法，主要采用一氧化碳CO和氫氣H2進行反應，某些時候也會采用二氧化碳CO2。該方法的相關反應方程式如下：

由于直接使用一氧化碳CO制取二甲醚在實際生產中速度較慢，因此核心為催化劑和反應器的甲醇合成法和甲醇脫水法在實際生產中得到了廣泛的應用，反應方程式如上面(3)、(4)所示。

在反應器方面，目前反應器的種類繁雜、使用方法都不盡相同。在國際上，憑借著良好的傳熱性和溫度可控性，漿態床反應器得到了廣泛的應用。漿態床反應器制法通過MeOH氣相、惰性溶劑和催化劑的液相和固相三者相互協作配合，引導一氧化碳CO和氫氣H2在固體催化劑表面完成反應，制取二甲醚。

在催化劑方面，目前國內外還是以鋁氧化物混合金屬鹽的使用為主。對于不同的操作方法，催化劑的選擇也不盡相同。甲醇合成催化劑可以選擇Cu-ZnO-ZrO2或者CuO-ZnO-A l2O3，而甲醇脫水催化劑可選擇的種類更多，A l2O3、沸石、陽離子交換樹脂等都可以。除此以外，以HZSM-5、SiW 12O40-La2O3、CuOZnO-A l2O3為代表的雙效應催化劑可同時適用于上面兩種方法。國內相關的高校研究室和產業科研機構也對催化劑做了相關的研究，有了一定的成果。

相對于甲醇脫水法生成二甲醚既有打破甲醇合成的熱力學平衡，又有通過逆水氣轉換反應來抑制該反應副作用的優點來說，雖然通過二氧化碳CO2與氫氣H2直接反應也可制取二甲醚，但由于較低的轉化率和選擇性一般不會被采用。

三、市場應用

在現代社會注重環境保護和資源有效利用的情況下，新型原料二甲醚憑借其獨有的優勢在農業、化工業、交通運輸業中得到了廣泛的運用。傳統的空調使用氟利昂作為制冷劑，雖然有效，但會造成環境污染特別是臭氧層的破壞，高純度的二甲醚則會有效地解決這個問題。在石油產業里，由于易溶于水、易溶于油的特性，二甲醚具有很大的優越性。除此以外，由于二甲醚使用和分解產生物的純潔性和安全性，它在城市煤氣、發電和交通運輸的燃料方面都是理想的選擇。未來所倡導的低碳生活，二甲醚將發揮很大的作用。

結語

利用先進的化學技術生產的二甲醚是世界大力發展碳化學技術的結果。二甲醚作為作為資源和技術優勢相結合的產物，作為清潔能源，在將來世界工業轉型、環境治理和可持續發展的過程中將發揮重要的作用。持續地對二甲醚技術的研究與發展，將對化工產業、能源產業的結合，對社會效益的產生，特別是對資源有效利用和可持續發展方面具有現實和深遠的意義。

[1]“高價油”催生清潔能源二甲醚，能源工程，2008（2）：35.

[2]王棟，王樹榮等，潔凈燃料二甲醚的制取方法，能源與環境，2004：34～36.

[3]蘭基智，淺談二甲醚的生產方法及應用前景，煤化工，2006（4）：59～60.