Dimethyl Ether cao cấp

Dimetyl ete là gì?

Dimethyl ether còn được gọi là methoxymethane, khí dme hoặc Dimethylaether, là một hợp chất hữu cơ, ở trạng thái tiêu chuẩn là chất khí dễ cháy không màu và có mùi, công thức hóa học của nó là C2H6O hoặc CH3-O-CH3. Mật độ hơi tương đối (không khí là 1) 1,62, phạm vi nổ: 3,4—27.0 phần trăm (V/V), nhiệt độ bắt cháy: 350 độ , dimethyl ete dễ hòa tan trong nước, rượu và ete.

DME trơ, không ăn mòn, không gây ung thư và hầu như không độc hại. Dimetyl ete không tạo thành peroxit khi tiếp xúc lâu với không khí. Nó là một chất khí không màu dưới áp suất bình thường và có mùi đặc trưng của ete. Để thay thế cho freon, dimethyl ether đang được sử dụng nhanh chóng trong ngành công nghiệp bình xịt và chất làm lạnh.

Dimethyl ether chứa các nguyên tử oxy, hiệu suất nhiệt cao, đốt cháy hoàn toàn, khí đuôi sạch không có khói đen và là nhiên liệu thân thiện với môi trường.

Với giá xăng dầu ngày càng tăng và các vấn đề bảo vệ môi trường của nhiên liệu dân dụng và phương tiện, dimethyl ether, như một loại nhiên liệu sạch và thân thiện với môi trường, đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng từ mọi tầng lớp xã hội.

DME có thể trở thành nhiên liệu quan trọng trong tương lai gần.

Giá của các sản phẩm dầu mỏ đã tăng lên hàng năm, trong khi chi phí của dimethyl ether từ than đá thấp. DME sẽ thay thế hoàn toàn khí hóa lỏng và thay thế một phần dầu diesel.

Tính chất nhiên liệu dimethyl ether:

(1) DME là chất không gây ô nhiễm thân thiện với môi trường, hòa tan trong nước và có thể phân hủy.

Các phân tử DME hòa tan trong nước, và có thể bị phân hủy và hòa tan trong nước ở tầng đối lưu: mưa và tuyết có thể hấp thụ DME từ khí quyển và nó sẽ không tồn tại mãi mãi trong khí quyển.

Suy thoái: Trong khí quyển, các phân tử lớn trở thành các phân tử nhỏ hơn, chuỗi carbon dài trở thành chuỗi carbon ngắn hơn và cuối cùng phân hủy thành carbon dioxide và nước.

(2) DME có hiệu suất cháy cao và nhu cầu oxy thấp.

Các nguyên tử oxy được chứa trong phân tử dimethyl ether và lượng không khí cần thiết để đốt cháy là nhỏ:

CH3OCH3 cộng với 3O2=3H20 cộng với 2CO2, nhu cầu oxy cho mỗi kg dimetyl ete là 1,46Nm3

Khí hóa lỏng: C3H8 cộng 5O2=4H20 cộng 3CO2, nhu cầu oxy trên mỗi kg khí hóa lỏng là 2,55Nm3

(3) DME là nhiên liệu sạch - sạch, không khói đen.

Nhiên liệu DME có thành phần đơn giản và chứa oxy nguyên tử, yêu cầu hòa trộn không khí thấp, đốt cháy hoàn toàn, sạch và không có khói đen.

(4) Lợi ích kinh tế của việc pha trộn dimethyl ether là rõ ràng nhất - tỷ lệ thay thế của pha trộn là 1:1.

Khi pha trộn với khí hóa lỏng, khi tỷ lệ không vượt quá 25 phần trăm, tỷ lệ thay thế bằng khí hóa lỏng là 1:1.

Lý do: nhu cầu oxy ít, hiệu suất nhiệt cao, khi đốt hoàn toàn chỉ bằng nhiên liệu, tỷ lệ thay thế bằng khí hóa lỏng là khoảng 1,3:1.

(5) Hiện nay, hợp lý hơn là pha trộn dimethyl ether - lựa chọn đầu đốt.

Khi pha trộn với khí hóa lỏng, nếu tỷ lệ dimethyl ether không vượt quá 25%, có thể sử dụng vòi đốt khí hóa lỏng; khi nó chỉ được sử dụng làm nhiên liệu, có thể sử dụng đầu đốt khí đốt tự nhiên; tốt nhất là sử dụng một ổ ghi đặc biệt.

Lý do: Sự khác biệt giữa nhu cầu oxy và chỉ số Wobbe Chỉ số Wobbe: Nhiệt trị trên một đơn vị thể tích/(trọng lượng riêng tương đối) 1/2

(6) DME có các yêu cầu đơn giản đối với việc vận chuyển và niêm phong—vật liệu niêm phong.

Khi pha trộn với khí hóa lỏng, tỷ lệ không vượt quá 25 phần trăm, và có thể sử dụng các con dấu và ống mềm của kho chứa, vận chuyển và đốt khí hóa lỏng; khi chỉ sử dụng làm nhiên liệu, không thể sử dụng cao su chịu dầu (chẳng hạn như cao su nitrile) cho các vòng đệm và ống mềm, cần phải thay thế các vòng đệm và ống mềm. Nó có thể được thay đổi thành polytetrafluoroetylen, v.v., và vòng chữ O có thể được thay đổi thành cao su đặc biệt.

 

Sự khác biệt giữa dimethyl ether, dầu diesel và khí hóa lỏng là gì?

Từ bảng có thể thấy rằng các đặc tính của dimethyl ether rất giống với khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) và nó ở dạng lỏng ở áp suất thấp hơn (5.1bar), vì vậy cơ sở hạ tầng của khí dầu mỏ hóa lỏng hoàn toàn có thể được sử dụng cho DME , và thùng dầu có thể được sử dụng để vận chuyển đường dài, Xe bồn dầu, cũng có thể được vận chuyển bằng đường ống áp suất thấp, hoặc phân phối cho người dùng với thùng 15kg.

Quy trình sản xuất Dimetyl ete:

Hiện tại, các phương pháp sản xuất DME trong và ngoài nước chủ yếu bao gồm phương pháp khí tổng hợp một bước và phương pháp metanol (phương pháp hai bước). Phương pháp metanol được chia thành phương pháp pha khí metanol và phương pháp pha lỏng metanol. Công nghệ công nghiệp hóa quy trình một bước của khí tổng hợp vẫn chưa trưởng thành.

Những lý do là:

① Công nghệ hiện tại chưa được thiết bị thử nghiệm;

② Ngay cả theo công nghệ hiện có, chi phí sản xuất của nó vẫn cao hơn so với phương pháp pha khí metanol.

Phương pháp một bước:

Phương pháp khí tổng hợp một bước lấy khí tổng hợp (CO cộng với H2) làm nguyên liệu thô, phản ứng tổng hợp metanol và phản ứng khử nước metanol được hoàn thành trong một lò phản ứng, kèm theo phản ứng dịch chuyển CO.

Công thức phản ứng như sau: 2CO cộng 4H2=2CH3OH CO cộng H2O =CO2 cộng H2

2CH3OH =CH3OCH3 cộng với H2O

Tổng phản ứng: 3CO cộng 3H2 =H3COCH3 cộng CO2

Đặc điểm chính của phương pháp khí tổng hợp một bước nằm ở ưu điểm của phản ứng, phản ứng tổng hợp metanol và phản ứng khử nước metanol được hoàn thành trong một lò phản ứng. Hằng số cân bằng phản ứng lớn và tỷ lệ chuyển đổi một chiều của khí tổng hợp cao, đạt 40.0 phần trăm ~75,0 phần trăm . Vì metanol được tạo ra từ phản ứng ngay lập tức trải qua phản ứng khử nước để tạo ra dimetyl ete, nên nhược điểm về tỷ lệ chuyển đổi thấp của phản ứng metanol tổng hợp đã được khắc phục.

Phương pháp hai bước:

1. Phương pháp pha lỏng metanol

Phản ứng khử nước trong metanol được thực hiện trong pha lỏng, ở áp suất thường hoặc áp suất dương nhẹ, ở 130 độ. Công thức phản ứng hóa học của nó như sau: 2CH3OH =H3COCH3 cộng với H2O

Phương pháp pha lỏng metanol được phát triển từ phương pháp axit sunfuric và việc sản xuất dimethyl ether bằng phương pháp axit sunfuric là nửa đầu của quy trình sản xuất trong quy trình sản xuất dimetyl sulfat bằng phương pháp axit sunfuric. Phản ứng khử nước trong metanol được thực hiện trong pha lỏng, ở áp suất thường hoặc áp suất dương nhẹ, ở 130 độ. Methanol đi vào lò phản ứng sau khi gia nhiệt trước và trải qua phản ứng khử nước dưới sự xúc tác của axit vô cơ. Bằng cách đun nóng, dimetyl ete, nước và metanol cân bằng pha được tạo ra bởi phản ứng được làm bay hơi và đưa ra khỏi lò phản ứng. Sản phẩm phản ứng được ngưng tụ và tách ra, và pha khí không ngưng tụ được nén và hóa lỏng để thu được sản phẩm dimethyl ether. Phần ngưng tụ được tách ra bằng quá trình chỉnh lưu, nước được thải ra khỏi ấm đun nước của tháp và metanol được đưa trở lại làm nguyên liệu thô.

2. Phương pháp pha khí metanol

Công thức phản ứng hóa học của phản ứng khử nước metanol như sau.

Phản ứng chính: 2CH3OH =H3COCH3 cộng với H2O

Phản ứng phụ chính: CH3OH =CO cộng 2H2 H3COCH3 =CH4 cộng H2 cộng CO CO cộng H2O =CO2 cộng H2

Quá trình khử nước xúc tác pha khí của metanol là phương pháp sản xuất công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất của dimethyl ether trong và ngoài nước. Nó được đặc trưng bởi công nghệ trưởng thành và đáng tin cậy, đầu tư thấp, điều chỉnh sản phẩm linh hoạt, quy trình đơn giản và chi phí sản xuất thấp. Áp suất phản ứng là 0.5~1.5MPa, và nhiệt độ là 230~400 độ . Methanol được hóa hơi trong bộ trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với sản phẩm phản ứng từ lò phản ứng, sau đó đi vào lò phản ứng để thực hiện phản ứng khử nước xúc tác pha khí, và sản phẩm phản ứng được làm mát và ngưng tụ bằng nước tuần hoàn sau khi trao đổi nhiệt. Cấu trúc lò phản ứng bao gồm giường cố định đoạn nhiệt, giường cố định trao đổi nhiệt, giường cố định làm lạnh nhiều tầng và giường cố định hình ống đẳng nhiệt. Vật liệu sau khi làm mát và ngưng tụ được tách khí-lỏng trong bể trung gian của ete metyl thô. Pha khí là khí không ngưng tụ được tạo ra bởi phản ứng phụ và hơi bão hòa của dimethyl ether và metanol, được đưa đến tháp rửa để hấp thụ và thu hồi dimethyl ether trong dung dịch metanol hoặc metanol-nước. Chất lỏng hấp thụ được đưa trở lại bể trung gian chứa metyl ete thô và khí đuôi hấp thụ được đưa ra thiết bị. Dimetyl ete thô trong bể trung gian chứa metyl ete thô được tách ra bằng cách chỉnh lưu bằng tháp chỉnh lưu. Hơi dimethyl ether từ đỉnh tháp chỉnh lưu được ngưng tụ bởi thiết bị ngưng tụ tháp chỉnh lưu, một phần chảy ngược vào tháp và một phần được đưa đến bể chứa sản phẩm dưới dạng sản phẩm. . Dung dịch metanol-nước thu được từ tháp chỉnh lưu dimetyl ete được gửi đến tháp nồng độ metanol để tinh chế và cô đặc metanol, metanol đậm đặc được đưa trở lại làm nguyên liệu phản ứng. Nước thải chứa cồn được xả ra khỏi bể chứa của tháp cô đặc metanol.

3. Bảo quản và vận chuyển

Lưu trữ trong một nhà kho thoáng mát dành riêng cho các loại khí dễ cháy. Tránh xa lửa và nguồn nhiệt. Nhiệt độ bảo quản không được vượt quá 30 độ. Nó nên được lưu trữ riêng biệt với chất oxy hóa, axit và halogen và không nên trộn lẫn. Hệ thống chiếu sáng và thông gió chống cháy nổ được áp dụng. Cấm sử dụng các thiết bị và dụng cụ cơ khí dễ phát sinh tia lửa điện. Khu vực lưu trữ phải được trang bị thiết bị xử lý khẩn cấp rò rỉ.

Các lĩnh vực ứng dụng dimethyl ether

1. Đối với mục đích dân dụng:

Dimethyl ether là một sản phẩm không màu, không độc hại, không gây ung thư và ít ăn mòn. Nó có hiệu suất đốt cháy tốt, hiệu suất nhiệt cao, không có cặn, không có khói đen trong quá trình đốt cháy và lượng khí thải CO và NO thấp. Nó cũng có thể được trộn với khí hóa lỏng, khí than hoặc khí tự nhiên để tăng nhiệt và Lớn hơn hoặc bằng 95% dimethyl ether có thể được sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu để thay thế khí hóa lỏng. Vì vậy, nó có thể là một loại nhiên liệu sạch lý tưởng để thay thế khí hóa lỏng. DME có thể thay thế khí than và khí hóa lỏng để làm nhiên liệu sinh hoạt. Áp suất hơi của dimetyl ete ở nhiệt độ thường là 0.5MPa. Ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của dimethyl ether thấp hơn so với khí hóa lỏng, và việc lưu trữ và vận chuyển của nó an toàn hơn so với khí hóa lỏng. Nếu dimethyl ether được sử dụng một mình làm nhiên liệu, mức áp suất của nó phù hợp với mức áp suất của khí dầu mỏ hóa lỏng. Yêu cầu, các bồn chứa khí hóa lỏng hiện có có thể được sử dụng để đóng hộp tập trung và thống nhất, và nồi cũng có thể được sử dụng chung với bếp gas hóa lỏng. Dimethyl ether cũng có thể được trộn vào khí thành phố hoặc khí tự nhiên theo một tỷ lệ nhất định để điều chỉnh cực đại và có thể cải thiện chất lượng khí và giá trị nhiệt. Ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của dimetyl ete thấp hơn so với khí hóa lỏng nên việc bảo quản, vận chuyển an toàn hơn so với khí hóa lỏng; giới hạn cháy nổ thấp hơn của dimethyl ether trong không khí gấp đôi so với khí hóa lỏng, vì vậy nó cũng An toàn hơn khí hóa lỏng; Mặc dù nhiệt trị của dimethyl ether thấp hơn so với khí hóa lỏng, nhưng do bản thân dimethyl ether có chứa oxy nên không khí cần thiết trong quá trình đốt cháy thấp hơn nhiều so với khí hóa lỏng, do đó, nhiệt trị của khí hỗn hợp dimethyl ether và lý thuyết của nó Nhiệt độ đốt cháy cao hơn so với khí hóa lỏng. Ngoài việc được sử dụng một mình, hỗn hợp dimethyl ether, metanol, nước (không được thêm vào, từ phản ứng của metanol nguyên liệu và metanol thành dimethyl ether) và các thành phần khác có thể được điều chế thành nhiên liệu ether cồn-nhiên liệu ổn định.

2. Là nhiên liệu thay thế dầu mazut:

Do tài nguyên dầu mỏ không thể tái tạo nên việc nghiên cứu và phát triển nhiên liệu thay thế cho các phương tiện trong tương lai đang được tiến hành trên toàn thế giới. Thị trường tiềm năng lớn nhất cho các ứng dụng DME trong tương lai là làm nhiên liệu thay thế cho dầu diesel. Ngược lại, chỉ số cetane của các nhiên liệu thay thế động cơ thông thường như khí hóa lỏng, khí tự nhiên, metanol, v.v. nhỏ hơn 10, chỉ phù hợp với động cơ đánh lửa. Hàm lượng trị số xetan là một chỉ số quan trọng về hiệu suất đốt cháy của động cơ diesel. Số cetane của dimethyl ether cao hơn dầu diesel, có khả năng nén tuyệt vời và rất thích hợp cho động cơ đánh lửa nén. DME có thể giảm lượng khí thải oxit nitơ bằng cách thay thế dầu diesel. Thực hiện quá trình đốt cháy không khói, nó là nhiên liệu sạch lý tưởng cho động cơ diesel. Sử dụng dimethyl ether, khí đuôi không cần xử lý chuyển đổi xúc tác và việc thải ra các oxit nitơ và các hạt khói đen có thể đáp ứng các yêu cầu về khí đuôi phát thải cực thấp của xe chạy bằng nhiên liệu California và có thể giảm tiếng ồn động cơ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các động cơ ô tô hiện có có thể sử dụng nhiên liệu DME chỉ với một sửa đổi nhỏ. Mặc dù DME đắt hơn dầu diesel, nhưng nó ít tốn kém hơn và ít gây ô nhiễm hơn so với các chất thay thế ít gây ô nhiễm như propan lỏng.

Việc sử dụng dimethyl ether làm nhiên liệu chỉ cần một chút cải tiến đối với hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel nguyên bản. Với tiền đề duy trì hiệu quả của động cơ diesel ban đầu, cùng công suất đầu ra, mô-men xoắn và tiết kiệm nhiên liệu, không có bất kỳ hệ thống tuần hoàn khí thải và thiết bị xử lý khí thải nào, các oxit nitơ có thể giảm đáng kể xuống dưới 2,5g/(kW· h) , Đồng thời, mâu thuẫn giữa việc kiểm soát oxit nitơ và khí thải dạng hạt không còn tồn tại, lượng khí thải bồ hóng bằng không, không có khói tăng tốc và lượng khí thải dạng hạt cũng giảm đáng kể.

3. Sản xuất điện dimethyl ether:

DME cũng có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện chu trình hỗn hợp. Các hệ thống phát điện thường sử dụng khí tổng hợp làm nhiên liệu. Khi tải phát điện thấp, khí tổng hợp có thể được chuyển đổi thành các sản phẩm DME, có thể được lưu trữ thuận tiện để tái sử dụng hoặc xuất khẩu khi tải cao. Hiệu ứng này tương tự như việc sử dụng metanol làm nhiên liệu để phát điện chu trình hỗn hợp.

Chú phổ biến: dimethyl ether cao cấp