二甲醚的用途与需求

. . . . 二甲醚生产技术与应用4、二甲醚的用途与需求二甲醚简称DME，是一种无毒醚类化合物，它从煤、天然气等多种资源中制取。二甲醚是重要的化工原料，可用于许多精细化学品的合成，如制备低碳稀烃、二甲醚还可羰基化、烃基化、氧化生成一系列有机化工产品；同时在制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途，可以用作气雾剂的抛射剂、发泡剂等，代替氟利昂作为致冷剂。由于二甲醚有优良的燃烧性能，能实现高效清洁燃烧，在交通运输、发电、民用、燃气等领域有着十分美好的应用前景。二甲醚含氧量为34.8%，组分单一，碳链短，燃烧性能良好，热效率高，燃烧过程中无残液，无黑烟，是一种优质、清洁的燃料。二甲醚可用作汽车燃料、民用燃气。二甲醚有很高的十六烷值可作为汽车燃料使用，尾气排放能够达到欧排放标准，替代柴油时十六烷值比柴油高10%，发动机爆发力大，性能好。二甲醚作为民用燃料可具备燃烧充分、无残液、不析碳的优点。DME目前主要应用于气雾剂、发泡剂、化学中间体和燃料，其中目前民用燃料的用量最大，我国用于民用燃气的DME约占总产量的80%以上。表4.1 二甲醚物性参数项 目数 据分子式CH3OCH3分子量46.07物理性状(101.3Kpa，1atm)透明无臭气体沸点101.3kPa(760Hg).-24.9熔点.-141.5闪点. （开杯法）-41.4密度（20）.g/ml0.661临界压力.Mpa(atm)5.36临界温度. 126.9临界密度.g/ml0.242蒸气压21.1/7054.4/1300.434Mpa1.198Mpa自然温度. 350爆炸极限（空气中）（体积）3.418.2蒸汽压（20），Mpa(atm)0.53(5.24)燃烧热（气态），KJ/mol(Kcal/mol)1455(347.6)生成热（气态），KJ/mol(Kcal/mol)-185.5(-44.3)熔融热，KJ/Kg(cal/g)107.3(25.62)蒸发热（-24.8）,KJ/Kg(Kcal/g)467.4(116.64)生成自由能.KJ/mol(Kcal/mol)-114.3(-27.3)熵（25）J/(mol.K)cal/(mol. ) 266.8(63.72)表面力（气相），mN/m(dyn/cm)-40.-20-10211816气体粘度，Pa S(P)02082.585.5介电常数（25）,F/m(esn)5.02贝壳松脂丁醇值60比热2.37体膨胀1324中国的资源概况是缺油少气，煤炭丰富。按公布的数据证实，中国煤炭储量为1145亿吨，占全球的11.6，至少可开采116年。而中国石油储量为33亿吨，占全球的2.2，可开采年仅为20.2年。目前在中国已探明的一次能源总量中煤炭占了96。2005年中国能源生产总量为222，468万吨标准煤，一次能源生产总量206，324万吨标准煤，发电量24，146亿千瓦小时，均居世界第二位。当年新增发电装机容量达7000万千瓦。在能源消费结构中，煤品燃料占68.7，油品燃料占21.2，天然气占2.8，水电、核电和风电占7.3。以煤为主的能源结构是支撑中国发展的主要条件。世界与中国主要一次能源概况见表：表4.2 世界与中国主要一次能源概况能源类别单位证实储量可采年限产量消费量全球中国全球中国全球中国全球中国煤炭Gt oe984.211114.52271162.13740.4982.1860.4801石油Gt142.13.339.920.23.58960.16233.50360.2269天然气GM315019013706149.32422.327.72404.624.8注：G109，oe为油当量，1oe107kcal，约为2t中国原煤或1.5t国际硬煤4.1、二甲醚替代柴油国外研究表明，目前二甲醚是仅此于氢燃料的清洁燃料，有望成为主要石油代替产品。二甲醚常温、常压下是气态，加压到56个大气压可以变为液体，物理性质类似于液化石油气。二甲醚十六烷值大于55，高于柴油，可作为理想的柴油替代品。二甲醚低毒、低腐蚀性，燃烧时有害气体排放量明显低于汽、柴油，能显著缓解城市汽车尾气污染。二甲醚作为车用燃料，涉与到方方面面的工作，如发动机的改造，供应站的建立，环保政策等等，这些除了企业的努力外，更需要国家政策的扶持，否则是难以推广的。作为国家新兴能源产业，应努力争取国家有关部门在产业化与配套政策上加以扶持，以促进我国二甲醚工业的快速、健康发展 。汽车发动机特别是柴油发动机的主要环境污染是氮氧化物的排放和颗粒物质黑烟的生成。而其中氮氧化物对环境的破坏作用特别大，它不仅会形成城市与周边地区的酸而，还会严重破坏地球的臭氧层。表4.1.1 二甲醚和一些燃料的性质项 目DME甲醇柴油分子式CH3OCH3CH3OHCnH1.8n低热值MJ/kg28.819.542.5液体粘度kg/ms0.152.4液体密度kg/m3668790840十六烷值556053853沸点 -2565180360理论空燃比kg/kg9.06.514.6自燃温度235450250在空气中爆炸极限V% 3.4177.336表4.1.2 二甲醚与汽油性质比较项 目DME汽油优点或不足氧含量有无无烟液体密度kg/m320668840低热值kcal/kg687010220输出低液体粘度kg/ms0.1523增加沸点-25180360发生气阻弹性模量N/m26.371081.49109燃料喷射压力低十六烷值5560无点火装置，发动机噪音低化学计量 空气/燃料比8.9614.7研究表明，二甲醚是柴油发动机理想的替代燃料。常规发动机代用燃料液化石油气、天然气、甲醇，它们的十六烷值都小十lo，只适合于点燃式发动机。而二甲醚十六烷值大于55，具有优良的压缩性，非常适合于压燃式发动机，可用作柴油机的代用燃料。普通柴油发动机通过燃烧系统的优化和压力高达200MPb的高压燃油喷射，发动机的氮氧化物才可控制在3.8ghp-h左右，若要进一步将氮氧化物控制在3.8ghp-h以下，必须采用废气再循环技术和废气后处理技术，但这些技术目前还有待于完善和发展。2005年1月，国家科技部给久泰化工科技股份下达了“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”项目中二甲醚汽车的应用研究课题科技攻关计划，由久泰化工科技股份牵头，联合交大、交大和大学，进行二甲醚替代汽、柴油在大型公交车、中巴车和小轿车上的研究，并且要求在研究成功的基础上，在省市组织不少于30辆车的公交和出租车队，向全国示，于2007年4、5月份国家将组织专家验收。并在示成功的基础上，向全国推广。由于交大、交大和大学均属国名牌大学，特别是在汽车研究开发方面技术力量处国领先位置，有雄厚的实力，目前研究工作顺利完成，进行鉴定后即可开展组织示车队的有关工作。如下图4.1.1、4.1.2和4.1.3就是此项目完成样车改装图，分别代表纯二甲醚客车、二甲醚和柴油混烧小轿车和二甲醚和柴油动力客车。省市将在科技部项目验收完成后进行示推广，久泰化工科技股份已经得到市政府关于在市推广二甲醚公交车和出租车得批文，这必将在全国推广二甲醚起到良好得示作用。图4.1.1纯二甲醚客车 图4.1.2二甲醚柴油混合动力轿车图4.1.3 二甲醚柴油混合动力客车研究表明，现有汽车发动机只需略加改造就能使用二甲醚燃料。现二甲醚生产成本低于柴油，污染都也远低于液态丙烷等低污染替代燃料。实验表明，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和标准，而且接近欧洲于2005年实施排放标准和美国加州超低排放标准。交大、交大以与日本已完成以二甲醚作为汽车燃料的试验，试验显示出二甲醚燃料高效率和低污染的优点，可实现无烟排放，可降低噪声和减少氮氧化物的排放，说排放废气可达到或低于美国加州有关重型汽车和客车的尾气排放标准。柴油发动机的主要问题是氮氧化物的排放和颗粒物质黑烟，其中氮氧化物是会形成市区酸雨，破坏臭氧层。二甲醚燃料排放指标与二甲醚燃料在重型卡车中的排放指标分别见下表。表4.1.3 二甲醚燃料满足加州小型车超低排放指标排放物（g/hp-h）ULEV标准DME测定值CO1.70.6NOX0.20.24HC0.040.04颗粒状物0.040.0California1988尾气超低排放标准值；总烃表4.1.4 二甲醚燃料满足加州中型车超低排放指标排放物（g/hp-h）ULEV标准DME测定值CO7.23.2NOX与非甲烷烃2.52.4非甲烷烃1.30.21颗粒状物0.050.033甲醛0.0250.022California1988尾气超低排放标准值；总烃表4.1.5 二甲醚燃料满足加州重型卡车的排放指标排放物（g/hp-h）欧洲标准DME测定值CO5.03.85NOX2.02.17总烃0.600.20颗粒状物0.050.05稍时改进，可符合标准；估计使用二甲醚为燃料，仅需对原柴油机的燃油系统稍作改进。在保持原柴油机的高热效率与同样的输出功率、扭矩与燃油经济性的同时，不需使用任务废气再循环系统和废气处理装置，氮氧化物就能大幅降低，达到2g（bhph）以下，这样，控制氮氧化物和微粒排放的矛盾也不复存在，碳烟排放为零，没有任何加速烟度，微米排放也大幅降低。除上述特性外，发动机燃烧噪声可降低10bB（A）左右。与柴油相比，二甲醚主要特性可归纳为：（1）二甲醚分子结构中无CC键，只要CO和CH键，且含有34.8的氧，燃烧后生产的碳烟微粒少，并容许采用较大的EGR，降低NOX排放。（2）二甲醚的十六烷值高于柴油，自燃温度低，滞燃期比柴油短，NOx排放与燃烧噪音比柴油低。（3）二甲醚的低热值比柴油低，仅为柴油的64.7，但二甲醚与空气的理论混合气热值比柴油高5（二甲醚为3066kj/kg,柴油为3911kj/kg），因此，二甲醚发动机的功率可以高于柴油机。（4）二甲醚的汽化潜热大，为柴油的1.64倍，采用直喷燃烧方式可大幅度低柴油机缸最高燃烧温度，改善NOX的排放。（5）二甲醚的常压下24.9就汽化成气体。为了保证二甲醚再燃油系统不汽化，造成输送管道气阻，必须对燃油加压。（6）二甲醚对金属无腐蚀性，所以对燃油系统的材料没有特殊的要求。然而，天然橡胶与二甲醚不能共存，长期与二甲醚接触会溶胀老化，必须寻找合适的密封材料。目前，这项工作已经取得阶段性成果。国家曾在CA498A柴油机燃用二甲醚燃料，相关检测结果表明，采用氧化催化剂处理后其排放水平可达欧，见表4.1.6：表4.1.6 CA498车用二甲醚发动机ESC13工况下的检测结果 单位：g/kwh项目COHCNOXPM欧限值2.10.65.00.1二甲醚发动机的排放测量值0.350.5153.9620.028二甲醚发动机的排放测量值0.5290.5123.9660.042 二甲醚发动机的动力性调整为与原柴油机一样 二甲醚发动机的动力性调整为略高于原柴油机，转矩大25N.M，功率在3200r/min时大2kw。表4.1.7 柴油机和燃用二甲醚燃料的性能对比项目柴油二甲醚功率/扭矩相等燃料经济性相等瞬间循环排放物3.81.6氮氧化物/(g/bhph)0.30.3总碳氢/(g/bhph)0.30.3总微粒量/(g/bhph)0.080.02最高加速烟度/%50最大燃烧噪声/dB(A)8878注：重型卡车柴油车涡轮增压，中冷物废气后处理或废气再循环二甲醚可以从煤、天然气或生物质中制取，有稳定可靠的原料来源，饱和蒸气压低于LPG可以沿用LPG的基础设施。采用DME的汽车动力性、经济性、大规模生产时成本仅为1100元/吨左右，可以较好的满足汽车对代用燃料的基本要求：原料来源稳定、长期；环境友好；基础设施投资少；汽车动力性好；经济性好、燃料成本低，因此是一种优秀的车用柴油机的代用燃料。二甲醚还可以用作燃气汽车燃料，只需对车辆进行部分改装，无需改动动力系统，只须增加一套燃气系统即可，汽车尾气排放量低，可应用在城市公交车、出租车、家庭用车上，其动力性能与93汽油相当，有优良的性价比，燃料成本可降低10。使用二甲醚，尾气无需催化转化处理，氮氧化物与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，久泰化工科技股份现已在50多台汽油汽车上采用二甲醚燃料，并已成功运行4年多，并有行使30万公里的记录，各项性能指标优越，大规模推广使用清洁燃料二甲醚用作替代汽油汽车的基础条件已基本具备，图4.1.4就是二甲醚燃气汽车样车图。图4.1.4 二甲醚燃气汽车经过几十年的发展，目前我国已成为一个汽车大国，2004年汽车销量520万辆，2006年全国汽车销售量接近700万辆，预计2010年我国汽车的年产量将达到1000万辆，中国将成为世界最大的汽车消费国家之一，届时我国汽车保有量为50006000万辆。汽车产量与保有量的快速上升，将会刺激国车用燃料油需求的快速增长。19902003我国车用燃料油（汽、煤、柴）产量从5038万吨增长到13400万吨，平均增长率为7.8；成品油（汽、煤、柴油）消费量从4900万吨增长到14100万吨，平均增长率为8.5。近年我国成品油消费中，2004年度柴油约占63.4，2006年消费量为11646万吨，近年来柴油消费量增长率一直在9.0以上。2006年全国柴油消费量6710万吨，2006达到11646万吨，而汽油消费量为5210万吨，柴油所在比重增加到69，同时对进口柴油需求显著增多。柴油消费量预计2010年国将达到13053万吨左右，2015年将达到15500万吨。二甲醚作为良好的替代燃料，按其对柴油的替代率为5计算（相对柴油的二甲醚消费替代比为1.336），2010年约需要二甲醚870万吨，2020年约需1330万吨。同时，国原油供需矛盾更加突出，2006年我国原油进口量达到1.452吨，并且每年都以9.0以上的速度在增加。所以替代能源的开发、研究和推广是我国的一项长期重要工作，是关系到我国能源安全性的重大课题。表4.1.8 我国柴油需求 单位：万吨年份2000年2004年2010年消耗需求671010322.612000我国产量10162.111164短缺160.5863二甲醚替代比57%时所需二甲醚量6451045所需当量甲醇92214944.2二甲醚替代液化石油气：石油资源日益枯竭，国际能源结构正在从以石油为单一能源结构向石油、天然气、煤等多种能源过渡。我国石油资源日趋紧缺，2005年中国石油消费量将超过3.0亿吨，其中进口将超过其总用量的40%。因此寻找对环境友好、技术成熟、经济上可接受的代用燃料迫在眉睫。我国缺油少气，但煤炭资源丰富，化学工业也相应的从石油化工为主原料路线向石油化工与C1化工并存或多原料路线的方向过渡。为此，以煤、天然气、生物质为原料合成二甲醚已经成为热点。20世纪七十年代，国外有人提出用甲醇制得的二甲醚加入城市煤气，或将二甲醚替代液化石油气作为民用燃料。二甲醚与液化石油气性质见表4.2.1所示表4.2.1 二甲醚与石油液化气性质比较项 目相对分子量蒸气压60/Mpa平均热值KJKJ-1爆炸极限%理论空气量m3kg-1理论烟气量m3kg-1预混气热值KJm3理论燃烧温 度二甲醚46.061.35314503.56.967.4642192250石油液化气56.601.92457601.711.3212.0239092055二甲醚在常温、常压下为无色、无味、无臭气体，二甲醚在常温、常压下为气态，常温时可在5个大气压下液化，具有与液化气相似的性质。从表4.2.1数据可以看出，在同等温度下，二甲醚的饱和蒸汽压低于液化石油气。因此，储存、运输时比液化石油气安全。二甲醚在空气中的爆炸极限比液化石油气高1倍，使用中作为燃料也比液化石油气安全，同时，它的爆炸极限（如表），比丙烷气丁烷气也高，蒸汽危险指数比丙、丁烷都小(指数越小越安全)，所以安全性优于丙烷、丁烷。表4.2.2，显示出二甲醚与液化石油气、天然气性质得比较。表4.2.2 二甲醚与液化气、天然气性质比较项 目DME液化气天然气分子式CH3OCH3C3H8CH4低热值MJ/kg28.846.350.0液体粘度kg/ms0.150.15液体密度kg/m3668501720(-162十六烷值5560510沸点 -25-43-162理论空燃比kg/kg9.015.617.2自燃温度235470650在空气中爆炸极限V% 3.4172.19.4二甲醚作民用清洁燃料有诸多优点：(1)在同等温度条件下，二甲醚的饱和蒸汽压低于液化气，其储存、运输等比液化气安全；(2)二平醚在空气中的爆炸下限比液化气高一倍，因此在使用过程中，二甲醚作为燃料比液化气安全；(3)虽然二甲醚热值仅为液化石油气的0.687，但由于二甲醚本身含氧，在燃烧过程中所需空气量仅为液化石油气的0.615，从而使得二甲醚的预混合热值与理论燃烧温度均高于液化气（1.079：1）, 其理论燃烧温度比液化石油气高195（9.5）。(4)二甲醚自身含氧，组分单一，碳链短，燃烧性能良好，热效率高，燃烧过程中无残液，无黑烟，是一种优质、清洁的燃料;(5二甲醚易于压缩，贮存压力1.35MPa，低于液化石油气的1.92MPa，故更为安全，且可利用现有的液化石油气罐、槽车等容器与管道，灶具经过简单改装与可通用，故易于推广，而二甲醚与液化石油气混合使用，混配比低于50，则无需对原有液化石油气灶在进行改装。DME具有燃料的主要性质，其热值约为64.686MJ/m3，且其本身含氧量为34.8%，能够充分燃烧，不析碳、无残液，是一种理想的清洁燃料。以前主要由于其成本较高、生产与应用研究深度以与替代积极性等问题限制了在燃料领域的应用。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，灶具只需要做简单改动即可。二甲醚作为民用燃料时，燃烧充分，无残液，不析碳，和丙烷相比燃烧每公斤丙烷需消耗氧气3.6kg，而燃烧每公斤二甲醚仅耗氧2.08kg，少耗7m3空气，避免了大量空气中氮气被加热到高温排放，因此燃烧效率高。国有关产品质量检验站针对二甲醚液化气，参考CJ4-83家用煤气灶标准，用人工煤气灶进行实验检测的结果表明：“着火性能、燃烧工况、热流量、热效率、烟气成分等符合煤气灶GB16410-1996的技术指标”，“正常使用条件下二甲醚燃料与配套燃具不会对人体造成伤害，对空气不构成污染”，“在使用配套的燃具燃烧后，室空气中甲醇、甲醛与CO残留量均符合国家居住区大气卫生标准与居室空气质量标准”,情况见下表。表4.2.3 二甲醚灶燃烧后有害残留量有害组分 夏季 冬季 卫生标准mg/Nm3早餐点火30秒早餐后30秒早餐点火30秒早餐后30秒午餐点火30秒午餐后30秒日均甲醇0.290.060.650.330.350.161.0甲醛0.0260.0200.0290.0210.0260.0200.050CO1.050.562.211.273.212.4910表4.2.4 二甲醚灶燃烧后环境卫生检测有害物农度增值 开门窗双灶点火 关门窗开抽烟机双灶 关门窗不开抽烟机双灶开门窗本底值mg/Nm3点火期燃烧期点火期燃烧期点火期燃烧期二甲醚9.41.48.20.812.32.2甲醇0.0220.0100.0200.0160.420.34CO3.552.62.71.35.84.71.4NOX0.1630.1560.1530.1420.3910.3820.032表4.2.5 二甲醚灶具燃料检测结果项目GJ4-83标准要求实测结果着火率启动10次着火不少于8次100%点火性能0.5和1.5倍压力下能正常点燃正常传火性点燃一孔后4秒钟传遍所有孔1秒火焰状态均匀、清晰、稳定均匀热负荷不低于2.9kw（2500kcal/h）3.64与3.81kw热效率额定负荷下热效率55%59.5%与60.1%烟气组成CO额定负荷下烟气CO0.05%0.017%与0.021%O2O2不高于14%11%表4.2.6 我国即将颁布的二甲醚行业标准项目二甲醚含量/%甲醇含量/%水含量/%铜片腐蚀试验酸度（以H2SO4计）/% 型指标99.90.050.030.0003型指标99.00.50.31级二甲醚可单独作民用燃料使用，也可以以一定比例掺入液化气中一起燃烧。二甲醚的掺入可使液化气燃烧更加完全，降低析炭的可能性，并降低尾气中的CO与碳氢化合物含量。液化石油气主要组分是低碳烃，它富含C3和C4的烷烃与烯烃，还含有少量C5烃类。由于C5组分沸点较高，蒸气压较低，又不能与C3或C4组分一起完全燃烧，有残液留在液化石油气钢瓶中。如在液化石油气中添加少量二甲醚，它不但能提高C5的气化效率，还增加C3、C4 与C5间的互溶性，从而消除液化石油气钢瓶中残液，避免燃烧时析炭，具有可观的经济效益。图4.2.1 二甲醚燃烧效果 图4.2.2 二甲醚取暖另外，二甲醚还可以掺入城市煤气或天然气中混烧。二甲醚热值为64686kj/m3，如将一定比例的二甲醚加入到热值为15907kj/m3的城市煤气或热值为37674kj/m3的天然气中，可解决城市煤气高峰时气量不足问题，降低城市煤气中CO含量，增加使用安全性，改善煤气质量，提高燃气热值。二甲醚单独作为燃气可以采用管道输送，也可用原LPG储罐冲装销售。由于二甲醚与LPG相溶性非常好，质量较差的LPG（即含烯烃和C5较多）的液化气，加入2030%的DME，火焰质量明显改善（蓝色火焰），火焰温度提高，并且无残液或残液很少。液化石油气早在20世纪五六十年代就在我国推广使用了，由于液化石油气供应不足，五十年代各地就想法寻找替代品。近年来LPG供应十分紧，久泰化工科技股份从2001年开始从事二甲醚地研究和生产，2002年自主开发了液相法工艺技术，建立0.5万吨/年的中试装置，2003年建成3万吨DME装置，并且顺利扩产到5万吨，目前生产能力达到15万吨，再建项目总量为180万吨，其中60万吨2007年即可投产，届时将达到75万吨/年的生产能力，主要将作为民用燃料。2006年经省技术监督局、消防局、组织国家建设部、中国城市燃气协会等单位鉴定，认为二甲醚可以作为民用燃气，符合国家推广新型能源和城镇燃气发展的有关政策。经国家燃气用具监督中心与省产品质量检验研究院检测，认为二甲醚的有关参数和性能，符合城镇燃气有关标准要求，建议政府有关部门对二甲醚作为新型能源和民用燃气给予政策上的支持。国家建设部2006年4月10日（建标200678号）文，在“关于印发2006年建设部归口工业产品行业标准制订、修订计划的通知”一文中要求制定城镇燃气用二甲醚标准，由中国市政工程华北设计研究院主编，久泰化工科技股份、新奥集团、泸天化等参加编制城镇燃气用二甲醚标准2006年底已完成报批稿，即将颁布执行，这将为二甲醚得大力推广应用铺平道路。二甲醚与液化气混配成为复合燃气后，有液化气所不可比拟的诸多优势：1、能提高燃烧质量，使燃烧更充分。 2、能有效减少红火苗，比液化气更清洁，更环保。3、能有效带动液化气中60%以上残液的燃烧。4、降低液化气经营企业的成本，提高了价格竞争力，能为客户创造更大的利润空间。久泰化工科技股份二甲醚复合燃气已得到、等各专业液化气经营者的信赖，更得到了广大消费者的普遍接受与认可。目前在、等地等地区建立了销售网络，发展了30余个区域代理商，与他们建立了良好而稳固的合作关系，其中10个，7个，3个，每月销售二甲醚10000余吨，这些公司通过我们的技术指导都能独立操作二甲醚与液化气的混配，混配比例为1：4，这样每月这些代理商销售二甲醚复合燃气50000多吨，大约有100多万个家庭在使用二甲醚复合燃气，已得到了广大消费者的高度认可和信赖，二甲醚复合燃气不仅可以用于瓶装供气，还可以用于管道供气。我国自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，2004年达到638万吨，年均增长率高达15%， 2006年我国国液化石油气商品消费量为2133.69万吨。预计未来一段时间液化石油气进口量将持续大幅增长，所以即使二甲醚只能取代其中一部分，其需求量也相当可观。我国LPG产量绝大部分来自炼油厂，只有少部分来自油气田。2006年我国LPG的产量1613.7万吨，全年LPG消费总量为2133.69万吨，进口量仅2004年就达到638.6万吨。目前LPG市场总体表现为供不应求，；进口量占表观消费量的1/3左右。据预测，到2010年我国LPG的市场缺口将达1000万吨，如表4.2.7所示：表4.2.7 我国LPG的生产与消费情况年份产量净进口量宏观消费量1990182.311.6193.91998584.7217.4802.11999679.0547.61226.62000973.0581.71454.720021190.1569.71759.820031319.7623.01942.720041472.0635.42107.420051473.4614.12087.52010（预测）195020001000295030002015（预测）25002550125037503800从以上分析来看，我国民用燃料市场容量极大，LPG供需缺口也很大，这为DME用作民用燃料提供了极好的前景和广阔的市场。到2010年，按全国对LPG的替代率为20计算，则二甲醚的需求量为600万吨，2020年约为860万吨。4.3、二甲醚替代溶解乙炔：随着二甲醚在化工、燃料方面的广泛应用，它作为气焊、气割气，代替传统的气焊、气割气乙炔已越来越受到人们的青睐。乙炔替代气的使用源于1970年，当时美国在丙烷气中添加助燃添加剂，开始在工业上代替乙炔气用于金属焊接和切割，80年代基本代替乙炔气，到90年代美国几乎没有使用乙炔气作为切割气使用了。近几年来我国在金属气焊、切割行业也逐步采用丙烷气、液化气、天然气作为切割气，但目前仍然是以乙炔为主占90左右。久泰化工科技股份长期以来采用自己生产二甲醚，经气焊、气割实际应用，已取得理想的效果，与传统的气焊、气割用气乙炔相比，已在很多方面显示出了潜在的优势。表4.3.1 二甲醚性质项 目DME沸 点-24.9蒸气压力20bar5.1液体密度20(Kg/m3)668气体比重1.59低热值(MJ/kg)28.43自燃温度1atm235350爆炸极限围(%)3.417蒸气危险指数9517从上表4.3.1可以看出，二甲醚在常温时可在5个大气压下液化，具有与液化气相似的性质，并且二甲醚组分单一，碳链短，所以燃烧性能良好，热效率高，燃烧过程无残液、无黑烟，是一种优良的清洁燃料。表4.3.2 乙炔的性质分子式C2H2分子量26.04沸点81乙炔在丙酮中的溶解度/(克升)237密度（20/kgm3）1.17比热容（t=0，kjkg-1k-1）1.300爆炸极限(体积比，%)2.677从表4.3.2可知，乙炔的爆炸围很宽，所以安全性不高，用于气焊、气割时，需将乙炔溶于丙酮中才能使用, 在15和总压力为15大气压时，乙炔在丙酮中的溶解度为237克升，一瓶只能装乙炔3kg左右，所以在焊接，气割过程中，经常更换乙炔气瓶。 从下表4.3.3可以看出，目前应用几种切割气乙炔、汽油、丙烷（石油液化气）、丙烯、无论从安全、环保、燃料费用，切割质量、切割速度等方面衡量，二甲醚是比较理想的气割气代替燃料之一。表4.3.3、不同切割气的一些性能比较：切割气汽油乙炔丙烷丙烯二甲醚氧气中火焰温度C2500287030003300210026002500290022502900热值（kj/kg）5460050200215004920031450空气中爆炸围2.09.02.577.02.49.62.011.13.417毒性低低低低无毒最大使用压力（Mpa）0.080.10.850.920.5回火机率轻微高低低低冲撞敏感性稳定不稳定不稳定不稳定稳定耗氧量（kg/kg）3.083.6363.432.09预热时间短(120钢板)10秒较长较短(120钢板)1015秒燃料费用低高较低较低低切割速度较快较快稍慢稍慢较快切割质量较好一般较好较好好由于二甲醚燃烧性能良好，并且其理论火焰温度可高达2250，完全可以达到气焊、气割所需的温度，同时其热效率高，燃烧过程无残液、无黑烟，是一种优良的清洁燃料。优点如下：1、安全性：乙炔气在空气中的爆炸极限为2.677，二甲醚为3.417，明显表明二甲醚的安全性能极高。乙炔气化学性质活泼，自燃点为480，在空气中的着火温度为428，易聚合、易与铜、银等反应生成爆炸性物质，爆炸危险度H31.8。纯乙炔的分解爆炸首先取决于乙炔的压力和温度，压力越大，爆炸温度越低，同时与乙炔中的杂质、容器的尺寸有关，当压力为152Kpa，温度达到580600时即可发生爆炸。乙炔与空气的混合爆炸极限围为2.281，与氧气的混合爆炸体积分数极限围为2.893，且在运输过程中不得剧烈振动或撞击，露天作业时要防止日晒，乙炔瓶表面温度不得超过3040，以免发生爆炸危险。乙炔在使用时，当乙炔氧气混合气体的喷射速度和混合气体的燃烧速度之间的比例操作不当时，即当喷射速度小于燃烧速度，喷射速度缓慢，而燃烧速度太快时，便造成火焰倒向割（焊）炬和胶管而产生回火现象，处理不当时会发生乙炔爆炸现象。此外，在焊割时，若割（焊）嘴过热会使混合气体受热膨胀，压力增高，部分混合气体能在割（焊）嘴自燃。新型气割气主要成份为二甲醚，纯度较高，化学性质不如乙炔活泼，对压力、温度、冲击等的敏感性比乙炔低的多，在常温下以气态存在，加上0.40.6MPa的压力即变为液体，便于装入瓶中储存和运输。乙炔气中常含有磷化氢、硫化氢等有毒气体，经常接触会产生头痛、恶心、呕吐、甚至晕倒，不利于人体健康和环境保护。二甲醚燃烧不积炭，所以割炬喷咀不会因积炭堵塞，一般不易发生回火，而应用乙炔气时，产生大量的游离碳，常会发生割炬积炭堵塞，甚至造成回火。2、使用方便：用乙炔气切割和焊接时，需经常更换乙炔气瓶，因为实际应用时，是把乙炔溶于丙酮中使用，在15和总压力为15大气压时，乙炔在丙酮中的溶解度为237克/升，常用的气瓶只能装乙炔3kg左右，所以气焊、气割时需要频繁更换乙炔气钢瓶。而用二甲醚时，可采用各种规格的石油液化气钢瓶，罐体体积小，质量轻，使用和运输比较方便，避免频繁更换钢瓶，减轻操作人员的劳动工作量，同时冬天室外作业时阀门不用加热，特别是在偏远、无电、交通不太方便的野外作业时就更具有巨大的优越性。3、耗氧量：切割气乙炔、液化石油气、二甲醚的理论耗氧量如下述反应方程式所示：乙炔 C2H2+ 2.5O2 2CO2+2H2O摩尔比 1 2.5质量比（kg） 1 3.08二甲醚 C2H6O + 3O2 2 CO2 + 3H2O摩尔比 1 3质量比（kg） 1 2.09液化石油气（LPG）：按丁烷 C4H10+ 6.5 O2 4 CO2 + 5H2O摩尔比 1 6.5质量比（kg） 1 3.74从上述结果可以看出，理论耗氧量（摩尔比），乙炔为1：2.5、二甲醚为1：3、液化石油气为1：6.5，虽然乙炔理论耗氧量比二甲醚低，但按一定质量耗氧量比较，乙炔与氧气耗用关系为1kg乙炔耗氧3.08kg；而二甲醚与氧耗用关系为1kg二甲醚耗氧2.09kg，液化石油气与氧气耗用关系为1kg石油液化气耗用3.74kg氧气，所以从耗氧量（质量）可以看出二甲醚节省氧气，从而首先从耗氧量方面可以减少二甲醚作为气焊、气割的成本。4、切割质量：乙炔完全燃烧时的火焰温度约为3200，采用乙炔气切割时，切割表面的平整度差，表面易氧化，存在熔渣，这主要是由于乙炔切割时，由于切口上金属的过烧而产生金属氧化物熔渣的挂渣现象严重，极难清除，造成这种现象的原因是在切割过程中，切口金属表面会出现增碳现象，再与切口金属合金过烧所形成的金属氧化物或金属化合物的共同作用，再切口表面稳定冷却速度极快的情况下生成了大量组织为马氏体的硬质熔渣，通常用碳弧气刨和打磨的方法才得以清除，加大了工作量和成本。采用二甲醚时，火焰温度约为2900，切口平整光洁，上缘无熔陷，下沿无挂渣，并且氧化面易除去，焊割时没有黑烟，燃烧清洁无污染。二甲醚气焊、气割设备采用凹凸型割嘴，在切割效率与乙炔切割的效率相比差别不大，同时由于二甲醚的火焰温度低，在割焊过程中有利于防止割（焊）嘴的过热烧损，也减少了切口或焊缝金属的高温过烧现象，提高切口质量，并且二甲醚进行切割时，切口上的金属氧化物熔渣挂渣现象少，且由于二甲醚在切割时的温度低于乙炔，切割后熔渣的冷却速度较乙炔切割时小得多，因而熔渣在凝固过程中产生的马氏体量较少，故熔渣的硬度低，易清楚，只需机械铲除，并稍作打磨即可。5、利于环境保护：乙炔由于是用电石生产的，所以其燃烧过程中必然产生H2S、PH3等有毒气体，对工人的身体健康和环境带来不良影响，电石产生乙炔后得残渣处理不当，对环境的污染也不可轻视；而二甲醚气割气主要成份是二甲醚，燃烧时产生CO2和H2O，没有对人和环境不理的物质生成，完全符合国家环保要求。所以从环保和节能等角度考虑，使用二甲醚用作气焊、气割是一种清洁，可靠，经济并且工艺可行。在实际应用中已经得到了很好的证明。6、经济性评价：乙炔的市场销售单价为1.6万元/吨，80元/瓶(5公斤)，即16元/公斤，而一瓶二甲醚的价格为56元/12kg，所以二甲醚价格为4.67元/kg。两者对比，可以预算二甲醚的综合成本比乙炔销售价降低了2/3：(16-4.67)/16=70.8%2/3。同时，由于乙炔和二甲醚的耗氧量也不一样，乙炔与氧气混合下料切割，乙炔与氧气耗用关系为1kg乙炔耗氧气3.08kg；而二甲醚与氧耗用关系为1kg二甲醚耗氧2.09kg，而现在市售氧气价格为20元/瓶，而在使用过程中，为了达到切割气充分高效燃烧，通常氧气用量比理论用量高23倍，所以乙炔气的耗用量比二甲醚的实际耗用量高出很多，所以从经济性能考虑，二甲醚作为气焊、气割燃气，成本是乙炔气综合成本的1520。据资料介绍，目前我国用于切割和焊接的电石消耗量为6080万吨/年，年消耗乙炔气约2025万吨。为此很多用户寻找其它燃料代替乙炔用气焊、切割。二甲醚作为切割气需求前景广阔，同时随着我们逐渐的淘汰乙炔气作为切割气，二甲醚是优良的切割气替代燃料，目前只有在二甲醚生产厂家附近有推广应用情况，随着我国二甲醚产业的发展壮大，二甲醚切割气的也会从点的推广扩大的面的推广，久泰化工科技股份从2002年就开始推广二甲醚切割气，目前在省与二甲醚销售点周边有稳定的市场，年销售量上万吨。图4.3.1 二甲醚切割钢板1 图4.3.2 二甲醚切割钢板2图4.3.3二甲醚切割火焰 图4.3.4 二甲醚切割效果图26 / 26